JP2011182675A - Cellulase composition and use of the same - Google Patents

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千絵 今村
Nobuhiro Ishida
亘広 石田
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暁紀 池内
Haruo Takahashi
治雄 高橋
Takashi Matsuyama
崇 松山
Hiromoto Hisada
博元 久田
Hiroki Ishida
博樹 石田
Yoji Hata
洋二 秦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cellulase composition including the combination of cellobiohydrolase (CBH) and endoglucanase (EG) which is suitable for the decomposition of cellulose. <P>SOLUTION: One or more first cellobiohydrolases (CBHs) belonging to GHF6, one or more second CBHs belonging to GHF7, one or more first endoglucanases (EGs) belonging to GHF5 and further one or more enzymes selected from the group consisting of (a) one or more second EGs belonging to GHF9, (b) one or more pectate lyases, (c) one or more xylanases, (d) one or more arabinofuranosidases, and (e) one or more glucuronoxylan xylanohydrolases are contained. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、バイオマスに含まれるセルロースを有効利用するためのセルラーゼ組成物及びその利用に関する。   The present invention relates to a cellulase composition for effectively utilizing cellulose contained in biomass and the use thereof.

近年、有限である石油資源を代替するものとして、植物の光合成作用に由来するバイオマスへの期待が高まってきており、バイオマスをエネルギーや各種材料に利用するための各種の試みがなされている。なかでも、セルロースの利用が期待されている。セルロースは、糖であるグルコースがβ−1,4グリコシド結合によって縮合した高分子化合物であり、分子間水素結合により強固な結晶構造を構成している。   In recent years, as an alternative to finite petroleum resources, there is an increasing expectation for biomass derived from the photosynthesis of plants, and various attempts have been made to use biomass for energy and various materials. Among these, the use of cellulose is expected. Cellulose is a polymer compound in which glucose, which is a sugar, is condensed by β-1,4 glycosidic bonds, and constitutes a strong crystal structure by intermolecular hydrogen bonding.

現在、提供されているセルロース分解用のセルラーゼ製剤として、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)由来の酵素製剤が知られている。また、ヘミセルロース等を分解するヘミセルラーゼも各種知られている(非特許文献1、2)。   Currently, an enzyme preparation derived from Trichoderma reesei is known as a cellulase preparation for cellulose degradation. Various hemicellulases that degrade hemicellulose and the like are also known (Non-Patent Documents 1 and 2).

Tung M-Y, et al, Applied Biochem. Biotechnol. 136(2007), 1-16Tung M-Y, et al, Applied Biochem. Biotechnol. 136 (2007), 1-16 K. Nishitani et al., J. Bio. Chem. Vol. 266, No.10, 65369-6543, 1991K. Nishitani et al., J. Bio. Chem. Vol. 266, No. 10, 65369-6543, 1991

バイオマスの実用的な利用には、単糖まで分解する糖化工程の低コスト化が大きなボトルネックとなっている。セルロースを効率よく単糖まで分解(糖化)するには、少なくとも3つのタイプのセルロース分解酵素(セルラーゼ)が必要であり、それらが協働して作用することによって初めて可能になると考えられている(以下、こうした効果を相乗効果という。)。この3つのタイプのセルラーゼは、高分子のセルロースに対して作用するエキソ型(末端から2糖づつ切断する)のセロビオヒドロラーゼ(CBH)と、エンド型(ランダムに切断する)のエンドグルカナーゼ(EG)と、これらの酵素によりある程度オリゴマー化されたものを単糖まで分解するβ−グルコシダーゼ(BGL)である。効率的な糖化工程の実現には、最大の相乗効果を発揮するセルラーゼの組み合わせを確立することが重要である。なかでも、CBHとEGとの組み合わせが重要である。   For practical use of biomass, the cost reduction of the saccharification process for decomposing monosaccharides has become a major bottleneck. In order to efficiently decompose (saccharify) cellulose into monosaccharides, at least three types of cellulose-degrading enzymes (cellulases) are required, and it is considered possible only when they act in concert ( Hereinafter, this effect is called a synergistic effect.) These three types of cellulase are cellobiohydrolase (CBH), which acts on macromolecular cellulose, and endo-type (randomly cleaved) endoglucanase (EG). ) And β-glucosidase (BGL) that decomposes to some extent a substance that has been oligomerized to some extent by these enzymes. In order to realize an efficient saccharification process, it is important to establish a combination of cellulases that exhibits the maximum synergistic effect. Of these, the combination of CBH and EG is important.

