JP2010252789A - Protein complex for decomposing cellulose and use of the same - Google Patents

Protein complex for decomposing cellulose and use of the same Download PDF

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崇 松山
Akinori Ikeuchi
暁紀 池内
Yasuji Igawa
泰爾 井川
Nobuhiro Ishida
亘広 石田
Chie Imamura
千絵 今村
Haruo Takahashi
治雄 高橋
Mitsuhisa Umetsu
光央 梅津
Izumi Kumagai
泉 熊谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a protein complex in which proteins contributing to cellulose decomposition are clustered and which is suitable for improving the functions of these proteins and synergistic effects between the proteins and other proteins. <P>SOLUTION: A complex is formed for cellulose decomposition, wherein the complex is provided with a carrier having a plurality of biotin binding sites and one or more of the multiple cellulose decomposition proteins which are biotinylated and retained on the carrier and contribute to the decomposition of cellulose. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、セルロース分解のためのタンパク質複合体及びその利用に関する。   The present invention relates to a protein complex for cellulose degradation and use thereof.

セルロースを酵素で分解しようとすると大量のセルラーゼが必要であるとともに、エンドグルカナーゼやセロビオヒドロラーゼなど複数種類のセルラーゼや、さらにセルロースに親和性の高いセルロース結合ドメインなどが作用することで分解されることが知られている。   Enzymatic degradation of cellulose requires a large amount of cellulase and is degraded by the action of multiple types of cellulases such as endoglucanase and cellobiohydrolase, and cellulose-binding domains with high affinity for cellulose. It has been known.

Clostridium thermocellumなどの微生物は、細胞表層においてセルロソームと称されるセルラーゼのクラスター化(集積化)複合体を形成することが知られている。セルロソームでは、セルラーゼを結合できるコヘシン部位を備えるスキャホールディン(Scaffoldin)タンパク質が、酵素の担体として機能している。また、スキャホールディンタンパク質は、セルロース結合ドメイン(Cellulose Biding Domain(CBD))を備えている。   Microorganisms such as Clostridium thermocellum are known to form a cellulase clustered (integrated) complex called cellulosome on the cell surface. In the cellulosome, a Scaffoldin protein having a cohesin site capable of binding cellulase functions as an enzyme carrier. Scaffoldin protein has a cellulose binding domain (CBD).

scaffoldinのcohesin部位が、酵素に融合されている対応したdockerin部位と特異的に結合し、セルラーゼ・クラスター化複合体、所謂、「cellulosome」を形成する。Scaffoldinやセルラーゼには、CBD(cellulose binding domain)というセルロースと結合する部位が一つ含まれる。   The cohesin site of scaffoldin specifically binds to the corresponding dockerin site fused to the enzyme to form a cellulase clustering complex, so-called “cellulosome”. Scaffoldin and cellulase contain a cellulose binding domain (CBD).

このようなスキャホールディンタンパク質を利用して人工的なセルロース複合体を形成しようとする試みがある(非特許文献1)。この非特許文献1には、異種微生物由来の2種類のエンドグルカナーゼをそれぞれ結合可能な2個のコヘシンとCBDとを備える人工的なスキャホールディンタンパク質を作製し、この人工スキャホールディンタンパク質と前記2種類のエンドグルカナーゼとからキメラエンドグルカナーゼ複合体を作製することが開示されている。さらに、このキメラエンドグルカナーゼ複合体を用いてアビセルを分解したことが開示されている(非特許文献1、表1)。また、前記各コヘシンと前記2種類のエンドグルカナーゼをそれぞれ結合したコヘシン−エンドグルカナーゼと結合した2種類の複合体の混合物でアビセルを分解したことも開示されている(非特許文献1、特に、図5)。   There is an attempt to form an artificial cellulose complex using such a scaffoldin protein (Non-patent Document 1). In this Non-Patent Document 1, an artificial scaffolding protein comprising two cohesins and CBD each capable of binding two kinds of endoglucanases derived from different microorganisms is prepared. The production of a chimeric endoglucanase complex from two types of endoglucanases is disclosed. Furthermore, it is disclosed that Avicel was decomposed using this chimeric endoglucanase complex (Non-patent Document 1, Table 1). In addition, it is also disclosed that Avicel was decomposed with a mixture of two types of complexes bound to cohesin-endoglucanase in which each of the cohesins and the two types of endoglucanases were bound (Non-patent Document 1, in particular, FIG. 5).

Degradation of cellulose substrates by cellulosome chimeras. Journal of Biological Chemistry 2002, 277, 49621-49630Degradation of cellulose substrates by cellulosome chimeras. Journal of Biological Chemistry 2002, 277, 49621-49630

しかしながら、セルロソームのスキャホールディンタンパク質を用いたセルラーゼの複合化には限界があることがわかった。
第1に、上記非特許文献1に記載の技術では、エンドグルカナーゼを複数個集積した効果は必ずしも十分に得られていない。すなわち、キメラエンドグルカナーゼ複合体でアビセルを分解した結果によれば、前記2種のエンドグルカナーゼがそれぞれフリーの状態に比べて1.7倍から3倍の分解活性を示すことがわかった。一方、2種類のコヘシン−エンドグルカナーゼ複合体によるアビセルの分解結果を比較すると、分解活性の向上に寄与したのは、EGに融合したdockerin(ドックリン)とcohesin(コヘシン)の結合によるエンドグルカナーゼ活性向上の効果とスキャホールディンタンパク質のCBDの効果と考えられる。以上のことから、エンドグルカナーゼの集積の効果は低いと考えられる。
However, it has been found that there is a limit to the complexation of cellulase using cellulosomal scaffolding protein.
First, with the technique described in Non-Patent Document 1, the effect of accumulating a plurality of endoglucanases is not always sufficiently obtained. That is, according to the result of degradation of Avicel with the chimeric endoglucanase complex, it was found that the two kinds of endoglucanases each exhibited a degradation activity of 1.7 to 3 times that of the free state. On the other hand, when comparing the degradation results of Avicel with two types of cohesin-endoglucanase complexes, it was found that the increase in endoglucanase activity was due to the binding of dockerin and cohesin fused to EG. It is thought that the effect of CBD of scaholdin protein. From the above, it is considered that the effect of accumulation of endoglucanase is low.

第2に、ドックリンとコヘシンとの結合は必ずしもセルラーゼの活性に好適な条件下において安定ではない。すなわち、上記複合体におけるエンドグルカナーゼ活性の向上はドックリンとコヘシンとの結合によるエンドグルカナーゼの活性向上に大きく依存している。確かにドックリン−コヘシンの結合は、比較的強い(〜10−10M)ものの、複合体の半減期が37℃では24時間超とされており、一般的なセルラーゼ酵素処理を行う50℃では、複合体が壊れ易くなるとことが容易に推察される。また、ドックリン−コヘシン相互作用はCa2+依存的結合であるために、複合体形成時にCa2+を要求する上に、Ca2+濃度が十分でない場合、壊れ易くなるという不都合があった。 Secondly, the binding between dockrin and cohesin is not necessarily stable under conditions suitable for cellulase activity. That is, the improvement in endoglucanase activity in the above complex greatly depends on the improvement in endoglucanase activity due to the binding of dockrin and cohesin. Certainly, the dockrin-cohesin binding is relatively strong ( −10 −10 M), but the half-life of the complex is more than 24 hours at 37 ° C., and at 50 ° C. where general cellulase enzyme treatment is performed, It is easily inferred that the composite is easily broken. In addition, since the dockrin-cohesin interaction is Ca 2+ -dependent binding, it requires Ca 2+ at the time of complex formation. In addition, there is a disadvantage that it becomes fragile when the Ca 2+ concentration is insufficient.

第3に、上記のとおり酵素活性がその一部に備えるドックリンとスキャホールディンタンパク質上のコヘシンとの相互作用に依存することによる不都合もある。すなわち、利用可能性のあるセルラーゼの数は膨大である。このため、数あるセルラーゼのそれぞれにドックリン部位を融合した融合タンパク質を大腸菌や酵母等において発現させ、さらにこの融合タンパク質とコヘシンを結合させて、そのエンドグルカナーゼ活性向上を確認するのは現実的ではなかった。   Third, as described above, there is also a disadvantage that the enzyme activity depends on the interaction between dockrin, which is a part of the enzyme activity, and cohesin on the scaffoldin protein. That is, the number of cellulases that can be used is enormous. For this reason, it is not practical to confirm the improvement of endoglucanase activity by expressing a fusion protein in which a dockerin site is fused to each of a number of cellulases in Escherichia coli, yeast, etc., and then binding this fusion protein to cohesin. It was.

そこで、本発明は、セルロースの分解に寄与するタンパク質をクラスター化して、これらタンパク質の機能や他のタンパク質との相乗効果を向上させるのに適したタンパク質複合体を提供することを一つの目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a protein complex suitable for clustering proteins that contribute to cellulose degradation and improving the function of these proteins and the synergistic effect with other proteins. .

本発明者らは、上記した課題を解決するために、セルロースの分解に寄与する酵素の集積化に適した担体を探索した。プローブの一部に用いられるストレプトアビジンなどのビオチン結合性タンパク質に対して、ビオチン化したセルラーゼやCBDを結合させることで、セルラーゼ等のタンパク質の機能発現に適したクラスター化複合体が得られるという知見を得て、本発明を完成した。すなわち、本発明によれば、以下の手段が提供される。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors searched for a carrier suitable for integrating enzymes that contribute to cellulose degradation. Knowledge that clustered complexes suitable for functional expression of protein such as cellulase can be obtained by binding biotinylated cellulase or CBD to biotin-binding protein such as streptavidin used as part of the probe To complete the present invention. That is, according to the present invention, the following means are provided.

本発明によれば、セルロース分解のためのタンパク質複合体であって、ビオチン結合部位を複数個有するキャリアと、ビオチンを介して前記キャリアに保持される、セルロースの分解に寄与する1種又は2種以上の複数個のセルロース分解タンパク質と、を備える、複合体が提供される。本発明の複合体において、前記キャリアは、ストレプトアビジン又は量子ドットを含むことができる。   According to the present invention, a protein complex for degrading cellulose, a carrier having a plurality of biotin-binding sites, and one or two types that contribute to the degradation of cellulose held in the carrier via biotin A composite comprising the above plurality of cellulolytic proteins is provided. In the composite of the present invention, the carrier may include streptavidin or quantum dots.

前記セルロース分解タンパク質は1種又は2種以上のセルラーゼを含んでいてもよく、前記セルロース分解タンパク質は1種又は2種以上のセルロース結合ドメインを含んでいてもよい。また、前記セルロース分解タンパク質は、2個以上のセルラーゼ又は2個以上のセルロース結合ドメインを含んでいてもよい。さらに、前記セルラーゼは、エンドグルカナーゼを含んでいてもよい。   The cellulolytic protein may contain one or more cellulases, and the cellulolytic protein may contain one or more cellulose binding domains. The cellulolytic protein may contain two or more cellulases or two or more cellulose binding domains. Further, the cellulase may contain endoglucanase.

本発明によれば、本発明のタンパク質複合体を利用してセルロースを分解する工程、を備える、セルロースの分解産物の製造方法が提供される。   According to this invention, the manufacturing method of the degradation product of a cellulose provided with the process of decomposing | disassembling a cellulose using the protein complex of this invention is provided.

また、本発明によれば、本発明のタンパク質複合体を利用してセルロースを分解する工程と、前記工程で得られるセルロースの分解産物を含有する炭素源を用いて発酵により有用物質を得る工程と、を備える、有用物質の製造方法が提供される。   Further, according to the present invention, a step of decomposing cellulose using the protein complex of the present invention, a step of obtaining a useful substance by fermentation using a carbon source containing a degradation product of cellulose obtained in the above step, A method for producing a useful substance is provided.

タンパク質複合体の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a protein complex. pelB由来シグナルペプチド + SacII部位破壊AnEglA + Bio−tag+His−tag断片の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of pelB origin signal peptide + SacII site destruction AnEglA + Bio-tag + His-tag fragment. EcoRI-pelB由来シグナルペプチド + CBDamo + Bio−tag+His−tag断片の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of an EcoRI-pelB origin signal peptide + CBDamo + Bio-tag + His-tag fragment. CBEGとBCBDamoとを組み合わせて作製した各種クラスター及びその評価結果を示す図である。It is a figure which shows the various clusters produced combining CBEG and BCBDamo, and its evaluation result. CBEGamoとBCBDamoとを組み合わせて作製した各種クラスター及びその評価結果を示す図である。It is a figure which shows the various clusters produced combining CBEGamo and BCBDamo, and its evaluation result. 化学修飾ビオチン化エンドグルカナーゼ(CBEG)濃度と還元糖濃度との相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation between chemically modified biotinylated endoglucanase (CBEG) concentration and reducing sugar concentration. QDクラスターのPSCへの集積化の評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of integration to the PSC of a QD cluster. 各種QDクラスターによるPSCの分解結果(還元糖濃度)を示す図である。It is a figure which shows the decomposition | disassembly result (reducing sugar concentration) of PSC by various QD clusters. 各種QDクラスターによるPSCの分解結果(比活性:換算濃度/実濃度)を示す図である。It is a figure which shows the decomposition | disassembly result (specific activity: equivalent concentration / actual concentration) of PSC by various QD clusters. C. thermocellum由来のC末端部位特異的ビオチン化CelDの発現ベクターを示す図である。It is a figure which shows the expression vector of C terminal site specific biotinylated CelD derived from C. thermocellum. C. thermocellum由来のC末端部位特異的ビオチン化CelDを利用したSAクラスターによるPSCの分解結果を示す図である。It is a figure which shows the decomposition | disassembly result of PSC by the SA cluster using C terminal site specific biotinylated CelD derived from C. thermocellum. C. thermocellum由来のC末端部位特異的ビオチン化CelDを利用したQDクラスターによるPSCの分解結果を示す図である。It is a figure which shows the decomposition | disassembly result of PSC by the QD cluster using C terminal area specific biotinylated CelD derived from C. thermocellum. C. thermocellum由来のC末端部位特異的ビオチン化CBH Aの発現ベクターを示す図である。It is a figure which shows the expression vector of C terminal site specific biotinylated CBHA derived from C. thermocellum. C. thermocellum由来のC末端部位特異的ビオチン化CBH Aを利用したSAクラスターによるPSCの分解結果を示す図である。It is a figure which shows the decomposition | disassembly result of PSC by the SA cluster using C terminal site specific biotinylated CBHA derived from C. thermocellum.

本発明は、セルロースを分解するためのタンパク質複合体及びその利用に関しており、詳細には、タンパク質複合体、セルロースの分解産物の製造方法及び有用物質の製造方法に関する。本発明のタンパク質複合体によれば、セルロースの分解に寄与する1種又は2種以上の複数個のセルロース分解タンパク質がビオチンとビオチン結合性タンパク質との結合(ビオチン−アビジン結合)を介してキャリアに保持されている。このため、セルロースの分解に寄与するセルロース分解タンパク質を複数個容易に集積することができる。また、こうしたセルロース分解タンパク質を近接して複数個保持することができる。これらの結果、効果的にセルロース分解活性を高めることができる。また、本発明のタンパク質複合体におけるキャリアとセルロース分解タンパク質との結合は強固な結合であるため、より安定な酵素複合体となっている。さらに、上記結合は熱的に安定であるために、高温でのプロセスにおいても安定して複合体構造を維持でき、確実に複合化の効果を得ることができる。   The present invention relates to a protein complex for decomposing cellulose and use thereof, and more particularly to a protein complex, a method for producing a degradation product of cellulose, and a method for producing a useful substance. According to the protein complex of the present invention, one or two or more types of cellulose-degrading proteins that contribute to cellulose degradation are bound to a carrier through the binding of biotin and a biotin-binding protein (biotin-avidin bond). Is retained. For this reason, a plurality of cellulolytic proteins that contribute to cellulose degradation can be easily accumulated. A plurality of such cellulolytic proteins can be held in close proximity. As a result, the cellulolytic activity can be effectively increased. In addition, since the bond between the carrier and the cellulolytic protein in the protein complex of the present invention is a strong bond, it is a more stable enzyme complex. Furthermore, since the bond is thermally stable, the composite structure can be stably maintained even in a process at a high temperature, and the composite effect can be reliably obtained.