しかしながら、上記従来のセルラーゼ製剤は、Trichoderma reesei(トリコデルマ・リーゼイ)の生産するタンパク質精製物に過ぎず、すべてのセルラーゼがT. reesei由来の酵素製剤であるほか、不要なタンパク質も含んでいる。また、T. reeseiは、遺伝子組換え系が十分に確立されていないため、遺伝子組換えによる酵素の種類や発現量の制御による改変は困難である。さらに、T. reesei以外の微生物由来のセルラーゼのバイオマス分解への利用は各種検討されているものの人工的なセルラーゼの組み合わせによって、従来のセルラーゼ製剤と同等以上のセルロース分解活性を得るのは極めて困難であった。   However, the above conventional cellulase preparation is only a protein purified product produced by Trichoderma reesei, and all cellulases are enzyme preparations derived from T. reesei and also contain unnecessary proteins. In addition, since a gene recombination system has not been sufficiently established, T. reesei is difficult to modify by controlling the type and expression level of the enzyme by gene recombination. In addition, celluloses derived from microorganisms other than T. reesei have been studied for biomass degradation, but it is extremely difficult to obtain cellulolytic activity equivalent to or higher than that of conventional cellulase preparations by combining artificial cellulases. there were.

また、実バイオマス中にはセルロースに加えてヘミセルロース等が併存するため、前処理後のバイオマスに存在する可能性のあるヘミセルロース等をヘミセルラーゼ等で処理することも考えられるが、個々のヘミセルラーゼの糖化に対する有効性は確認されていない。   In addition, since hemicellulose and the like coexist in the actual biomass in addition to cellulose, it may be possible to treat hemicellulose or the like that may be present in the pretreated biomass with hemicellulase or the like. Effectiveness against glycation has not been confirmed.

そこで、本明細書の開示は、セルロースの分解に適したCBHとEGの組み合わせを含むセルラーゼ組成物及びその利用を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present disclosure is to provide a cellulase composition containing a combination of CBH and EG suitable for cellulose degradation and use thereof.

本発明者らは、T. reesei及びT. reesei以外の複数の生物に由来する各種のセルラーゼ、特に、CBHとEGとの組み合わせについて詳細な検討を行った。その結果、特定のGHFに属するCBHとEGとを組み合わせることが重要であることがわかった。さらに、セルラーゼによるセルロースの分解効率の向上のためには、ある種のヘミセルラーゼなどが有効であることを初めて見出した。本明細書の開示によれば、これらの知見に基づき以下の手段が提供される。   The present inventors have conducted detailed studies on various cellulases derived from T. reesei and a plurality of organisms other than T. reesei, in particular, combinations of CBH and EG. As a result, it was found that it is important to combine CBH and EG belonging to a specific GHF. Furthermore, it has been found for the first time that a certain kind of hemicellulase is effective for improving the decomposition efficiency of cellulose by cellulase. According to the disclosure of the present specification, the following means are provided based on these findings.

本明細書の開示によれば、GHF6に属する1又は2以上の第1のセロビオヒドロラーゼと、GHF7に属する1又は2以上の第2のセロビオヒドロラーゼと、GHF5に属する1又は2以上の第1のエンドグルカナーゼと、を含み、さらに、以下の酵素(a)〜(e)からなる群から選択される1又は2以上を含有する、セルローゼ組成物が提供される。
(a)GHF9に属する1又は2以上の第2のエンドグルカナーゼ
(b)1又は2以上のペクチン酸リアーゼ
(c)1又は2以上のキシラナーゼ
(d)1又は2以上のアラビノフラノシダーゼ
(e)1又は2以上のグルクロノキシランキシラノヒドロラーゼ
According to the disclosure of the present specification, one or more first cellobiohydrolases belonging to GHF6, one or more second cellobiohydrolases belonging to GHF7, and one or more second cellobiohydrolases belonging to GHF5. And an endoglucanase, and further comprising one or more selected from the group consisting of the following enzymes (a) to (e).
(A) one or two or more second endoglucanases belonging to GHF9 (b) one or two or more pectate lyases (c) one or two or more xylanases (d) one or two or more arabinofuranosidases (e ) One or more glucuronoxylan xylanohydrolase

前記第1のセロビオヒロドラーゼは、Phanerochaete chrysosporium(P. chrysosporium,ファネロケーテ・クリソスポリウム)及びAspergillus oryzae(A.oryzae、アスペルギルス・オリゼ)からなる群から選択される1又は2以上の生物に由来するセロビオヒドロラーゼを含むことが好ましい。なかでも、前記第1のセロビオヒドロラーゼは、P. chrysosporiumに由来するセロビオヒドロラーゼを含むことが好ましい。   The first cellobiohydrolase is derived from one or more organisms selected from the group consisting of Phanerochaete chrysosporium (P. chrysosporium) and Aspergillus oryzae (A. oryzae, Aspergillus oryzae) It is preferable to include cellobiohydrolase. Among these, the first cellobiohydrolase preferably includes cellobiohydrolase derived from P. chrysosporium.