例えば、セルロース分解タンパク質としてセルロース結合ドメインを複数個備えることで、セルロースに対する本タンパク質複合体の物理的吸着の確率を高めることができ、その結果、拡散律速を緩和することができる。また、セルロース分解タンパク質としてセルラーゼを複数個備えることで、局所的な触媒濃度を高めることができる。   For example, by providing a plurality of cellulose-binding domains as cellulose-degrading proteins, the probability of physical adsorption of the protein complex to cellulose can be increased, and as a result, the diffusion rate can be reduced. Moreover, a local catalyst density | concentration can be raised by providing two or more cellulases as a cellulose degradation protein.

本発明のタンパク質複合体によれば、セルロース分解タンパク質を用いることで、複合化する酵素間や酵素−タンパク質間の距離の自由度が高くなっている。すなわち、適当なリンカーを介してビオチンを備える酵素を複合化することにより、酵素間や酵素やタンパク質の距離や立体配置を容易に調整できる。基質となり得るセルロース部位を攻撃に適したセルラーゼ等がクラスター化(集積化)した複合体を提供できる。   According to the protein complex of the present invention, the degree of freedom in the distance between the enzyme to be complexed or between the enzyme and the protein is increased by using the cellulolytic protein. That is, by complexing an enzyme with biotin via an appropriate linker, the distance between enzymes, the distance between enzymes and proteins, and the configuration can be easily adjusted. It is possible to provide a complex in which cellulases suitable for attack are clustered (integrated) on cellulose sites that can serve as substrates.

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明のタンパク質複合体の一例を模式図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a schematic view of an example of the protein complex of the present invention.

(タンパク質複合体)
本発明のタンパク質複合体は、セルロースの分解用である。すなわち、本タンパク質複合体は、セルロースを分解してより低分子のオリゴ糖、セロビオース及びグルコースなどのセルロース分解産物を取得する用途に用いられる。
(Protein complex)
The protein complex of the present invention is for cellulose degradation. That is, the present protein complex is used for the purpose of degrading cellulose to obtain cellulose degradation products such as low-molecular oligosaccharides, cellobiose and glucose.

本明細書において、セルロースとは、グルコースがβ-1,4-グルコシド結合により重合した重合体及びその誘導体をいう。セルロースにおけるグルコースの重合度は特に限定しないが、好ましくは200以上である。また、誘導体としては、カルボキシメチル化、アルデヒド化、若しくはエステル化などの誘導体が挙げられる。また、セルロースは、その部分分解物である、セロオリゴ糖、セロビオースを含んでいてもよい。さらに、セルロース は、結晶性セルロースであってもよいし、非結晶性セルロースであってもよいが、好ましくは結晶性セルロースを含む。さらに、セルロースは、天然由来のものでも、人為的に合成したものでもよい。セルロースの由来も特に限定しない。植物由来のものでも、真菌由来のものでも、細菌由来のものであってもよい。   In the present specification, cellulose refers to a polymer in which glucose is polymerized by β-1,4-glucoside bonds and derivatives thereof. The degree of polymerization of glucose in cellulose is not particularly limited, but is preferably 200 or more. In addition, examples of the derivative include derivatives such as carboxymethylation, aldehyde formation, or esterification. Cellulose may contain cellooligosaccharide and cellobiose, which are partially decomposed products thereof. Further, the cellulose may be crystalline cellulose or non-crystalline cellulose, but preferably contains crystalline cellulose. Furthermore, the cellulose may be naturally derived or artificially synthesized. The origin of cellulose is not particularly limited. It may be derived from plants, fungi, or bacteria.

(キャリア)
本タンパク質複合体は、ビオチン結合部位を複数個有するキャリアを備えている。キャリアは、ビオチン結合部位を複数個有していればよく、このような結合部位としては、アビジン、ストレプトアビジン、ニュートラアビジン(NeutrAvidin) (http://www.technochemical.com/pierce/avidin/neutravidin.htm)などの各種天然アビジン及びこれらの改変体や相同体などの多量体が挙げられる。多量体は、これらのタンパク質をアミノ酸配列や化学的なリンカー等で複数個結合したものであってもよい。アビジン結合部位を複数個備えるタンパク質あるいはそのような多量体タンパク質を単一のキャリアとして取り扱うことができる。こうしたそれ自体複数個のビオチン結合部位を備えるタンパク質は、当該タンパク質自体をキャリアとして用いることができる。こうしたキャリアによれば、移動性や拡散性が確保され、基質に対するアクセスビリティに優れる複合体を得ることができ、効果的にセルロースを分解できる。
(Career)
The protein complex includes a carrier having a plurality of biotin binding sites. The carrier may have a plurality of biotin binding sites. Examples of such binding sites include avidin, streptavidin, neutravidin (NeutrAvidin) (http://www.technochemical.com/pierce/avidin/neutravidin .htm) and other multimers such as modified and homologous forms thereof. A multimer may be a protein in which a plurality of these proteins are linked by an amino acid sequence or a chemical linker. A protein having a plurality of avidin binding sites or such a multimeric protein can be handled as a single carrier. Such a protein having a plurality of biotin binding sites per se can be used as a carrier. According to such a carrier, mobility and diffusibility are ensured, a composite having excellent accessibility to the substrate can be obtained, and cellulose can be effectively decomposed.

キャリアは、基板やビーズ状等の粒子など、各種の三次元形態を備える支持体に複数個のビオチン結合部位を備える形態を採ることができる。支持体にビオチン結合部位を備えるようにする事で、キャリアの分離等に行うことができるようになる。こうした支持体としては、特に限定されるものではないが、ガラス、プラスチック、セラミックス、量子ドット等が挙げられる。支持体としては量子ドットを用いることが好ましい。量子ドットを支持体として用いることで、ビオチン結合部位を多数個備えることができ、多価による効果を増大することができる。例えば、セルロース分解の反応速度を高めることができる。また、蛍光性の量子ドットを用いることでその動態を把握しやすくなる。   The carrier can take a form in which a plurality of biotin-binding sites are provided on a support having various three-dimensional forms such as particles such as a substrate and beads. By providing the support with a biotin binding site, the carrier can be separated. Such a support is not particularly limited, and examples thereof include glass, plastic, ceramics, and quantum dots. It is preferable to use quantum dots as the support. By using a quantum dot as a support, a large number of biotin binding sites can be provided, and the multivalent effect can be increased. For example, the reaction rate of cellulose degradation can be increased. Moreover, it becomes easy to grasp the dynamics by using fluorescent quantum dots.

量子ドットとしては、特に限定しないで合成ないし入手可能な量子ドットを用いることができる。蛍光性の量子ドットとしては、例えば、Cd、Zn、Hg、Cu、Ag、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zr、Mo、Ta、W、Ir、Eu、Sm及びMgからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属原子と、S、Se及びTeからなる群より選ばれる少なくとも1種の原子からなる量子ドットが挙げられる。典型的には、CdSeが挙げられる。量子ドットの平均粒子径は、特に限定するものではないが、1nm以上500nm以下程度、好ましくは3nm以上50nm以下程度とすることができる。   As the quantum dot, a quantum dot that can be synthesized or obtained without particular limitation can be used. Examples of fluorescent quantum dots include Cd, Zn, Hg, Cu, Ag, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zr, Mo, Ta, W, Ir, Eu, Sm, and Mg. Quantum dots comprising at least one metal atom selected from the group consisting of and at least one atom selected from the group consisting of S, Se and Te. A typical example is CdSe. The average particle size of the quantum dots is not particularly limited, but can be about 1 nm to 500 nm, preferably about 3 nm to 50 nm.

ビオチン結合部位を備える量子ドット、すなわち、アビジン等を表面に備える量子ドットは、Qdotストレプトアビジン標識シリーズ(Invitrogen)等として商業的に入手可能であるほか、タンパク質を公知の方法(Biofunctinalization of Nanomaterials Edited by Challa Kumar WILLEY-VCH(2005)中の p1-40, Biofuntionalization og fluorescent Nanoparticles M. J. Murcia and C. A. Naumann等)に準じて量子ドットの表面に結合させて作製することもできる。   Quantum dots having a biotin binding site, that is, quantum dots having avidin or the like on the surface are commercially available as the Qdot streptavidin labeling series (Invitrogen) or the like, and proteins can be obtained by known methods (Biofunctinalization of Nanomaterials Edited by According to p1-40 in Challa Kumar WILLEY-VCH (2005), Biofuntionalization og fluorescent Nanoparticles MJ Murcia and CA Naumann), it can also be produced by binding to the surface of a quantum dot.

キャリアは単分子あたり好ましくは3個以上のビオチン結合部位を備える。3個以上セルロース分解タンパク質を集積するとセルロースの分解能力を効果的に高めることができる。より好ましくは、4個あるいはそれ以上である。   The carrier preferably comprises 3 or more biotin binding sites per molecule. Accumulation of three or more cellulose-degrading proteins can effectively enhance the ability to decompose cellulose. More preferably, the number is 4 or more.

こうした各種態様のキャリアは、それぞれ単独で用いることもできるし、複数種類を組み合わせて用いることができる。また、各種態様のキャリアは、さらに基板やビーズ等の固相担体に保持させることもできる。固相担体にキャリアを保持させることで、繰り返し利用等に有利になる。   These various modes of carriers can be used alone or in combination of a plurality of types. Moreover, the carrier of various aspects can also be held on a solid phase carrier such as a substrate or a bead. Holding the carrier on the solid phase carrier is advantageous for repeated use.

(セルロース分解タンパク質)
本タンパク質複合体は、セルロースの分解に寄与する1種又は2種以上の複数個のセルロース分解タンパク質を備えている。セルロース分解タンパク質は、最終的にセルロースの分解に寄与するアミノ酸配列を有するものであればよい。かかるセルロース分解タンパク質としては、直接的にセルロースに作用してセルロースの分解に寄与するアミノ酸配列で構成されるタンパク質が挙げられる。なお、セルロース分解タンパク質は、天然に存在するタンパク質の全体、所望の活性を有するその一部のほか、これらの人工的な改変体であってもよい。セルロース分解タンパク質としては、より具体的には、セルラーゼ、セルロース結合ドメイン(CBD)、エクスパンシン、スウォレニンなどのセルロース緩和タンパク質が挙げられる。
(Cellulolytic protein)
The present protein complex includes one or two or more cellulose-degrading proteins that contribute to cellulose degradation. Cellulose-degrading protein should just have an amino acid sequence which finally contributes to decomposition | disassembly of a cellulose. Examples of the cellulose-degrading protein include proteins composed of amino acid sequences that directly act on cellulose and contribute to cellulose degradation. The cellulolytic protein may be the whole naturally occurring protein, a part thereof having a desired activity, or an artificially modified product thereof. More specifically, examples of the cellulolytic protein include cellulose-relaxing proteins such as cellulase, cellulose binding domain (CBD), expansin, swollenin and the like.

セルラーゼは、セルロースをグルコースにまで分解する一連の酵素群を意味している。セルラーゼとしては、こうした酵素群から選択されるが、好ましくは、エンドグルカナーゼ(EC 3.2.1.74)、セロビオヒドロラーゼ(EC 3.2.1.91)及びβ−グルコシダーゼ(EC23.2.4.1、EC 3.2.1.21)が挙げられる。なかでも、結晶性セルロースを分解するほか、セルロースを効率的に低分子化するためにエンドグルカナーゼを少なくとも用いることが好ましい。また、セロビオヒドロラーゼも好ましい。なお、セルラーゼは、そのアミノ酸配列の類似性に基づきGHF(Glycoside Hydrolase family)(http://www.cazy.org/fam/acc.gh.html)の13(5,6,7,8,9,10,12,44,45,48,51,61,74)のファミリーに分類されている。異なるファミリーに分類される同種又は異種のセルラーゼを組み合わせてもよい。セルラーゼは、各種セルラーゼから1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。セルラーゼは、セルラーゼとしての活性を有する限り、例えば、その触媒ドメインなどのセルラーゼの一部であってもよい。   Cellulase means a series of enzymes that break down cellulose into glucose. Cellulases are selected from these enzyme groups, but preferably endoglucanase (EC 3.2.1.74), cellobiohydrolase (EC 3.2.1.91) and β-glucosidase (EC 23.2.4.1, EC 3.2.1.21). Is mentioned. Among them, it is preferable to use at least endoglucanase in order to decompose crystalline cellulose and efficiently reduce the molecular weight of cellulose. Also preferred is cellobiohydrolase. Note that cellulase 13 (5, 6, 7, 8, 9) of GHF (Glycoside Hydrolase family) (http://www.cazy.org/fam/acc.gh.html) is based on the similarity of amino acid sequences. , 10, 12, 44, 45, 48, 51, 61, 74). You may combine the same or different cellulases classified into a different family. A cellulase can be used 1 type or in combination of 2 or more types from various cellulases. As long as the cellulase has activity as a cellulase, it may be a part of the cellulase such as its catalytic domain.

セルラーゼとしては、特に限定しないが、それ自体活性の高いセルラーゼであることが好ましい。このようなセルラーゼとしては、例えば、ファネロケーテ(Phanerochaete)属菌、Trichoderma reeseiなどのトリコデルマ属(Trichoderma)菌、フザリウム属(Fusarium)菌、トレメテス属(Tremetes)菌、ペニシリウム属(Penicillium)菌、フミコーラ属(Humicola)菌、アクレモニウム属(Acremonium)菌、アスペルギルス属(Aspergillus)菌等の糸状菌の他に、クロストリジウム属(Clostridium)菌、シュードモナス属(Pseudomonas)菌、セルロモナス属(Cellulomonas)菌、ルミノコッカス属(Ruminococcus)菌、バチルス属(Bacillus)菌等の細菌、スルフォロバス属(Sulfolobus)菌等の始原菌、さらにストレプトマイセス属(Streptomyces)菌、サーモアクチノマイセス属(Thermoactinomyces)菌などの放射菌由来のセルラーゼが挙げられる。なお、こうしたセルラーゼは、人工的に改変されていてもよい。   Although it does not specifically limit as a cellulase, It is preferable that it is a cellulase with high activity itself. Examples of such cellulases include Phanerochaete bacteria, Trichoderma bacteria such as Trichoderma reesei, Fusarium bacteria, Fusarium bacteria, Tremetes bacteria, Penicillium bacteria, and Humicola bacteria. In addition to filamentous fungi such as Humicola, Acremonium, and Aspergillus, Clostridium, Pseudomonas, Cellulomonas, and Luminococcus Bacteria such as genus (Ruminococcus) and Bacillus, primordial fungi such as Sulfolobus, and more, such as Streptomyces and Thermoactinomyces Derived cellulase. Such cellulase may be artificially modified.