前記第2のセロビオヒドロラーゼは、Aspergillus niger(A. niger,アスペルギルス・ニガー)、Aspergillus aculeatus(A. aculeatus,アスペルギルス・アキュリータス)及びA.oryzaeからなる群から選択される1又は2以上の生物に由来するセロビオヒドロラーゼを含むことが好ましい。なかでも、前記第2のセロビオヒドロドラーゼは、A. nigerに由来するセロビオヒドロラーゼを含むことが好ましい。   The second cellobiohydrolase is present in one or more organisms selected from the group consisting of Aspergillus niger (A. niger), Aspergillus aculeatus (A. aculeatus), and A.oryzae. It is preferred to include a derived cellobiohydrolase. Especially, it is preferable that said 2nd cellobiohydrolase contains the cellobiohydrolase derived from A. niger.

前記第1のエンドグルカナーゼは、A.oryzae及びTrichoderma reesei(T. reesei,トリコデルマ・リーゼイ)に属する生物に由来するエンドグルカナーゼを含むことが好ましい。また、前記第2のエンドグルカナーゼは、Oryza sativa(O. sativa,イネ)に属する生物に由来するエンドグルカナーゼを含むことが好ましい。   The first endoglucanase preferably contains an endoglucanase derived from an organism belonging to A. oryzae and Trichoderma reesei (T. reesei). The second endoglucanase preferably includes an endoglucanase derived from an organism belonging to Oryza sativa (O. sativa, rice).

さらに、GHF12に属する1又は2以上の第3のエンドグルカナーゼを含有することが好ましい。前記第3のエンドグルカナーゼは、P. chrysosporium、A. oryzae及びT. reeseiからなる群から選択される1又は2以上の生物に由来することが好ましい。上記組成物においては、前記第2のエンドグルカナーゼと前記第3のエンドグルカナーゼとを含有することが好ましい。   Furthermore, it is preferable to contain one or more third endoglucanases belonging to GHF12. The third endoglucanase is preferably derived from one or more organisms selected from the group consisting of P. chrysosporium, A. oryzae and T. reesei. The composition preferably contains the second endoglucanase and the third endoglucanase.

前記組成物において、セロビオヒドロラーゼが、GHF6に属する1又は2以上の第1のセロビオヒドロラーゼと、GHF7に属する1又は2以上の第2のセロビオヒドロラーゼと、からなり、エンドグルカナーゼが、1又は2以上のGHF5に属する第1のエンドグルカナーゼと、GHF9に属する1又は2以上の第2のエンドグルカナーゼと、GHF12に属する1又は2以上の第3のエンドグルカナーゼと、からなる組成物も提供される。   In the composition, the cellobiohydrolase is composed of one or more first cellobiohydrolases belonging to GHF6 and one or two or more second cellobiohydrolases belonging to GHF7, and the endoglucanase is 1 Also provided is a composition comprising a first endoglucanase belonging to two or more GHF5, one or more second endoglucanases belonging to GHF9, and one or more third endoglucanases belonging to GHF12. Is done.

β−グルコシダーゼを実質的に含有しない前記組成物も提供される。   Also provided are such compositions that are substantially free of β-glucosidase.

本明細書の開示によれば、酵素の生産方法であって、Phanerochaete属に由来するセルラーゼ、Oryza 属に由来するセルラーゼ及びBacillus属に由来するヘミセルラーゼからなる群から選択される1又は2以上の酵素をコードする遺伝子をセルラーゼ非生産微生物に導入して前記セルラーゼ非生産微生物で前記酵素を生産する工程、を備える方法が提供される。前記セルラーゼ非生産微生物は、Aspergillus属菌であり、前記遺伝子は、Aspergillus属菌におけるコドン使用頻度に基づいて改変されていることが好ましい。前記セルラーゼ非生産微生物は酵母であってもよい。   According to the disclosure of the present specification, a method for producing an enzyme, comprising one or more selected from the group consisting of a cellulase derived from the genus Phanerochaete, a cellulase derived from the genus Oryza, and a hemicellulase derived from the genus Bacillus. There is provided a method comprising the step of introducing a gene encoding an enzyme into a non-cellulase-producing microorganism and producing the enzyme with the non-cellulase-producing microorganism. The cellulase non-producing microorganism is an Aspergillus bacterium, and the gene is preferably modified based on the codon usage in the Aspergillus genus. The cellulase non-producing microorganism may be yeast.