本発明の一実施態様においては、セルラーゼとしてAspergillus nigar由来のエンドグルカナーゼA(AnEglA); AJ224451(GenBankアクセッション番号))の成熟ペプチドとして記載されるアミノ酸配列(配列番号1)を用いることができる他、その変異体又は相同体、即ち、配列番号1に記載のアミノ酸配列において1から数個のアミノ酸が欠失、置換、付加及び/または挿入されているアミノ酸配列であって、セルロース結合活性を有するアミノ酸配列;又は配列番号1に記載のアミノ酸配列と60%以上の同一性を有するアミノ酸配列であって、セルロース結合活性を有するアミノ酸配列を使用することもできる。   In one embodiment of the present invention, an amino acid sequence (SEQ ID NO: 1) described as a mature peptide of endoglucanase A (AnEglA); AJ224451 (GenBank accession number) derived from Aspergillus nigar can be used as a cellulase. , A variant or homologue thereof, that is, an amino acid sequence in which one to several amino acids are deleted, substituted, added and / or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and has a cellulose binding activity An amino acid sequence; or an amino acid sequence having 60% or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, and having an cellulose binding activity can also be used.

また、本発明の他の一実施態様においては、セルラーゼとして、Clostridium thermocellumのエンドグルカナーゼ(セルラーゼD)(CP000568.1(GenBankアクセッション番号)の成熟ペプチドとして記載されるアミノ酸配列(配列番号24)を用いることができる他、Aspergillus niger由来のエンドグルカナーゼA同様、その変異体や相同体を用いることができる。   In another embodiment of the present invention, the cellulase is an amino acid sequence (SEQ ID NO: 24) described as a mature peptide of Clostridium thermocellum endoglucanase (cellulase D) (CP000568.1 (GenBank accession number)). In addition to the endoglucanase A derived from Aspergillus niger, mutants and homologues thereof can be used.

また、さらに、本発明の他の一実施態様においては、セルラーゼとして、Clostridium thermocellumのセロビオヒドロラーゼ(セロビオヒドロラーゼA)の成熟ペプチドとして記載されるアミノ酸配列(配列番号25)を用いることができる他、Aspergillus niger由来のエンドグルカナーゼA同様、その変異体や相同体を用いることができる。   Furthermore, in another embodiment of the present invention, the amino acid sequence (SEQ ID NO: 25) described as the mature peptide of Clostridium thermocellum cellobiohydrolase (cellobiohydrolase A) can be used as the cellulase. As with endoglucanase A derived from Aspergillus niger, mutants and homologues thereof can be used.

本明細書において「1から数個のアミノ酸が欠失、置換、付加及び/または挿入されている」とは、例えば1〜20個、好ましくは1〜15個、より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個の任意の数のアミノ酸が欠失、置換、付加及び/または挿入されていることを意味する。   In the present specification, “one to several amino acids are deleted, substituted, added and / or inserted” means, for example, 1 to 20, preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, More preferably, it means that 1 to 5 arbitrary numbers of amino acids are deleted, substituted, added and / or inserted.

本明細書において、例えば「配列番号1に記載のアミノ酸配列と60%以上の同一性を有するアミノ酸配列」とは、配列番号1に記載のアミノ酸配列と60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、最も好ましくは98%以上の同一性を有するアミノ酸配列を意味する。なお、本明細書において「同一性」とは、当業者に公知であって、配列を比較することにより決定される、2以上のタンパク質あるいは2以上のポリヌクレオチドの間の関係である。当該技術分野で「同一性」とは、タンパク質またはポリヌクレオチド配列の間のアラインメントによって、あるいは場合によっては、一続きのそのような配列間のアラインメントによって決定されるような、タンパク質またはポリヌクレオチド配列の間の配列不変性の程度を意味する。同一性は、例えば、AltschulらによるBLAST (Basic Local Alignment Search Tool) プログラム(たとえば、Altschul SF, Gish W, Miller W, Myers EW, Lipman DJ., J. Mol. Biol., 215: p403-410 (1990), Altschyl SF, Madden TL, Schaffer AA, Zhang J, Miller W, Lipman DJ., Nucleic Acids Res. 25: p3389-3402 (1997))を利用し決定することができる。BLASTのようなソフトウェアを用いる場合の条件は、特に限定するものではないが、デフォルト値を用いるのが好ましい。同一性は典型的には、BLASTなど配列相同性検索結果においてIdentityと称される。   In the present specification, for example, the “amino acid sequence having 60% or more identity with the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1” means 60% or more, preferably 70% or more, more than the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1. Preferably, it means an amino acid sequence having an identity of 80% or more, more preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, and most preferably 98% or more. As used herein, “identity” is a relationship between two or more proteins or two or more polynucleotides that is known to those skilled in the art and is determined by comparing sequences. “Identity” in the art refers to a protein or polynucleotide sequence as determined by alignment between protein or polynucleotide sequences, or in some cases by alignment between a series of such sequences. Means the degree of sequence invariance between. Identity can be determined, for example, by the BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) program by Altschul et al. (Eg, Altschul SF, Gish W, Miller W, Myers EW, Lipman DJ., J. Mol. Biol., 215: p403-410 ( 1990), Altschyl SF, Madden TL, Schaffer AA, Zhang J, Miller W, Lipman DJ., Nucleic Acids Res. 25: p3389-3402 (1997)). The conditions for using software such as BLAST are not particularly limited, but it is preferable to use default values. Identity is typically referred to as Identity in sequence homology search results such as BLAST.

本発明において上記したような配列番号1に記載のアミノ酸配列を有するセルロース結合ドメインの変異体や相同体を使用する場合には、配列番号1に記載のアミノ酸配列をコードするDNAを用いる代わりに、上記変異体や相同体をコードするDNAを用いればよい。このような変異体や相同体をコードするDNAは、化学合成、遺伝子工学的手法、突然変異誘発などの当業者に既知の任意の方法で作製することもできる。具体的には、配列番号1に記載のアミノ酸配列をコードするDNAを利用し、これらDNAに変異を導入することにより所望のDNAを取得することができる。例えば、DNAに対し、変異原となる薬剤と接触作用させる方法、紫外線を照射する方法、遺伝子工学的手法等を用いて行うことができる。遺伝子工学的手法の一つである部位特異的変異誘発法は特定の位置に特定の変異を導入できる手法であることから有用であり、モレキュラークローニング第2版、カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー、Nucleic Acids Research, 10, 6487, 1982、Nucleic Acids Research, 12, 9441, 1984、Nucleic Acids Research, 13, 4431, 1985、Nucleic Acids Research, 13, 8749,1985、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409, 1982、Proc. Natl. Acad. Sci.USA, 82, 488, 1985、Gene, 34, 315, 1985、Gene, 102, 67, 1991等に記載の方法に準じて行うことができる。   When using a mutant or homologue of the cellulose binding domain having the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 as described above in the present invention, instead of using DNA encoding the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1, A DNA encoding the above mutant or homolog may be used. DNA encoding such a mutant or homologue can also be prepared by any method known to those skilled in the art, such as chemical synthesis, genetic engineering techniques, and mutagenesis. Specifically, desired DNA can be obtained by using DNA encoding the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 and introducing mutations into these DNAs. For example, it can be carried out using a method of bringing DNA into contact with a drug that becomes a mutagen, a method of irradiating ultraviolet rays, a genetic engineering method, or the like. Site-directed mutagenesis, which is one of the genetic engineering methods, is useful because it can introduce a specific mutation at a specific position. Molecular cloning 2nd edition, Current Protocols in Molecular. Biology, Nucleic Acids Research, 10, 6487, 1982, Nucleic Acids Research, 12, 9441, 1984, Nucleic Acids Research, 13, 4431, 1985, Nucleic Acids Research, 13, 8749,1985, Proc. Natl. Acad. Sci USA, 79, 6409, 1982, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488, 1985, Gene, 34, 315, 1985, Gene, 102, 67, 1991, etc. Can do.

セルロース結合ドメインは、セルロースに対して結合能を有するアミノ酸配列を意味している。多くのセルラーゼは、セルロース分解活性を有するドメインとセルロースに結合するドメインを有している。これらのセルロース結合ドメインは、そのアミノ酸配列の相同性より、9つのファミリー(ファミリーI 〜IX)に分類されている(Tomme, P. et al., Adv. Microbiol. Physiol., 37, 1-81 (1995) )。本発明では、これらのセルロース結合ドメインの中から、セルロースとの結合の親和性や選択性などを考慮して、使用目的に応じて適当なものを選択して使用することができる。例えば、セルロース結合ドメインは、結晶性セルロースに対して結合性を有するものであってもセルロースに対して結合性を有するものであってよいが、分解しようとするセルロースの種類や同時に用いるセルラーゼの種類によって適宜決定することができる。   The cellulose binding domain means an amino acid sequence having binding ability to cellulose. Many cellulases have a domain having cellulolytic activity and a domain that binds to cellulose. These cellulose-binding domains are classified into nine families (Family I to IX) based on their amino acid sequence homology (Tomme, P. et al., Adv. Microbiol. Physiol., 37, 1-81). (1995)). In the present invention, from these cellulose-binding domains, an appropriate one can be selected and used according to the purpose of use in consideration of affinity and selectivity for binding to cellulose. For example, the cellulose binding domain may have a binding property to crystalline cellulose or may have a binding property to cellulose, but the type of cellulose to be decomposed and the type of cellulase used simultaneously. Can be determined as appropriate.

本発明で使用できるセルロース結合ドメインの具体例としては、Cellulomonas fimi由来のセルラーゼのセルロース結合ドメインが挙げられる。より具体的には、Cellulomonas fimi由来のエンドグルカナーゼCのセルロース結合ドメインが挙げられる。かかるセルロース結合ドメインのアミノ酸配列を配列番号18に記載している。そのほか、Tricoderma reesei等、既に説明したセルラーゼ産生微生物の各種セルラーゼのセルロース結合ドメインを用いることができる。セルロース結合ドメインは、セルロースへのセルラーゼのアクセシビリティを向上させることができる。なお、セルロース結合ドメインとしては、公知のセルロース結合ドメインのほか、これらの上記したような変異体や相同体を1種又は2種以上組み合わせて用いることができる。   Specific examples of the cellulose binding domain that can be used in the present invention include the cellulose binding domain of cellulase derived from Cellulomonas fimi. More specifically, the cellulose binding domain of endoglucanase C derived from Cellulomonas fimi can be mentioned. The amino acid sequence of such a cellulose binding domain is set forth in SEQ ID NO: 18. In addition, cellulose binding domains of various cellulases of the cellulase-producing microorganisms already described, such as Tricoderma reesei, can be used. Cellulose binding domains can improve the accessibility of cellulases to cellulose. As the cellulose binding domain, in addition to the known cellulose binding domain, these mutants and homologues as described above can be used alone or in combination.

セルロース緩和タンパク質は、例えば、セルロース緩和タンパク質であるスウォレニン(swollenin)やエクスパンシン(expansin)が挙げられる。セルロース緩和タンパク質は、セルロースへのセルラーゼのアクセシビリティを向上させることができる。エクスパンシンは植物細胞壁タンパク質の一種であって、イネなどの単子葉植物やサツマイモなどの双子葉植物など広く見出されている。また、スウォレニンは、エクスパンシンと相同性を有するTrichoderma reesei(トリコデルマ・リーゼイ)由来のタンパク質である。セルロース緩和タンパク質としては、公知のエクスパンシン及びスウォレニンのほか、これらの上記したような変異体や相同体を1種又は2種以上組み合わせて用いることができる。   Examples of the cellulose relaxation protein include swollenin and expansin, which are cellulose relaxation proteins. Cellulose relaxed proteins can improve the accessibility of cellulases to cellulose. Expansin is a kind of plant cell wall protein, and is widely found in monocotyledonous plants such as rice and dicotyledonous plants such as sweet potato. Sworenin is a protein derived from Trichoderma reesei having homology with expansin. As a cellulose relaxation protein, in addition to known expansins and swollenins, these mutants and homologues as described above can be used alone or in combination of two or more.

また、セルロース分解タンパク質は、間接的にセルロースの分解に寄与するものであってもよい。これらのタンパク質も、セルロースへのセルラーゼのアクセシビリティを向上させることができる。こうしたセルロース分解タンパク質としては、例えば、セルロースと共存する可能性のあるリグニンに作用することでセルロースの分解に寄与するタンパク質が挙げられる。より具体的には、リグニンペルオキシダーゼ、マンガンペルオキシダーゼ及びラッカーゼなどのリグニン分解酵素が挙げられる。リグニン分解酵素としては、公知のリグニン分解酵素のほか、これらの上記したような変異体や相同体を1種又は2種以上組み合わせて用いることができる。   The cellulose-degrading protein may indirectly contribute to cellulose degradation. These proteins can also improve the accessibility of cellulases to cellulose. Examples of such cellulose-degrading proteins include proteins that contribute to cellulose degradation by acting on lignin that may coexist with cellulose. More specifically, lignin degrading enzymes such as lignin peroxidase, manganese peroxidase, and laccase can be mentioned. As the lignin degrading enzyme, in addition to known lignin degrading enzymes, these mutants and homologues as described above can be used alone or in combination of two or more.

また、ヘミセルロースを分解するヘミセルラーゼが挙げられる。へミセルロースとは、陸上植物細胞の細胞壁を構成する多糖類のうち、セルロースとペクチン以外のものをいう。ヘミセルロースとしては、キシラン、マンナン、グルコマンナン等が挙げられる。ヘミセルラーゼは、ヘミセルロースを分解する酵素の総称であり、例えば、キシラナーゼ等が挙げられる。こうした酵素は、Trichoderma属やAspergillus属等のセルロース分解性微生物に由来するものであってもよい。ヘミセルラーゼとしては、公知のヘミセルラーゼのほか、これらの上記したような変異体や相同体を1種又は2種以上組み合わせて用いることができる。   Moreover, hemicellulase which decomposes | disassembles hemicellulose is mentioned. Hemicellulose refers to a polysaccharide other than cellulose and pectin among the polysaccharides constituting the cell wall of land plant cells. Examples of hemicellulose include xylan, mannan, glucomannan and the like. Hemicellulase is a general term for enzymes that degrade hemicellulose, and examples thereof include xylanase. Such an enzyme may be derived from a cellulolytic microorganism such as Trichoderma or Aspergillus. As the hemicellulase, in addition to known hemicellulases, these mutants and homologues as described above can be used alone or in combination of two or more.

本タンパク質複合体は、キャリアに対して保持されたセルロース分解タンパク質を備えている。セルロース分解タンパク質は、キャリアが備える疎水性部位でもあるビオチン結合溝にビオチンがはまることで形成されていると考えられている。かかる特異的結合によりキャリアにセルロース分解タンパク質を保持させるには、ビオチン化したセルロース分解タンパク質をキャリアと接触させればよい。   The protein complex comprises a cellulolytic protein held against a carrier. Cellulolytic proteins are thought to be formed by biotin trapping in a biotin-binding groove that is also a hydrophobic site of a carrier. In order to retain the cellulose-degrading protein on the carrier by such specific binding, the biotinylated cellulose-degrading protein may be brought into contact with the carrier.

所望のタンパク質をビオチン化する方法及びビオチン化タンパク質とアビジンなどのキャリアとを複合化する方法は当業者においてよく知られている。例えば、適当なビオチン化剤を用いることにより、セルロース分解タンパク質をビオチン化することができる。ビオチン化剤としては、ビオチンを直接あるいは適当なスペーサーを介して結合するものであればよく、特に限定されない。好ましいビオチン化剤は、-NH-(CH2)n-CO- (n=1〜6)などの脂肪族アミド構造あるいはポリアルキレングリコール構造を有するスペーサーを介して結合される。ポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリブチレングリコール(PBG)、(PEG)-(PPG)-(PEG)ブロック共重合体、(PPG)-(PEG)-(PPG)ブロック共重合体、(PEG)-(PBG)-(PEG)ブロック共重合体、(PBG)-(PEG)-(PBG)ブロック共重合体などがあげられ、好ましくは、PEG、PPG、(PEG)-(PPG)-(PEG)ブロック共重合体、(PPG)-(PEG)-(PPG)ブロック共重合体、より好ましくはPEGがあげられる。好ましいPEG構造は、-CHCHO)-(式中、nは2〜500、好ましくは2〜100、より好ましくは2〜50、さらに好ましくは4〜10の整数を示す。)である。 A method for biotinylating a desired protein and a method for complexing a biotinylated protein with a carrier such as avidin are well known to those skilled in the art. For example, the cellulolytic protein can be biotinylated by using an appropriate biotinylating agent. The biotinating agent is not particularly limited as long as it binds biotin directly or via an appropriate spacer. A preferred biotinylating agent is bound via a spacer having an aliphatic amide structure such as —NH— (CH 2 ) n —CO— (n = 1 to 6) or a polyalkylene glycol structure. Polyalkylene glycols include polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), polybutylene glycol (PBG), (PEG)-(PPG)-(PEG) block copolymers, (PPG)-(PEG)-( (PPG) block copolymer, (PEG)-(PBG)-(PEG) block copolymer, (PBG)-(PEG)-(PBG) block copolymer, and the like, preferably PEG, PPG, (PEG)-(PPG)-(PEG) block copolymer, (PPG)-(PEG)-(PPG) block copolymer, more preferably PEG. A preferred PEG structure is —CH 2 CH 2 O) n — (wherein n represents an integer of 2 to 500, preferably 2 to 100, more preferably 2 to 50, and further preferably 4 to 10). is there.

本発明のビオチン化剤は、スペーサーとしてポリアルキレングリコール構造を有していてもよい。そして、そのポリアルキレングリコール構造は、エステル、アミドまたはチオエーテル結合を介して、アミド結合を介してビオチン及びセルロース分解タンパク質と結合していることが好ましい。   The biotinating agent of the present invention may have a polyalkylene glycol structure as a spacer. The polyalkylene glycol structure is preferably bonded to biotin and cellulolytic protein via an amide bond via an ester, amide or thioether bond.

また、ビオチン化剤としては、たとえばX-(CH2)m1-NH-{CO(CH2)nNH}m2-(ビオチニル)(Xはスルホコハク酸イミドオキシカルボニル基、コハク酸イミドオキシカルボニル基、テトラフルオロフェノキシカルボニル、シアノメチルオキシカルボニル、p-ニトロフェニルオキシカルボニル、I, Br, Clなどのアミノ基と反応してアミド(NHCO)またはアミノアルキル基を形成可能な活性エステル残基、ハロゲン原子を表す。m1は2〜6の整数を表し、m2は0〜50、好ましくは1〜10、より好ましくは0〜5、さらに好ましくは0〜3の整数を示す。)が挙げられる。 Examples of biotinating agents include X- (CH 2 ) m1 -NH- {CO (CH 2 ) n NH} m2- (biotinyl) (X is a sulfosuccinimide oxycarbonyl group, succinimide oxycarbonyl group, Active ester residues capable of reacting with amino groups such as tetrafluorophenoxycarbonyl, cyanomethyloxycarbonyl, p-nitrophenyloxycarbonyl, I, Br, Cl, etc. to form amide (NHCO) or aminoalkyl groups, halogen atoms M1 represents an integer of 2 to 6, and m2 represents an integer of 0 to 50, preferably 1 to 10, more preferably 0 to 5, and still more preferably 0 to 3.

具体的なビオチン化剤としては、典型的には、たとえばPierce製のEZ-Link Sulfo-NHS-Biotin、EZ-Link Sulfo-NHS-LC-Biotin、EZ-Link Sulfo-NHS-LC-LC-Biotin、EZ-Link-NHS-PEO4-Solid Phase Biotinylation Kitなどの各種ビオチン化剤が例示される。 Specific biotinating agents typically include, for example, Pierce's EZ-Link Sulfo-NHS-Biotin, EZ-Link Sulfo-NHS-LC-Biotin, EZ-Link Sulfo-NHS-LC-LC-Biotin And various biotinating agents such as EZ-Link-NHS-PEO 4 -Solid Phase Biotinylation Kit.

セルロース分解タンパク質をビオチン化剤でビオチン化するには、ビオチン化剤とセルロース分解タンパク質とを1℃〜37℃程度で反応させればよい。   In order to biotinylate the cellulose-degrading protein with the biotinating agent, the biotinating agent and the cellulose-degrading protein may be reacted at about 1 ° C to 37 ° C.

ビオチン化剤によらないでセルロース分解タンパク質をビオチン化することもできる。例えば、ビオチンリガーゼによる特異的ビオチン化部位を有するタグ(ペプチド)を利用する方法が挙げられる。セルロース分解タンパク質のC末あるいはN末に、特定の配列を有するタグを付加し、そのタグに含まれるリジンをビオチンリガーゼにより、部位特異的にビオチン化する。市販されているこのようなタグとしてはgenecopoeia社Avi-tagTM(LERAPGGLNDIFEAQKIEWHE またはGLNDIFEAQKIEWHE)とInvitrogen社のBioEase TagTM(肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae)オキサロ酢酸脱炭酸酵素のαサブユニットのC末端配列の一部である72残基(アミノ酸残基524-595)のペプチド)が公知であるが、これらに限定されるものではない。 Cellulolytic proteins can be biotinylated without using a biotinylating agent. For example, a method using a tag (peptide) having a specific biotinylation site by biotin ligase can be mentioned. A tag having a specific sequence is added to the C-terminus or N-terminus of the cellulolytic protein, and the lysine contained in the tag is biotinylated in a site-specific manner with biotin ligase. Such commercially available tags include genecopoeia Avi-tag TM (LERAPGGLNDIFEAQKIEWHE or GLNDIFEAQKIEWHE) and Invitrogen BioEase Tag TM (one of the C-terminal sequences of the α subunit of Klebsiella pneumoniae oxaloacetate decarboxylase α-subunit). 72 parts (peptides of amino acid residues 524 to 595), which are part, are known, but are not limited thereto.

ビオチン化したセルロース分解タンパク質とキャリアとを接触させることで、キャリアとセルロース分解タンパク質とは強固に結合され、本発明のタンパク質複合体を構成することができる。例えば、キャリアのアビジン結合数(例えば、ストレプトアビジンの場合であれば通常四量体である。このような四量体を一分子とするとき、結合数は4価となる。)に対して十分量のセルロース分解タンパク質を供給する。通常、1℃〜37℃程度、好ましくは、室温近傍でpHや塩濃度を適当な緩衝液(例えば、50mM酢酸緩衝液(pH5.0))の存在下で接触させればよい。   By bringing the biotinylated cellulolytic protein into contact with the carrier, the carrier and the cellulolytic protein are firmly bonded to each other, and the protein complex of the present invention can be constituted. For example, it is sufficient for the number of avidin bonds in the carrier (for example, in the case of streptavidin, it is usually a tetramer. When such a tetramer is used as one molecule, the number of bonds is tetravalent). An amount of cellulolytic protein is supplied. Usually, the pH and salt concentration may be contacted in the presence of a suitable buffer (for example, 50 mM acetate buffer (pH 5.0)) at about 1 ° C. to 37 ° C., preferably near room temperature.

セルロース分解タンパク質は、1分子のキャリア(例えば、アビジンは通常4量体等の多価体をとるがこれを1分子とする。)に対して保持させようとする組み合わせ(種類及び個数)でキャリアに供給される。   Cellulolytic protein is a carrier in a combination (type and number) that is intended to be retained against a carrier of one molecule (for example, avidin usually takes a multimer such as a tetramer, which is a single molecule). To be supplied.

本発明のタンパク質複合体は、セルロース分解タンパク質を複数個備えることが好ましい。「複数個のセルロース分解タンパク質」は、同一種類のセルロース分解タンパク質を複数個としてもよいし、2種類以上のセルロース分解タンパク質をそれぞれ1個又は2個以上としてもよい。本タンパク質複合体によれば、複数個のセルロース分解タンパク質を備えることの相乗効果を得るのに好適である。理論的に必ずしも明らかではないが、本発明者らによれば、本タンパク質複合体によれば、タンパク質を集積した際に、その活性発現を効果的に高めることができると考えられる。   The protein complex of the present invention preferably comprises a plurality of cellulolytic proteins. The “plurality of cellulolytic proteins” may include a plurality of the same type of cellulolytic protein, or two or more types of cellulolytic proteins, respectively. According to this protein complex, it is suitable for obtaining a synergistic effect of providing a plurality of cellulolytic proteins. Although not necessarily theoretically obvious, according to the present inventors, it is considered that the protein complex can effectively increase the expression of its activity when the protein is accumulated.

複数個のセルロース分解タンパク質には、少なくとも1種類のセルラーゼを含んでいることが好ましい。1種類のセルラーゼが複数個備えられていてもよいし、当該セルラーゼの活性発現に寄与する他のセルロース分解タンパク質が備えられていてもよい。セルラーゼの種類は特に限定されないが、エンドグルカナーゼを用いることが好ましい。   The plurality of cellulolytic proteins preferably contain at least one cellulase. A plurality of one type of cellulase may be provided, or other cellulolytic proteins that contribute to the expression of the activity of the cellulase may be provided. The type of cellulase is not particularly limited, but endoglucanase is preferably used.

2種類以上のセルラーゼを含んでいてもよい。セルロースを効率的に分解するには2種類以上のセルラーゼが好ましいからである。2種類以上のセルラーゼとしては、好ましくは、エンドグルカナーゼ、セロビオヒドロラーゼ及びβ−グルコシダーゼから選択される。好ましくは、エンドグルカナーゼを含む。   Two or more types of cellulases may be included. This is because two or more types of cellulases are preferable for efficiently decomposing cellulose. The two or more types of cellulases are preferably selected from endoglucanase, cellobiohydrolase and β-glucosidase. Preferably, endoglucanase is included.

複数個のセルロース分解タンパク質には、セルロース結合ドメインを含むことが好ましい。セルロース結合ドメインは、セルラーゼとともに備えられることがより好ましい。セルロース結合ドメインがセルラーゼによるセルロースの分解を飛躍的に高めることができる。セルロース結合ドメインは、必ずしもセルラーゼが由来する生物(微生物)に由来するものでなくてもよい。   The plurality of cellulolytic proteins preferably include a cellulose binding domain. More preferably, the cellulose binding domain is provided with cellulase. Cellulose-binding domains can dramatically enhance cellulose degradation by cellulases. The cellulose binding domain does not necessarily have to be derived from an organism (microorganism) from which cellulase is derived.

セルロース結合ドメインは同一種類及び複数種類を備えていてもよく、また1個であっても2個であってもよい。セルラーゼの組み合わせ等によって適宜決定される。   The cellulose-binding domains may be of the same type or a plurality of types, and may be one or two. It is determined appropriately depending on the combination of the cellulase.

例えば、キャリアに保持されるセルロース分解タンパク質の好ましい組み合わせとしては、エンドグルカナーゼなどのセルラーゼとセルロース結合ドメインとの組み合わせが挙げられる。例えば、四量体のキャリアに対しては、その結合部位を充足するようことが好ましく、また、セルラーゼを3個以上又はセルロース結合ドメインを3個以上を付与することでセルロースの分解に対する効果を飛躍的に高めることができる。すなわち、セルロース分解タンパク質の集積効果をより発揮することができる。   For example, a preferred combination of cellulolytic proteins retained on a carrier includes a combination of a cellulase such as endoglucanase and a cellulose binding domain. For example, it is preferable to satisfy the binding site for a tetramer carrier, and the effect on the degradation of cellulose can be greatly improved by adding three or more cellulases or three or more cellulose-binding domains. Can be enhanced. That is, the effect of cellulolytic protein accumulation can be further exhibited.

(セルロースの分解産物の製造方法)
本発明のセルロース分解産物の製造方法は、本発明のタンパク質複合体を用いてセルロース含有材料中のセルロースを分解する工程を備えている。セルロースの分解産物としては、セルロースが低分子化されたものであればよい。より具体的には、最終分解産物であるグルコースのほか、セロオリゴ糖、セロビオース等が挙げられる。後段で説明するように、セルロース分解産物を発酵時の炭素源として用いる場合には、セルロース分解産物は、グルコースを主体とすることが好ましい。
(Method for producing cellulose degradation product)
The method for producing a cellulose degradation product of the present invention includes a step of degrading cellulose in a cellulose-containing material using the protein complex of the present invention. Any cellulose degradation product may be used as long as cellulose is reduced in molecular weight. More specifically, in addition to glucose which is the final degradation product, cellooligosaccharide, cellobiose and the like can be mentioned. As will be described later, when the cellulose degradation product is used as a carbon source during fermentation, the cellulose degradation product is preferably mainly composed of glucose.

本明細書において、セルロース含有材料とは、上記したセルロースを含むものであればよい。したがって、セルロースは、配糖体であるβグルコシド、リグニン及び/又はヘミセルロースとの複合体であるリグノセルロース、さらにペクチンなどとの複合体であってもよい。セルロース含有材料としては、綿や麻などの天然繊維品、レーヨン、キュプラ、アセテート、リヨセルなどの再生繊維品、稲ワラなどの各種ワラ、籾殻、バガス、木材チップなどの農産廃棄物、古紙、建築廃材などの各種廃棄物などを含むバイオマス(木質系及び草本系)が挙げられる。   In the present specification, the cellulose-containing material may be any material that contains cellulose as described above. Therefore, the cellulose may be a complex with β-glucoside, which is a glycoside, lignocellulose, which is a complex with lignin and / or hemicellulose, and pectin. Cellulose-containing materials include natural fiber products such as cotton and linen, recycled fiber products such as rayon, cupra, acetate and lyocell, various straws such as rice straw, agricultural waste such as rice husks, bagasse and wood chips, waste paper, construction Biomass (woody and herbaceous) containing various wastes such as waste materials.

分解しようとするセルロース含有材料の種類によっては、前処理や追加の酵素が必要な場合もありうる。例えば、リグノセルロース材料を用いる場合、効率な分解のためには、物理的、化学的又は酵素的な前処理が必要な場合もある。   Depending on the type of cellulose-containing material to be degraded, pretreatment or additional enzymes may be required. For example, when using lignocellulosic materials, physical, chemical or enzymatic pretreatment may be required for efficient degradation.

(セルロース分解工程)
セルロース分解工程は、セルロース分解タンパク質の機能発現に適した環境下で、セルロース含有材料中のセルロースと本発明のタンパク質複合体を接触させればよい。本タンパク質複合体がセルラーゼを保持しているとき、セルロース分解反応の安定性や操作の簡便性を考慮すると、通常、セルラーゼの至適pHを含むpH範囲に緩衝能を有する緩衝液を用いることが好ましい。一般的なセルラーゼの典型的な好適pHは4〜6程度であるため、例えば、クエン酸緩衝液(クエン酸及びクエン酸ナトリウム)、酢酸緩衝液(酢酸−酢酸ナトリウム)、クエン酸−リン酸緩衝液(クエン酸−リン酸二水素ナトリウム)等が挙げられる。こうした緩衝液の濃度やpHを適宜調製して、親水性溶媒相のpHを4以上6以下、より確実には、4.0以上6.0以下となるように設定することが好ましい。
(Cellulose decomposition process)
The cellulose degradation step may be performed by bringing the cellulose in the cellulose-containing material into contact with the protein complex of the present invention in an environment suitable for the functional expression of the cellulolytic protein. When this protein complex holds cellulase, considering the stability of the cellulolytic reaction and the ease of operation, it is usually necessary to use a buffer solution having a buffer capacity in the pH range including the optimum pH of cellulase. preferable. Since typical preferred pH of general cellulase is about 4 to 6, for example, citrate buffer (citric acid and sodium citrate), acetate buffer (acetic acid-sodium acetate), citrate-phosphate buffer Liquid (citric acid-sodium dihydrogen phosphate) and the like. It is preferable to appropriately adjust the concentration and pH of such a buffer solution and set the pH of the hydrophilic solvent phase to 4 or more and 6 or less, more surely 4.0 or more and 6.0 or less.

セルラーゼによるセルロース分解のための温度や時間は特に限定されない。セルラーゼの種類にもよるが、通常、30℃〜70℃程度、好ましくは35℃〜45℃程度で、pH2以上6以下程度とし、数時間から数十時間程度実施する。   The temperature and time for cellulose degradation by cellulase are not particularly limited. Although it depends on the type of cellulase, it is usually about 30 ° C. to 70 ° C., preferably about 35 ° C. to 45 ° C., pH 2 or more and about 6 or less, and is performed for several hours to several tens of hours.

セルロース分解工程は、1種類の本タンパク質複合体を用いて行ってもよいし、2種類以上の本タンパク質複合体を用いて行ってもよい。2種類以上の本タンパク質複合体を用いる場合には、同時に複数のタンパク質複合体を用いてもよいし、複数段階に分けて、異なる本タンパク質複合体を用いてもよい。例えば、セルロース分解タンパク質としてエンドグルカナーゼを備えるタンパク質複合体と、同様にセロビオヒドロラーゼを備えるタンパク質複合体と、同様にグルコシダーゼを備えるタンパク質複合体とを、その種類と含有量とにつき適宜設定して、一工程で分解を行ってもよいし、複数工程でセルロースの分解を行ってもよい。   The cellulose degradation step may be performed using one type of the present protein complex, or may be performed using two or more types of the present protein complex. When two or more kinds of the present protein complexes are used, a plurality of protein complexes may be used at the same time, or different protein complexes may be used in a plurality of stages. For example, a protein complex comprising endoglucanase as a cellulolytic protein, a protein complex similarly comprising cellobiohydrolase, and a protein complex similarly comprising glucosidase are appropriately set per type and content, Decomposition may be performed in one step, or cellulose may be decomposed in multiple steps.

本タンパク質複合体を用いてセルロース分解工程を実施することで、より少ないセルラーゼ量でより高いセルロース分解効果を得ることができるようになる。また、本タンパク質複合体は熱的にも安定した状態でセルラーゼ等のセルロース分解タンパク質を結合保持するため回収した酵素を繰り返し利用することも可能である。例えば、本タンパク質複合体のキャリアをキャリアに保持することで繰り返し利用を容易に実現することができる。   By carrying out the cellulose decomposition step using the present protein complex, a higher cellulose decomposition effect can be obtained with a smaller amount of cellulase. In addition, the present protein complex can repeatedly use the recovered enzyme to bind and hold cellulolytic proteins such as cellulase in a thermally stable state. For example, repeated use can be easily realized by holding the carrier of this protein complex in the carrier.

(有用物質の製造方法)
本発明によれば、本タンパク質複合体を利用してセルロース含有材料中のセルロースを分解する工程と、前記工程で得られるセルロースの分解産物を含有する炭素源を用いて発酵により有用物質を得る工程(以下、単に発酵工程ともいう。)と、を備えることができる。セルロース分解工程は、本発明のセルロース分解産物の製造方法の実施形態を適用することができる。
(Method for producing useful substances)
According to the present invention, a step of decomposing cellulose in a cellulose-containing material using the present protein complex, and a step of obtaining a useful substance by fermentation using a carbon source containing a decomposition product of cellulose obtained in the above step (Hereinafter also simply referred to as a fermentation step). The embodiment of the method for producing a cellulose degradation product of the present invention can be applied to the cellulose degradation step.

発酵工程で用いる炭素源は、セルロース分解工程で得られたセルロース分解産物を含んでいる。炭素源は、セルロース分解産物を全炭素源(質量)の一部であれば、効果的であるが、好ましくは、セルロース分解産物を主体とする。   The carbon source used in the fermentation process includes a cellulose degradation product obtained in the cellulose degradation process. The carbon source is effective as long as the cellulose degradation product is a part of the total carbon source (mass), but the cellulose degradation product is preferably mainly used.

発酵工程で、セルロース分解工程を同時に実施することもできる。すなわち、培地中にセルロース含有材料と本タンパク質複合体を投入しておき、生成されるセルロース分解産物を炭素源として利用して発酵工程を行ってもよい。   In the fermentation process, the cellulose decomposition process can be performed simultaneously. That is, the fermentation process may be performed by putting the cellulose-containing material and the present protein complex in the medium and using the produced cellulose degradation product as a carbon source.

発酵工程で用いる微生物は、特に限定しないで、セルロースの分解産物を資化可能であって生産しようとする有用物質の種類に応じて適宜選択される。セルロース分解産物は、グルコースが主であるが、ヘミセルロース由来のキシラン等を含んでいてもよい。例えば、酵母やカビなどの真菌類や大腸菌等の微生物が挙げられる。微生物は、野生型であってもよいし、遺伝子工学的技術等によって人為的にセルロース分解産物を効率的に資化可能に改変されたり、有用物質を生産可能に改変されたりしたものであってもよい。典型的には、エタノールを生産する酵母などの微生物が挙げられる。また、有機酸を生産する酵母や乳酸菌であってもよい。   The microorganism used in the fermentation process is not particularly limited, and is appropriately selected according to the type of useful substance that can assimilate the degradation product of cellulose and is to be produced. The cellulose degradation product is mainly glucose, but may contain xylan derived from hemicellulose. For example, fungi such as yeast and mold, and microorganisms such as E. coli. The microorganism may be a wild type, artificially modified so as to efficiently assimilate cellulose degradation products by genetic engineering techniques, etc., or modified so that useful substances can be produced. Also good. A typical example is a microorganism such as yeast that produces ethanol. Moreover, the yeast and lactic acid bacteria which produce an organic acid may be sufficient.

発酵工程は、用いる微生物の種類や生産しようとする有用物質に応じて実施すればよい。発酵のための培養は、静置培養、振とう培養または通気攪拌培養等を用いることができる。通気条件は、嫌気条件下、微好気条件下及び好気条件等、適宜選択することができる。培養温度も、特に限定しないが、25℃〜55℃等の範囲とすることができる。また、培養時間も必要に応じて設定されるが、数時間〜150時間程度とすることができる。また、pHの調整は、無機あるいは有機酸、アルカリ溶液等を用いて行うことができる。培養中は、必要に応じてアンピシリン、テトラサイクリンなどの抗生物質を培地に添加することができる。なお、変換工程終了後、培養液から微生物を除去してエタノール等の有用物質含有画分を回収する工程、さらにこれを濃縮する工程を実施してもよい。   What is necessary is just to implement a fermentation process according to the kind of microorganisms to be used and the useful substance which it is going to produce. For the culture for fermentation, stationary culture, shaking culture, aeration-agitation culture, or the like can be used. The aeration conditions can be appropriately selected from anaerobic conditions, microaerobic conditions, aerobic conditions, and the like. The culture temperature is not particularly limited, but may be in the range of 25 ° C to 55 ° C. Moreover, although culture | cultivation time is also set as needed, it can be set as several hours-about 150 hours. The pH can be adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, or the like. During the culture, antibiotics such as ampicillin and tetracycline can be added to the medium as necessary. In addition, after completion | finish of a conversion process, you may implement the process of removing microorganisms from a culture solution, collect | recovering fractions containing useful substances, such as ethanol, and also concentrating this.

有用物質としては特に限定しないが、グルコースを利用して微生物が生成可能なものが好ましい。例えば、エタノールなどの低級アルコール、イソプレノド合成経路の追加によるファインケミカル(コエンザイムQ10、ビタミン及びその原料等)、解糖系の改変によるグリセリン、プラスチック・化成品原料など、バイオリファイナリー技術が対象とする材料が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a useful substance, The thing which can produce | generate microorganisms using glucose is preferable. For example, there are materials targeted by biorefinery technology, such as ethanol and other lower alcohols, fine chemicals (coenzyme Q10, vitamins and their raw materials, etc.) by adding an isoprenod synthesis pathway, glycerin by modification of glycolysis, and raw materials for plastics and chemical products. Can be mentioned.

この生産方法によれば、セルロースから効率的に分解回収されたセルロース分解産物を用いることで、全体としての製造コストを低減することができる。   According to this production method, the manufacturing cost as a whole can be reduced by using the cellulose degradation product efficiently decomposed and recovered from cellulose.

以下、本発明を実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to a following example.

(Aspergillus nigar(アスペルギルス・ニガー)由来のエンドグルカナーゼ(EG)をコードするDNA断片を含むコンストラクトの作製)
本実施例では、Aspergillus niger由来のエンドグルカナーゼA(AnEglA); AJ224451(GenBankアクセッション番号))コードするDNA断片を調製し、これを大腸菌発現ベクターに組み込み、コンストラクトを作製した。
最初に、Genbankデータベースの塩基配列情報を元にして、シグナルペプチド部分を除いたDNA(AnEglA;配列番号2)を全合成した。
(Preparation of a construct containing a DNA fragment encoding endoglucanase (EG) derived from Aspergillus nigar)
In this Example, a DNA fragment encoding endoglucanase A (AnEglA); AJ224451 (GenBank accession number) derived from Aspergillus niger was prepared, and this was incorporated into an E. coli expression vector to produce a construct.
First, based on the nucleotide sequence information in the Genbank database, DNA (AnEglA; SEQ ID NO: 2) excluding the signal peptide portion was totally synthesized.

ついで、前記DNAがNdeI-AnEglA-XhoIとなるように、以下のプライマーセットを用いて、PCRを行った。
5’側(30mer):CATATGCAGACGATGTGCTCTCAATATGAC(配列番号3)
3’側(30mer):CTCGAGCTAGTTGACACTGGCGGTCCAGTT(配列番号4)
Subsequently, PCR was performed using the following primer set so that the DNA became NdeI-AnEglA-XhoI.
5 'side (30mer): CATATGCAGACGATGTGCTCTCAATATGAC (SEQ ID NO: 3)
3 'side (30mer): CTCGAGCTAGTTGACACTGGCGGTCCAGTT (SEQ ID NO: 4)

得られたPCR増幅産物(配列番号5)を大腸菌用発現ベクターであるpET23b(メルク社製)のNdeI-XhoI部位に、In-fusion PCR cloning kit(Clontech)を用いて導入し、コンストラクト1とした。   The obtained PCR amplification product (SEQ ID NO: 5) was introduced into the NdeI-XhoI site of pET23b (Merck), which is an expression vector for E. coli, using In-fusion PCR cloning kit (Clontech) to obtain construct 1. .

(ビオチン化剤によるビオチン化エンドグルカナーゼの作製)
まず、実施例1で作製したコンストラクト1を大腸菌BL21(DE3)(Merck)のコンピテントセルに形質転換した。LB/Amp(50μg/ml)選択培地上に生えてきたコロニーを、LB/Amp(100μg/ml)液体培地に植菌し30℃で一昼夜前培養した。なお、LB培地組成は、1lあたり bacto-tryptone 10g, yeast extract 5g, NaCl 10gであった。次いで、2×YT/Amp(100μg/ml)液体培地に対して前培養液を1/80量加えて、30℃でOD600=0.6まで培養後、IPTGを終濃度1mMになるように加え、さらに6時間培養した。なお、2×YT 培地組成は、1lあたり bacto-tryptone 16g, yeast extract 10g, NaCl 5gであった。
(Preparation of biotinylated endoglucanase using biotinating agent)
First, the construct 1 prepared in Example 1 was transformed into competent cells of E. coli BL21 (DE3) (Merck). Colonies that had grown on the LB / Amp (50 μg / ml) selective medium were inoculated into LB / Amp (100 μg / ml) liquid medium and pre-cultured at 30 ° C. overnight. The composition of the LB medium was 10 g bacto-tryptone, 5 g yeast extract, and 10 g NaCl per liter. Next, 1/80 volume of the preculture was added to 2 × YT / Amp (100 μg / ml) liquid medium, and after culturing to OD600 = 0.6 at 30 ° C., IPTG was added to a final concentration of 1 mM. Cultured for 6 hours. The composition of 2 × YT medium was bacto-tryptone 16 g, yeast extract 10 g, and NaCl 5 g per liter.

培養後の菌体を遠心で集菌した後、50mM酢酸緩衝液(pH5.0)/500mM NaClに溶解し、菌体の超音波破砕を行った。その後、遠心を行い、上清を孔径0.45μmフィルターでろ過し、ろ液に対して、ゲル濾過クロマトグラフィー(カラムはSuperdex 75 (GE Healthcare))により、精製を行った。精製物を4℃で保存し、化学的ビオチン修飾に用いた。   The cultured cells were collected by centrifugation, dissolved in 50 mM acetate buffer (pH 5.0) / 500 mM NaCl, and subjected to ultrasonic disruption. Thereafter, centrifugation was performed, the supernatant was filtered through a 0.45 μm filter, and the filtrate was purified by gel filtration chromatography (column is Superdex 75 (GE Healthcare)). The purified product was stored at 4 ° C. and used for chemical biotin modification.

精製したAnEglAの溶液(酢酸緩衝液(pH 5.0)/200mM NaCl) 5 mlを500mlのPBS(pH 7.4)中、室温で3.5 時間透析した。透析膜にはSpectrum社製孔径6000-8000を用いた。その後、Sulfo-NHS-LC-Biotinylation Kit, EZ-Link(PIERCE社製)を用いて、マニュアルに従い、AnEglAのビオチン化を4℃で20時間行った。過剰のビオチンをキット付属のスピンカラムで除去し、「Chemically-biotinylated-AnEglA(CBEG)」とした。   5 ml of the purified AnEglA solution (acetate buffer (pH 5.0) / 200 mM NaCl) was dialyzed in 500 ml of PBS (pH 7.4) at room temperature for 3.5 hours. A 6000-8000 pore size manufactured by Spectrum was used for the dialysis membrane. Thereafter, biotinylation of AnEglA was carried out at 4 ° C. for 20 hours using the Sulfo-NHS-LC-Biotinylation Kit, EZ-Link (PIERCE) according to the manual. Excess biotin was removed with a spin column attached to the kit to obtain “Chemically-biotinylated-AnEglA (CBEG)”.

(ビオチンリガーゼによる部位特異的にビオチン化されるエンドグルカナーゼをコードするDNA断片を含むコンストラクトの作製)
本実施例では、大腸菌内でビオチンリガーゼによりビオチン化されるタグを融合したエンドグルカナーゼをコードするDNA保持するコンストラクトを作製した。
(Preparation of a construct containing a DNA fragment encoding an endoglucanase that is biotinylated in a site-specific manner by biotin ligase)
In this example, a construct for holding DNA encoding endoglucanase fused with a tag biotinylated by biotin ligase in E. coli was prepared.

1. AnEglA断片内部のSacII部位を破壊したAnEglA断片
以下のプライマーセットAを用いて、実施例1で全合成したDNA断片(配列番号2)内部のSacII部位を破壊するため(3’側の下線部分)、当該DNA断片をテンプレートとして、KOD+ DNAポリメラーゼ(東洋紡)を用いて、PCRを行った。同様に、プライマーセットBを用いて、重複部分を含むようにPCRを行った。
1. AnEglA fragment in which the SacII site inside the AnEglA fragment was destroyed To destroy the SacII site inside the DNA fragment (SEQ ID NO: 2) fully synthesized in Example 1 using the following primer set A (underlined part on the 3 ′ side) Using the DNA fragment as a template, PCR was performed using KOD + DNA polymerase (Toyobo). Similarly, PCR was performed using primer set B so as to include an overlapping portion.

プライマーセットA
5’側(23mer):ATGCAGACGATGTGCTCTCAATA(配列番号6)
3’側(31mer):CACATTCGCGGCGGTGAAAAGATCATACGCG(配列番号7)
プライマーセットB
5’側(32mer):CTTTTCACCGCCGCGAATGTGGACCATGCCAC(配列番号8)
3’側(22mer):CTAGTTGACACTGGCGGTCCAG(配列番号9)
Primer set A
5 'side (23mer): ATGCAGACGATGTGCTCTCAATA (SEQ ID NO: 6)
3 'side (31mer): CACATTCGCGGCGGTGAAAAGATCATACGCG (SEQ ID NO: 7)
Primer set B
5 'side (32mer): CTTTTCACCGCCGCGAATGTGGACCATGCCAC (SEQ ID NO: 8)
3 'side (22mer): CTAGTTGACACTGGCGGTCCAG (SEQ ID NO: 9)

これらのPCR産物をアガロースゲル電気泳動後、GFX PCR DNA and Gel Band Purification Kit(GE Healthcare)を用いて回収し、それぞれ、1μlをテンプレートとして、プライマーセットCを用いて、PCRを行って、PCR産物として、SacII部位を破壊したAnEglA断片(配列番号12)を取得した。   These PCR products were agarose gel electrophoresed and recovered using GFX PCR DNA and Gel Band Purification Kit (GE Healthcare), and PCR was performed using primer set C using 1 μl of each as a template. As a result, an AnEglA fragment (SEQ ID NO: 12) in which the SacII site was destroyed was obtained.

プライマーセットC
5’側(23mer):ATGCAGACGATGTGCTCTCAATA(配列番号10)
3’側(22mer):CTAGTTGACACTGGCGGTCCAG(配列番号11)
Primer set C
5 'side (23mer): ATGCAGACGATGTGCTCTCAATA (SEQ ID NO: 10)
3 'side (22mer): CTAGTTGACACTGGCGGTCCAG (SEQ ID NO: 11)

2.pelB由来シグナルペプチド + SacII部位破壊AnEglA + Bio−tag+His−tag断片(図2)の作製
まず、pelB由来シグナルペプチド + SacII部位破壊AnEglA + SacII断片を作製した。1.で作製したDNA断片(配列番号12)をテンプレートとして、以下のプライマーセットを用いてPCRを行い、当該断片を取得した(配列番号15)。なお、5’側プライマーの中にある、開始コドンのATGを下線、シグナルペプチドの最後のアミノ酸Aの部分もまた下線で示す。得られた断片をpBluescriptII(Stratagene)のSacI-SacII部位にクローニングして、コンストラクト2とした。なお、シグナルペプチドの配列はE.carotovora pectate lyase B(AJ224451)のN末端22残基とし、Bio_tagの部分はMolecular Immunology, 37, 2000, 1067-1077参照した。
2. Preparation of pelB-derived signal peptide + SacII site disrupted AnEglA + Bio-tag + His-tag fragment (FIG. 2) First, a pelB-derived signal peptide + SacII site disrupted AnEglA + SacII fragment was prepared. 1. PCR was carried out using the DNA fragment (SEQ ID NO: 12) prepared in step 1 as a template and the following primer set to obtain the fragment (SEQ ID NO: 15). In the 5 ′ primer, the start codon ATG is underlined and the last amino acid A part of the signal peptide is also underlined. The obtained fragment was cloned into the SacI-SacII site of pBluescriptII (Stratagene) to obtain a construct 2. The sequence of the signal peptide was 22 residues at the N-terminus of E. carotovora pectate lyase B (AJ224451), and the Bio_tag part was referred to Molecular Immunology, 37, 2000, 1067-1077.

5’側(100mer):GAGCTCCATGGCGATGAAATACCTATTGCCTACGGCAGCCGCTGGATTGTTATTACTCGCGGCCCAGCCGGCGATGGCGCAGACGATGTGCTCTCAATAT(配列番号13)
3’側(26mer):CCGCGGCGTTGACACTGGCGGTCCAG(配列番号14)
5 'side (100mer): GAGCTCCATGGCGATGAAATACCTATTGCCTACGGCAGCCGCTGGATTGTTATTACTCGCGGCCCAGCCGGCGATGGCGCAGACGATGTGCTCTCAATAT (SEQ ID NO: 13)
3 'side (26mer): CCGCGGCGTTGACACTGGCGGTCCAG (SEQ ID NO: 14)

次に、Bio−tag部位及びHis−tag部位を含むSacII-Bio−tag+His+tag-HindIIIのDNA断片(配列番号16)を全合成し、コンストラクト2のSacII−HindIII にサブクローニングして、コンストラクト3を作製した。当該コンストラクト3において、pelB由来シグナルペプチド + SacII部位破壊AnEglA + Bio−tag+His−tag断片(配列番号17)が得られている。   Next, a DNA fragment (SEQ ID NO: 16) of SacII-Bio-tag + His + tag-HindIII containing the Bio-tag site and His-tag site was fully synthesized and subcloned into SacII-HindIII of construct 2 to produce construct 3. . In the construct 3, a pelB-derived signal peptide + SacII site disrupted AnEglA + Bio-tag + His-tag fragment (SEQ ID NO: 17) is obtained.

さらに、コンストラクト3をSacI-HindIIIで処理して、pUC18のSacI-HindIII部位にサブクローニングしてコンストラクト4とした。   Furthermore, construct 3 was treated with SacI-HindIII and subcloned into the SacI-HindIII site of pUC18 to obtain construct 4.

(C末端部位特異的ビオチン化エンドグルカナーゼの作製)
本実施例では、AnEglA+Bio−tag+His−tagを大腸菌内で部位特異的にビオチン修飾した。コンストラクト4に対してビオチンリガーゼをIPTG誘導できるプラスミドpBirAcmを保持した大腸菌AVB101株コンピテントセル(Avidity社製)に形質転換を行い、LB/Amp(100μg/ml), Chloramphenicol(34mg/ml)寒天培地上で選択した。ビオチン化されたAnEglAの発現は、マニュアルに従いつつ、一部変更して行った。
(Preparation of C-terminal site-specific biotinylated endoglucanase)
In this example, AnEglA + Bio-tag + His-tag was site-specifically modified with biotin in E. coli. Escherichia coli AVB101 strain competent cell (Avidity) carrying plasmid pBirAcm capable of IPTG induction of biotin ligase for construct 4 was transformed, and LB / Amp (100 μg / ml), Chloramphenicol (34 mg / ml) agar medium Selected above. The expression of biotinylated AnEglA was partially changed according to the manual.

まず、LB/Amp(100μg/ml),Chl(34μg/ml)液体培地3mlにシングルコロニーを植菌し、28℃で一晩前培養した。3mlの前培養液を、250 mlの2×T/Amp(100μg/ml)液体培地に加え、28℃でOD600が0.8まで培養した。さらに、ビオチン、IPTGを各々終濃度 50μM, 1mMとなるように添加し、28℃で一晩培養し、大腸菌内の可溶性画分中にビオチン化したエンドグルカナーゼを産生させた。 First, single colonies were inoculated into 3 ml of LB / Amp (100 μg / ml) and Chl (34 μg / ml) liquid medium, and pre-cultured overnight at 28 ° C. 3 ml of the preculture was added to 250 ml of 2 × T / Amp (100 μg / ml) liquid medium and cultured at 28 ° C. to an OD 600 of 0.8. Furthermore, biotin and IPTG were added to final concentrations of 50 μM and 1 mM, respectively, and cultured overnight at 28 ° C. to produce biotinylated endoglucanase in the soluble fraction in E. coli.

上記の培養液を遠心して上清を回収し、硫安沈殿を行った。ついで、沈殿物を50mMトリス緩衝液(pH 8.0)/200mM NaCl、5mlに溶解し、500mlの同じトリス緩衝液中、室温で6時間透析を2回繰り返して、硫安を除去した。さらに、Ni Sepharose 6 Fast Flow(GE Healthcare)のトリス緩衝液50%スラリー1mlとBCBDamo溶液4mlを混合し、4℃で1時間反応させた。スラリーをカラムに充填し、50mMトリス緩衝液(pH8.0)/200mM NaCl, 10mMイミダゾール20mlで洗浄した。50mMトリス緩衝液(pH8.0)/200mM NaCl, 100mM イミダゾールで溶出を行い、溶出液中に精製された部位特異的ビオチン化AnEglA(BEGamo)を得た。   The culture broth was centrifuged to collect the supernatant, and ammonium sulfate precipitation was performed. Subsequently, the precipitate was dissolved in 5 ml of 50 mM Tris buffer (pH 8.0) / 200 mM NaCl, and dialysis was repeated twice in 500 ml of the same Tris buffer at room temperature for 6 hours to remove ammonium sulfate. Further, 1 ml of a 50% slurry of Ni Sepharose 6 Fast Flow (GE Healthcare) in Tris buffer and 4 ml of BCBDamo solution were mixed and reacted at 4 ° C. for 1 hour. The slurry was loaded onto the column and washed with 20 ml of 50 mM Tris buffer (pH 8.0) / 200 mM NaCl, 10 mM imidazole. Elution was performed with 50 mM Tris buffer (pH 8.0) / 200 mM NaCl, 100 mM imidazole to obtain a site-specific biotinylated AnEglA (BEGamo) purified in the eluate.

(Cellulomonas fimi由来のエンドグルカナーゼCのセルロース結合ドメイン(Family IV CBDN2; CAA40993)をコードするDNA断片を含むコンストラクトの作製)
本実施例では、EcoRI-pelB由来シグナルペプチド + CBDamo + Bio−tag+His−tag断片(図3)を含むコンストラクトを作製した。まず、Cellulomonas fimi由来のエンドグルカナーゼCのFamily IV CBDN2のアミノ酸配列(179-328)(配列番号18)を、大腸菌用コドンに変換した塩基配列を有するDNA断片(配列番号19)を全合成し、CBDamoと称した。
(Preparation of a construct containing a DNA fragment encoding the cellulose-binding domain (Family IV CBDN2; CAA40993) of endoglucanase C from Cellulomonas fimi)
In this example, a construct containing EcoRI-pelB-derived signal peptide + CBDamo + Bio-tag + His-tag fragment (FIG. 3) was prepared. First, a DNA fragment (SEQ ID NO: 19) having a base sequence obtained by converting the amino acid sequence of Family IV CBD N2 of endoglucanase C derived from Cellulomonas fimi (179-328) (SEQ ID NO: 18) into a codon for Escherichia coli was synthesized. Called CBDamo.

(EcoRI-pelB由来シグナルペプチド + CBDamo-SacII-HindIII断片を保持するコンストラクトの作製)
EcoRI-pelB由来シグナルペプチド + CBDamo-SacII-HindIIIとなるように、CBDamo断片をテンプレートとして、以下のプライマーセットを用いて、PCRを行い、PCR産物を得た(配列番号22)。5’側プライマーの中にある、開始コドンのATGを下線、シグナルペプチド最後のアミノ酸Aの部分を大文字及び下線で示した。
(Construction of EcoRI-pelB-derived signal peptide + CBDamo-SacII-HindIII fragment-containing construct)
PCR was performed using the following primer set with the CBDamo fragment as a template so that EcoRI-pelB-derived signal peptide + CBDamo-SacII-HindIII was obtained (SEQ ID NO: 22). The start codon ATG in the 5 ′ primer is underlined, and the amino acid A part at the end of the signal peptide is shown in capital letters and underline.

5’側(100mer):GAATTCATGGCGATGAAATACCTATTGCCTACGGCAGCCGCTGGATTGTTATTACTCGCGGCCCAGCCGGCGATGGCGGACTCCGAGGTCGAGCTCCTGC(配列番号20)
3’側(40mer):AAGCTTGGCCGCGGCCGTCGCCGAGGTGGTGAGCGACACC(配列番号21)
5 'side (100mer): GAATTCATGGCGATGAAATACCTATTGCCTACGGCAGCCGCTGGATTGTTATTACTCGCGGCCCAGCCGGCGATGGCGGACTCCGAGGTCGAGCTCCTGC (SEQ ID NO: 20)
3 'side (40mer): AAGCTTGGCCGCGGCCGTCGCCGAGGTGGTGAGCGACACC (SEQ ID NO: 21)

得られた増幅DNA断片をEcoRI-HindIII切断し、pUC18のEcoRI-HindIII部位にサブクローニングして、コンストラクト5とした。さらに、コンストラクト5のSacII-HindIII部位に、SacII-Bio−tag+His−tag-HindIII断片(配列番号16)をサブクローニングすることにより、EcoRI-pelB由来シグナルペプチド + CBDamo + Bio−tag+His−tag断片(配列番号23)を有するコンストラクト6を得た。   The obtained amplified DNA fragment was cleaved with EcoRI-HindIII and subcloned into the EcoRI-HindIII site of pUC18 to obtain a construct 5. Further, by subcloning the SacII-Bio-tag + His-tag-HindIII fragment (SEQ ID NO: 16) into the SacII-HindIII site of the construct 5, an EcoRI-pelB-derived signal peptide + CBDamo + Bio-tag + His-tag fragment (SEQ ID NO: 16) A construct 6 having 23) was obtained.

(C末端部位特異的ビオチン化セルロース結合ドメインの作製)
実施例で得たコンストラクト6でビオチンリガーゼをIPTG誘導できるプラスミドpBirAcmを保持した大腸菌AVB101株コンピテントセル(Avidity)に形質転換を行い、実施例2と同様にして、ビオチン化セルロース結合ドメイン(BCBDamo)を得た。
(Preparation of C-terminal site-specific biotinylated cellulose binding domain)
The E. coli AVB101 strain competent cell (Avidity) carrying the plasmid pBirAcm capable of IPTG induction of biotin ligase with the construct 6 obtained in the example was transformed, and biotinylated cellulose binding domain (BCBDamo) was obtained in the same manner as in Example 2. Got.

(エンドグルカナーゼ及びセルロース結合ドメインとのクラスターの作製)
ストレプトアビジンは四量体を形成し、1分子あたり1分子のビオチンと結合する。ストレプトアビジン四量体を1分子の担体とすると、最大4価のタンパク質複合体(クラスター)を作製することができる。本実施例では、ビオチン化剤によりビオチン化したエンドグルカナーゼと部位特異的にC末端側をビオチン化したエンドグルカナーゼを種々の比率で有するクラスターを作製した。
(Preparation of cluster with endoglucanase and cellulose binding domain)
Streptavidin forms a tetramer and binds to one molecule of biotin per molecule. When streptavidin tetramer is used as a single molecule carrier, a protein complex (cluster) having a maximum of 4 valences can be prepared. In this example, clusters having various ratios of endoglucanase biotinylated with a biotinating agent and endoglucanase site-specifically biotinylated on the C-terminal side were prepared.

まず、2μMストレプトアビジン(Promega)50mM酢酸緩衝溶液(pH5.0)に、図4及び図5に示す各種クラスターが得られるように、合計8μMとなるように各ビオチン化タンパク質(CBEGとBCBDamoとの組み合わせ及びAnEGamoとBCBDamo)を加えて、室温で3時間反応させた。その後、4℃で保存し、酵素活性の測定に用いた。   First, each of the biotinylated proteins (CBEG and BCBDamo was added to 2 μM streptavidin (Promega) 50 mM acetate buffer solution (pH 5.0) so that the various clusters shown in FIGS. 4 and 5 were obtained. Combination and AnEGamo and BCBDamo) were added and allowed to react at room temperature for 3 hours. Then, it preserve | saved at 4 degreeC and used for the measurement of enzyme activity.

(エンドグルカナーゼ濃度と活性相関の評価)
実施例7で作製した各種クラスターのエンドグルカナーゼの活性を評価するために、まず、エンドグルカナーゼ濃度とその活性の相関関係を調べた。酵素反応は、基質に、Avicel PH-101(Fluka)のリン酸膨潤セルロース(PSC)を用い、以下の条件で行った。
反応溶液 : 50mM酢酸緩衝液(pH5.0)
PSC初濃度: 0.1%
反応液量 : 200μl
酵素濃度 : 0-4μM
反応温度 : 40℃(ローテーターで撹拌)
反応時間 : 2時間
(Evaluation of endoglucanase concentration and activity correlation)
In order to evaluate the endoglucanase activity of various clusters prepared in Example 7, first, the correlation between the endoglucanase concentration and its activity was examined. The enzymatic reaction was performed under the following conditions using Avicel PH-101 (Fluka) phosphate-swelled cellulose (PSC) as a substrate.
Reaction solution: 50 mM acetate buffer (pH 5.0)
PSC initial concentration: 0.1%
Reaction volume: 200μl
Enzyme concentration: 0-4μM
Reaction temperature: 40 ℃ (stirring with a rotator)
Reaction time: 2 hours

活性の評価は、得られた反応物に対してTZアッセイ(参照文献:Jue CK and Lipke PN (1985) Journal of Biochemical and Biophysical Methods, 11, 109-115)を行って還元糖の濃度を測定することにより行った。すなわち、96wellプレートに酵素反応液(または検量線用グルコース液)5μlとTZアッセイ反応液200μlを加え、プレートを100℃で3分間加熱後、プレートを1分間氷冷した。ウェル内の反応液につき660nmで吸光度測定を行った。なお、TZアッセイ反応液は、以下のようにして作製した。すなわち、0.1M NaOH 300mlに、Tetrazolium blue 0.6g(ナカライテスク)を加え、温浴中でゆっくり攪拌して溶解し、この液に1M酒石酸ナトリウムカリウム300mlを加えて攪拌した後、ろ過し、室温保存した。   For the evaluation of the activity, the concentration of reducing sugar is measured by performing TZ assay (Reference: Jue CK and Lipke PN (1985) Journal of Biochemical and Biophysical Methods, 11, 109-115) on the obtained reaction product. Was done. That is, 5 μl of enzyme reaction solution (or glucose solution for calibration curve) and 200 μl of TZ assay reaction solution were added to a 96-well plate, the plate was heated at 100 ° C. for 3 minutes, and then the plate was ice-cooled for 1 minute. Absorbance was measured at 660 nm for the reaction solution in the well. The TZ assay reaction solution was prepared as follows. That is, to 0.1M NaOH 300ml, add Tetrazolium blue 0.6g (Nacalai Tesque), dissolve by slowly stirring in a warm bath, add 1M sodium potassium tartrate 300ml to this solution, stir, filter and store at room temperature .

化学修飾でビオチン化したCBEGの酵素濃度とPSC分解活性の相関を検討した。エンドグルカナーゼ濃度を、0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 2μMで反応させて、TZアッセイを行った。結果を図6に示す。   The correlation between the enzyme concentration of CBEG biotinylated by chemical modification and PSC degradation activity was investigated. The TZ assay was performed by reacting the endoglucanase concentration at 0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 2 μM. The results are shown in FIG.

図6に示すように、酵素濃度(0.05-2μM)の対数と還元糖濃度の間に、明確な相関があることがわかった。   As shown in FIG. 6, it was found that there was a clear correlation between the logarithm of the enzyme concentration (0.05-2 μM) and the reducing sugar concentration.

(クラスター化によるセルロース分解活性向上の評価)
本実施例では、実施例7で作製したクラスターについてエンドグルカナーゼ活性を測定し、クラスター化の効果を評価した。評価は、図4及び図5に示した各種の組み合わせ(フリーの(クラスター化していない)混合物(4種類)とクラスター(4種類))について酵素反応及びTZアッセイを行った。図4に示すCBEGとBCBDamoについては、エンドグルカナーゼ濃度を図4に示す濃度に設定した以外は、実施例8に示す条件をそのまま採用して評価を行った。また、図5に示すBEGamoとBCBDamoについては、エンドグルカナーゼ濃度を0.4μMに固定した以外は、実施例8に示す条件をそのまま採用して評価を行った。
(Evaluation of cellulose degradation activity improvement by clustering)
In this example, the endoglucanase activity was measured for the cluster prepared in Example 7, and the effect of clustering was evaluated. For the evaluation, the enzyme reaction and the TZ assay were performed for the various combinations shown in FIGS. 4 and 5 (free (non-clustered) mixture (4 types) and cluster (4 types)). The CBEG and BCBDamo shown in FIG. 4 were evaluated using the conditions shown in Example 8 as they were except that the endoglucanase concentration was set to the concentration shown in FIG. Further, BEGamo and BCBDamo shown in FIG. 5 were evaluated by directly adopting the conditions shown in Example 8 except that the endoglucanase concentration was fixed at 0.4 μM.

CBEGとBCBDamoに関して得られた還元糖の測定結果に基づいて、実施例8で得られた相関を利用して、「実際に投入した酵素濃度」と「クラスター化による見かけ酵素濃度」を評価した。結果を併せて図4に示す。   Based on the measurement results of reducing sugars obtained for CBEG and BCBDamo, the correlation obtained in Example 8 was used to evaluate “actual enzyme concentration” and “apparent enzyme concentration due to clustering”. The results are also shown in FIG.

図4に示すように、フリー1〜4において、投入した酵素量に対する見かけの酵素量(R値)は、いずれも実際に投入した酵素量を大きく上回るものではなく、実際の酵素量に対する見かけの酵素量の比率(R値)としては、1.35〜1.67であった。これらの結果から、フリーのCBEGについて、フリーのBCBDamoの影響が考えられた。   As shown in FIG. 4, in Free 1-4, the apparent amount of enzyme (R value) relative to the amount of enzyme input is not much higher than the amount of enzyme actually input, and apparent amount relative to the actual amount of enzyme is not shown. The enzyme amount ratio (R value) was 1.35 to 1.67. From these results, the influence of free BCBDamo was considered about free CBEG.

これに対して、クラスター1〜4では、担体を介してEGとCBDamoを1つずつ結合したクラスター1の比率Rは2.7と高く、この結果は、セルロース結合ドメインを持つセルラーゼの方が、持たないものよりもセルロース分解活性が高いというこれまでの知見と一致する。さらに、EGを3つ、CBDamoを1つ持つクラスター4は、そのR値として12.28と最も高い値を示し、12倍量以上のフリーのEGと同等の活性を持つことが判明した。また、見掛け酵素量でクラスター1と比較すると、クラスター4は、13.65倍の活性を有しており、EGの量が3倍あることを考慮しても(3で除しても)、なお4.5倍量の効果を示した。これは、触媒部位が近接する事により、濃度以上の効果が現れたものと考えられ、触媒部位のクラスター化による増加は、EG酵素の活性を高めるのに有効であることが判明した。   On the other hand, in the clusters 1 to 4, the ratio R of the cluster 1 in which EG and CBDamo are bonded one by one through the carrier is as high as 2.7. Consistent with previous findings that cellulolytic activity is higher than that. Further, cluster 4 having 3 EGs and 1 CBDamo showed the highest R value of 12.28 and was found to have an activity equivalent to 12 times or more of free EG. In addition, compared with cluster 1 in terms of the apparent enzyme amount, cluster 4 has 13.65 times the activity, and considering that the amount of EG is 3 times (even if divided by 3), The effect was 4.5 times as much. This is considered to be due to the effect of concentration or more due to the proximity of the catalytic sites, and the increase due to clustering of the catalytic sites was found to be effective in enhancing the activity of the EG enzyme.

また、CBDamoを3つ、EGを1つ持つクラスター2のR値は10.7と、10倍量以上のフリーのEGと同等の活性を示した。クラスター1と比較すると、クラスター2は4倍の活性を示しており、セルロース結合ドメインの数のクラスター化による増加は、EG酵素の活性を高めるのに有効であることが判明した。   In addition, the R value of cluster 2 having 3 CBDamo and 1 EG was 10.7, which was equivalent to 10 times the amount of free EG. Compared with cluster 1, cluster 2 showed 4 times the activity, and it was found that an increase in the number of cellulose binding domains due to clustering is effective in enhancing the activity of the EG enzyme.

さらに、EGを2つ、CBDを2つ持つクラスター3のR値は7.9と、クラスター4やクラスター2に比べてやや低い値であるものの、それなりの効果を示した。触媒部位とセルロース結合ドメインのクラスター効果は、それぞれ、2つよりも3つのほうが高くなることが判明した。   Furthermore, the R value of cluster 3 with 2 EGs and 2 CBDs was 7.9, which is slightly lower than that of cluster 4 and cluster 2, but showed a reasonable effect. It was found that the cluster effect of the catalytic site and the cellulose binding domain was 3 higher than 2 respectively.

BEGamoとBCBDamoに関して得られた還元糖の測定結果をR値とともに図5に示す。図5中のクラスターのグラフ近傍に付した数値は、それぞれ対応するフリーのBEGamo+BCBDamoの還元糖の測定結果に対するクラスターの還元糖測定結果の割合を示している。図5に示すように、フリーのエンドグルカナーゼに対してフリーのセルロース結合ドメインを共存させることでセルロース分解活性が向上することが観察された。またCBDamoの比率が高いクラスターはより長時間にわたり分解活性を示すことから、クラスター効果により反応が多段階になっていることが考えられた。さらに、図5に示すR値を参照すると、セルロース結合ドメインの比率が大きいクラスターでエンドグルカナーゼのセルロース分解活性が顕著に増大していることがわかった。   FIG. 5 shows the measurement results of reducing sugars obtained for BEGamo and BCBDamo together with R values. The numerical values given in the vicinity of the cluster graph in FIG. 5 indicate the ratio of the measurement result of the reducing sugar of the cluster to the measurement result of the reducing sugar of the corresponding free BEGamo + BCBDamo. As shown in FIG. 5, it was observed that cellulolytic activity was improved by allowing a free cellulose-binding domain to coexist with free endoglucanase. In addition, clusters with a high CBDamo ratio show degradation activity over a longer period of time, suggesting that the reaction is multistage due to the cluster effect. Furthermore, referring to the R value shown in FIG. 5, it was found that the cellulolytic activity of endoglucanase was significantly increased in clusters having a large ratio of cellulose binding domains.

本実施例では、エンドグルカナーゼとセルロース結合ドメインとを、量子ドットに集積した複合体(QDクラスター)を作製し、このQDクラスターを利用したセルロースの分解性を評価した。   In this example, a complex (QD cluster) in which endoglucanase and cellulose-binding domain were accumulated in quantum dots was produced, and the degradability of cellulose using this QD cluster was evaluated.

(QDクラスターの作製)
本実施例では、量子ドット(QD)として、Qドットストレプトアビジン標識シリーズ直径15〜20nmの量子ドット(Invitrogen)を用いた。QDに対してエンドグルカナーゼ(化学的ビオチン化エンドグルカナーゼ:CBEG)とセルロース結合ドメイン(ビオチン化セルロース結合ドメイン:BCBD)とが0:4(QDE4)、3:1(QDC31)、2:2(QDC22)及び1:3(QDC13)のモル比となるように供給した。具体的には、CBEGとBCBDを合わせた分子数がQD数の30倍になるようにして供給し、よく混合して、4種類のQDクラスターをそれぞれ作製した。なお、各QDクラスターは、約30サイトを有している。したがって、各QDクラスターを、1モルQDに対して合計約30モルのエンドグルカナーゼとセルロース結合ドメインが集積するように設計した。
(Production of QD cluster)
In this example, Qdot streptavidin-labeled series quantum dots (Invitrogen) having a diameter of 15 to 20 nm were used as quantum dots (QD). Endoglucanase (chemically biotinylated endoglucanase: CBEG) and cellulose binding domain (biotinylated cellulose binding domain: BCBD) are 0: 4 (QDE 4 ), 3: 1 (QDC 3 E 1 ), 2 for QD : 2 (QDC 2 E 2 ) and 1: 3 (QDC 1 E 3 ). Specifically, CBEG and BCBD were supplied so that the total number of molecules was 30 times the number of QDs and mixed well to prepare four types of QD clusters. Each QD cluster has about 30 sites. Therefore, each QD cluster was designed to accumulate a total of about 30 moles of endoglucanase and cellulose binding domain per mole QD.

(QDクラスターのリン酸膨潤セルロース(PSC)への集積化)
作製した4種類のQDクラスター53.3μMを含む緩衝液につき、PSCを1000μg添加し、よく混合した後、6000rpmで30秒で遠心分離した。QDクラスター溶液に代えてQDのみを含有する溶液を対照として同様に試験した。すなわち、各試料につき、遠心分離前後のQDクラスターのQDに由来する蛍光を観察して、QDクラスターのPSCへの集積化を評価した。結果を図7に示す。
(Integration of QD clusters into phosphate-swelled cellulose (PSC))
1000 μg of PSC was added to the prepared buffer solution containing 53.3 μM of QD clusters, mixed well, and then centrifuged at 6000 rpm for 30 seconds. A solution containing only QD instead of the QD cluster solution was similarly tested as a control. That is, for each sample, the fluorescence derived from the QD of the QD cluster before and after centrifugation was observed to evaluate the integration of the QD cluster into the PSC. The results are shown in FIG.

図7に示すように、CBDを複合化したQDクラスター(QDC31、QDC22、QDC13)については、遠心後、蛍光が容器底部に強く観察され、遠心後には、沈殿したPSCにとともに存在することがわかった。これに対して、CBDを複合化していないQDクラスター(QDE4)及び対照については、遠心後においても溶液全体に蛍光が観察され、PSCとは共に存在しないことがわかった。以上のことから、作製したQDクラスターには、セルロース結合ドメインが集積されていること及びセルロース結合ドメインが集積されたQDクラスターは、PSCに集積することがわかった。 As shown in FIG. 7, for the QD cluster (QDC 3 E 1, QDC 2 E 2 , QDC 1 E 3 ) complexed with CBD, fluorescence is strongly observed at the bottom of the container after centrifugation. It was found to be present with PSC. On the other hand, for the QD cluster (QDE 4 ) and the control that were not complexed with CBD, fluorescence was observed throughout the solution even after centrifugation, and it was found that there was no coexistence with PSC. From the above, it was found that cellulose binding domains were accumulated in the produced QD clusters, and that QD clusters accumulated with cellulose binding domains were accumulated in PSC.

(セルロース分解活性)
作製した4種類のQDクラスターをそれぞれエンドグルカナーゼ濃度が0.4μMとなるよう量につき、基質(PSC)の初濃度1mg/mlとして、実施例9と同様にして、PSCの分解活性を評価した。4種類のQDクラスターのそれぞれにつき、同じモル比のフリーの状態のビオチン化エンドグルカナーゼとビオチン化セルロース結合ドメインとの混合物を、対照として同様に評価した。還元糖濃度による測定結果を図8に示す。また、比活性での比較を図9に示す。
(Cellulolytic activity)
In the same manner as in Example 9, the degradation activity of PSC was evaluated in the same manner as in Example 9, except that the four kinds of QD clusters thus prepared each had an endoglucanase concentration of 0.4 μM, with an initial substrate (PSC) concentration of 1 mg / ml. For each of the four QD clusters, a mixture of free biotinylated endoglucanase and biotinylated cellulose binding domain in the same molar ratio was similarly evaluated as a control. The measurement result by the reducing sugar concentration is shown in FIG. In addition, a comparison in specific activity is shown in FIG.

図8に示すように、エンドグルカナーゼ(native)と比較すると、セルロース結合ドメインを保持したQDクラスターについては、エンドグルカナーゼとの同時集積による相乗効果を確認することができた。また、対照となる各モル比のフリーの混合物では、相乗効果が確認できなかった。また、図9に示すように比活性で比較すると、QDクラスターの集積効果が明らかであった。また、QDC13と実施例9で作製したストレプトアビジンクラスターC13と比較すると、QDC13では、反応速度が大きく2時間以内で反応が飽和している傾向があるのに対し、ストレプトアビジンクラスターC13では、長時間域で活性が延びていた。すなわち、これらのクラスターは反応様式に何らかの相違があると考えられた。 As shown in FIG. 8, compared with endoglucanase (native), a synergistic effect due to simultaneous accumulation with endoglucanase could be confirmed for the QD cluster retaining the cellulose binding domain. In addition, a synergistic effect could not be confirmed in the free mixture of each molar ratio as a control. In addition, as shown in FIG. 9, the QD cluster accumulation effect was clear when compared by specific activity. In addition, compared with QDC 1 E 3 and the streptavidin cluster C 1 E 3 prepared in Example 9, QDC 1 E 3 has a high reaction rate, whereas the reaction tends to be saturated within 2 hours. In the streptavidin cluster C 1 E 3 , the activity was prolonged over a long period. That is, these clusters were considered to have some difference in the reaction mode.

本実施例では、Clostridium thermocellum由来のエンドグルカナーゼを用いたクラスター化複合体のリン酸膨潤セルロースの分解活性を評価した。   In this example, the degradation activity of phosphate-swollen cellulose in a clustered complex using endoglucanase derived from Clostridium thermocellum was evaluated.

(1)コンストラクトの作製
Clostridium thermocellum(クロストリジウム・サーモセラム)株ATCC 27405由来のエンド1,4ベータグルカナーゼ (セルラーゼD, CelD); CP000568.1(GeneBankアクセッション番号)をコードするDNA断片を調製し、これを大腸菌発現ベクターに組み込み、コンストラクトを作製した。最初に、GeneBank データベースの塩基配列情報を元にして大腸菌発現に優勢なコドンに変換した塩基配列を作製し、シグナルペプチド部分を除いた塩基配列のN末端にNcoI、C末端にSacII制限酵素サイトを設計したDNA(CelD; 配列番号26)を全合成し、そのDNA断片をpUC57ベクターへクローニングした。次に、図10に示すように、pUC57ベクターから制限酵素NcoI, SacIIで切り出したDNA断片を同じ制限酵素サイトで切り出したpRA2bベクターへライゲーションし、C末端部位特異的ビオチン化CelD(配列番号27)の発現ベクターを作製した。
(1) Construction of the construct
Prepare a DNA fragment encoding endo 1,4 beta glucanase (cellulase D, CelD); CP000568.1 (GeneBank accession number) from Clostridium thermocellum strain ATCC 27405 and incorporate it into an E. coli expression vector A construct was made. First, based on the nucleotide sequence information in the GeneBank database, create a nucleotide sequence converted to a codon dominant for E. coli expression, and add NcoI at the N-terminus of the nucleotide sequence excluding the signal peptide portion and SacII restriction enzyme site at the C-terminus. The designed DNA (CelD; SEQ ID NO: 26) was fully synthesized, and the DNA fragment was cloned into the pUC57 vector. Next, as shown in FIG. 10, a DNA fragment excised from the pUC57 vector with restriction enzymes NcoI and SacII was ligated to the pRA2b vector excised at the same restriction enzyme site, and C-terminal site-specific biotinylated CelD (SEQ ID NO: 27) An expression vector was prepared.

(2)実験結果
(ストレプトアビジンを用いたクラスター化)
C末端部位特異的ビオチン化CelD、実施例6で作製したビオチン化セルロース結合ドメイン(BCBDamo)、ストレプトアビジンを図11に示す比率で混合し、リン酸膨潤セルロース(PSC)の分解活性を評価した。結果を図11に併せて示す。図11に示すように、ストレプトアビジンを核として、CelD:CBDamoを1:3の比率でクラスター化させたSA-D1C3がAnEglAと同様に最も大きい活性を示し、酵素ドメイン1に対してセルロース結合ドメインが3の割合が最も活性を向上させることがCelDについても確認できた。
(2) Experimental results (clustering using streptavidin)
C-terminal site-specific biotinylated CelD, biotinylated cellulose-binding domain (BCBDamo) prepared in Example 6 and streptavidin were mixed at the ratio shown in FIG. 11, and the degradation activity of phosphate-swelled cellulose (PSC) was evaluated. The results are also shown in FIG. As shown in FIG. 11, SA-D1C3 in which CelD: CBDamo is clustered at a ratio of 1: 3 with streptavidin as the nucleus shows the largest activity as in AnEglA, and is cellulose binding domain against enzyme domain 1 It was also confirmed for CelD that the ratio of 3 improved the activity most.

(ストレプトアビジン修飾)QDを核としたクラスター化)
C末端部位特異的ビオチン化CelD、実施例6で作製したビオチン化セルロース結合ドメイン(BCBDamo)、ストレプトアビジン修飾QDを図12に示す比率で混合し、リン酸膨潤セルロース(PSC)の分解活性を評価した。結果を図12に併せて示す。図12に示すように、ストレプトアビジンを核とした場合と同様に、CelD:CBDamoを1:3の比率でクラスター化させたQD-D1C3が最も活性を示した。この結果はAnEglAと同様であり、QDを核としても、酵素ドメイン1に対してセルロース結合ドメインが3の割合が最も活性を向上させることがAnEglA だけでなく広くエンドグルカナーゼについてあてはまることがわかった。
(Streptavidin modification) Clustering with QD as nucleus)
C-terminal site-specific biotinylated CelD, biotinylated cellulose binding domain (BCBDamo) prepared in Example 6 and streptavidin-modified QD were mixed in the ratio shown in FIG. 12, and the degradation activity of phosphate-swelled cellulose (PSC) was evaluated. did. The results are also shown in FIG. As shown in FIG. 12, QD-D1C3 in which CelD: CBDamo was clustered at a ratio of 1: 3 showed the most activity as in the case of using streptavidin as the nucleus. This result is the same as that of AnEglA, and even when QD is used as the nucleus, the ratio of cellulose binding domain 3 to enzyme domain 1 is the most applicable to not only AnEglA but also endoglucanase.

一方、CelD:CBDamoを1:3の比率でストレプトアビジンとQDとそれぞれ核とし、クラスター化したSA-D1C3とQD-D1C3を比較してみると、QD-D1C3では使用した酵素ドメイン濃度がSA-D1C3の0.8倍量であるものの、反応開始後24時間後の生成還元糖濃度はSA-D1C3の1.36倍であった。このことから、CelDの場合、QDでクラスター化した方が分解活性が向上することが分かった。   On the other hand, when comparing the clustered SA-D1C3 and QD-D1C3 using CelD: CBDamo at the ratio of 1: 3 as streptavidin and QD, respectively, the enzyme domain concentration used in QD-D1C3 is SA- Although the amount was 0.8 times that of D1C3, the concentration of produced reducing sugar 24 hours after the start of the reaction was 1.36 times that of SA-D1C3. From this, in the case of CelD, it was found that the degradation activity is improved by clustering with QD.

本実施例では、Clostridium thermocellum由来のセロビオヒドロラーゼを用いたクラスター化複合体のリン酸膨潤セルロースの分解活性を評価した。   In this example, the degradation activity of phosphate-swollen cellulose in a clustered complex using cellobiohydrolase derived from Clostridium thermocellum was evaluated.

(1)コンストラクトの作製
Clostridium thermocellum (クロストリジウム・サーモセラム)由来のセルロース1,4ベータ セロビオヒドロラーゼ A(CBHA; X80993.1 (GeneBankアクセッション番号)をコードするDNA断片を調製し、これを大腸菌発現ベクターに組み込み、コンストラクトを作製した。最初に、Genebank データベースの塩基配列情報を元にして大腸菌発現に優勢なコドンに変換した塩基配列を作製し、CBD Family IVとCBD Family IIIを除いた塩基配列のN末端にNcoI、C末端にSacII制限酵素サイトを設計したDNA(CBHA; 配列番号28)を全合成し、そのDNA断片をpUC57ベクターへクローニングした。次に、図13に示すように、pUC57ベクターから制限酵素NcoI, SacIIで切り出したDNA断片を同じ制限酵素サイトで切り出したpRA2bベクターへライゲーションし、C末端部位特異的ビオチン化CBHA(配列番号29)の発現ベクターを作製した。
(1) Construction of the construct
Prepare a DNA fragment encoding cellulose 1,4 beta cellobiohydrolase A (CBHA; X80993.1 (GeneBank accession number) from Clostridium thermocellum, and incorporate it into an E. coli expression vector to create a construct First, based on the nucleotide sequence information in the Genebank database, a base sequence converted into a codon dominant for E. coli expression was created, and NcoI and C-terminal were added to the N-terminus of the nucleotide sequence excluding CBD Family IV and CBD Family III. Then, a DNA (CBHA; SEQ ID NO: 28) designed with a SacII restriction enzyme site was fully synthesized, and the DNA fragment was cloned into the pUC57 vector, and then the pUC57 vector was digested with restriction enzymes NcoI and SacII as shown in FIG. The excised DNA fragment was ligated to the pRA2b vector excised at the same restriction enzyme site, and C-terminal site-specific biotinylated CBHA (SEQ ID NO: 29) The expression vectors were produced.

(2)実験結果
(ストレプトアビジンを用いたクラスター化)
C末端部位特異的ビオチン化CBHA、実施例6で作製したビオチン化セルロース結合ドメイン(BCBDamo)、ストレプトアビジンを図14に示す比率で混合し、リン酸膨潤セルロース(PSC)の分解活性を評価した。結果を図14に併せて示す。図14に示すように、ストレプトアビジンを核として、CBHA:CBDamoを1:3の比率でクラスター化させたSA-A1C3がエンドグルカナーゼであるAnEglA、CelDと同様に最も大きい活性を示し、酵素ドメイン1に対してセルロース結合ドメインが3の割合が最も活性を向上させることがセロビオヒドロラーゼについてもあてはまることがわかった。
(2) Experimental results (clustering using streptavidin)
C-terminal site-specific biotinylated CBHA, biotinylated cellulose-binding domain (BCBDamo) prepared in Example 6 and streptavidin were mixed at the ratio shown in FIG. 14, and the degradation activity of phosphate-swelled cellulose (PSC) was evaluated. The results are also shown in FIG. As shown in FIG. 14, SA-A1C3 obtained by clustering CBHA: CBDamo at a ratio of 1: 3 with streptavidin as the nucleus exhibits the largest activity as in the case of AnEglA and CelD, which are endoglucanases, and enzyme domain 1 It was found that the ratio of cellulose binding domain 3 with respect to cellobiohydrolase was most applicable to cellobiohydrolase.

配列番号3、4、6、7、8、9、10、11、13、14、20、21:プライマー
配列番号5、12、15、16、17、19、22、23、26、27、28、29:改変DNA
SEQ ID NO: 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 20, 21: Primer SEQ ID NO: 5, 12, 15, 16, 17, 19, 22, 23, 26, 27, 28 29: Modified DNA

Claims (9)

セルロース分解のためのタンパク質複合体であって、
ビオチン結合部位を複数個有するキャリアと、
ビオチンを介して前記キャリアに保持される、セルロースの分解に寄与する複数個のセルロース分解タンパク質と、
を備える、複合体。
A protein complex for cellulose degradation,
A carrier having a plurality of biotin binding sites;
A plurality of cellulose-degrading proteins that are held in the carrier via biotin and contribute to cellulose degradation;
A composite comprising.
前記セルロース分解タンパク質は1種又は2種以上のセルラーゼを含む、請求項1に記載の複合体。   The complex according to claim 1, wherein the cellulolytic protein comprises one or more cellulases. 前記セルロース分解タンパク質は1種又は2種以上のセルロース結合ドメインを含む、請求項1又は2に記載の複合体。   The complex according to claim 1 or 2, wherein the cellulolytic protein comprises one or more cellulose-binding domains. 前記セルロース分解タンパク質は、2個以上のセルラーゼ又は2個以上のセルロース結合ドメインを含む、請求項1〜3のいずれかに記載の複合体。   The complex according to any one of claims 1 to 3, wherein the cellulolytic protein comprises two or more cellulases or two or more cellulose-binding domains. 前記セルラーゼは、エンドグルカナーゼを含む、請求項2〜4のいずれかに記載の複合体。   The complex according to any one of claims 2 to 4, wherein the cellulase contains an endoglucanase. 前記キャリアは、ストレプトアビジン又は量子ドットを含む、請求項1〜5のいずれかに記載の複合体。   The composite according to claim 1, wherein the carrier includes streptavidin or quantum dots. セルロースの分解産物の製造方法であって、
請求項1〜6のいずれかに記載のタンパク質複合体を利用してセルロースを分解する工程、を備える、方法。
A method for producing a degradation product of cellulose,
A method comprising decomposing cellulose using the protein complex according to any one of claims 1 to 6.
有用物質の製造方法であって、
請求項1〜6のいずれかに記載のタンパク質複合体を利用してセルロースを分解する工程と、
前記工程で得られるセルロースの分解産物を含有する炭素源を用いて発酵により有用物質を得る工程と、
を備える、方法。
A method for producing a useful substance,
A step of decomposing cellulose using the protein complex according to claim 1;
A step of obtaining a useful substance by fermentation using a carbon source containing a decomposition product of cellulose obtained in the step;
A method comprising:
前記有用物質はエタノールである、請求項8に記載の製造方法。   The production method according to claim 8, wherein the useful substance is ethanol.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012175911A (en) * 2011-02-25 2012-09-13 Tokyo Univ Of Pharmacy & Life Science Manganese peroxidase variant, and method for pretreating lignocellulosic biomass using the same
JP2016517396A (en) * 2013-03-07 2016-06-16 ケイン バイオテック インコーポレーテッド Antimicrobial antibiofilm composition and method of use
WO2018124839A1 (en) * 2017-01-02 2018-07-05 고려대학교 산학협력단 Expansin-agarase enzyme complex and method for degrading agar by using same
JP2021503953A (en) * 2017-11-22 2021-02-15 テクニスチェ ユニベルシタト ミュンヘン How to prepare xyloglucan-oligosaccharides

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6014024435; 化学工学会年会研究発表講演要旨集, 2009年2月18日, 第74巻, R106 *
JPN6014024437; 化学工学会年会研究発表講演要旨集, 2008年2月17日, 第73巻, 420ページ, J315 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012175911A (en) * 2011-02-25 2012-09-13 Tokyo Univ Of Pharmacy & Life Science Manganese peroxidase variant, and method for pretreating lignocellulosic biomass using the same
JP2016517396A (en) * 2013-03-07 2016-06-16 ケイン バイオテック インコーポレーテッド Antimicrobial antibiofilm composition and method of use
WO2018124839A1 (en) * 2017-01-02 2018-07-05 고려대학교 산학협력단 Expansin-agarase enzyme complex and method for degrading agar by using same
US11072788B2 (en) 2017-01-02 2021-07-27 Korea University Research And Business Foundation Expansin-agarase enzyme complex and method for degrading agar by using same
JP2021503953A (en) * 2017-11-22 2021-02-15 テクニスチェ ユニベルシタト ミュンヘン How to prepare xyloglucan-oligosaccharides
JP7373856B2 (en) 2017-11-22 2023-11-06 テクニスチェ ユニベルシタト ミュンヘン Method for preparing xyloglucan-oligosaccharides

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