本明細書の開示によれば、セルラーゼ非生産微生物の形質転換体であって、
以下のタンパク質;
Phanerochaete属に由来するGHF6に属する1又は2以上のセルラーゼ、
Phanerochaete属に由来するGHF7に属する1又は2以上のセルラーゼ、
Phanerochaete属に由来するGHF12に属する1又は2以上のセルラーゼ、
Oryza属に由来するGHF9に属する1又は2以上のセルラーゼ、及び
Bacillus属に由来するヘミセルラーゼ、
からなる群から選択される1又は2以上のタンパク質をコードする遺伝子を発現させるための発現ベクターで形質転換して得られる、形質転換体が提供される。前記セルラーゼ非生産微生物は、Aspergillus属菌であって、前記遺伝子は、前記Aspergillus属菌でのコドン使用頻度に基づいて改変した遺伝子であってもよく、前記セルラーゼ非生産微生物は酵母であってもよい。前記形質転換体は、前記タンパク質を細胞外に分泌又は細胞表層に提示することが好ましい。
According to the disclosure herein, a transformant of a cellulase non-producing microorganism comprising:
The following proteins:
One or more cellulases belonging to GHF6 derived from the genus Phanerochaete,
One or more cellulases belonging to GHF7 derived from the genus Phanerochaete,
One or more cellulases belonging to GHF12 derived from the genus Phanerochaete,
One or more cellulases belonging to GHF9 derived from the genus Oryza, and
Hemicellulase derived from the genus Bacillus,
A transformant obtained by transforming with an expression vector for expressing a gene encoding one or more proteins selected from the group consisting of is provided. The cellulase non-producing microorganism may be an Aspergillus genus, and the gene may be a gene modified based on codon usage in the Aspergillus genus, and the cellulase non-producing microorganism may be a yeast. Good. It is preferable that the transformant secretes the protein extracellularly or presents it on the cell surface.

本明細書の開示によれば、セルロースの低分子化物の生産方法であって、上記いずれかに記載のセルラーゼ組成物を用いて、前記セルロースを分解する工程、を備える、方法が提供される。   According to the disclosure of the present specification, there is provided a method for producing a low molecular weight product of cellulose, comprising the step of decomposing the cellulose using any of the cellulase compositions described above.

本明細書の開示によれば、微生物の発酵により有用物質を生産する方法であって、少なくとも、上記いずれかに記載のセルラーゼ組成物を用いて、セルロースを前記微生物が利用可能な炭素源にまで分解する工程と、前記炭素源を前記微生物により発酵して前記有用物質を生産する工程と、を備える、方法が提供される。前記微生物は、前記セルロースに由来する部分分解物を炭素源として利用可能にβ−グルコシダーゼを細胞外に分泌又は細胞表層に提示する微生物であることが好ましい。さらに、前記微生物は、酵母であり、前記有用物質はエタノールとすることができる。   According to the disclosure of the present specification, there is provided a method for producing a useful substance by fermentation of microorganisms, and at least using the cellulase composition described above to make cellulose into a carbon source that can be used by the microorganisms. There is provided a method comprising the steps of decomposing and producing the useful substance by fermenting the carbon source with the microorganism. The microorganism is preferably a microorganism that secretes β-glucosidase outside the cell or presents it on the cell surface so that the partial degradation product derived from cellulose can be used as a carbon source. Further, the microorganism may be yeast, and the useful substance may be ethanol.

前記セルロースは、少なくともセルロースを含有するセルロース含有材料を前処理して得られるセルロース画分としてもよく、前処理は、水熱処理であってもよいしイオン液体に浸漬するなどの処理であってもよい。   The cellulose may be a cellulose fraction obtained by pretreatment of a cellulose-containing material containing at least cellulose, and the pretreatment may be a hydrothermal treatment or a treatment such as immersion in an ionic liquid. Good.

本明細書の開示によれば、セルロース分解活性の良好なCBHとEGの組み合わせを含むセルロース分解用の酵素組成物及びその利用を提供することができる。   According to the disclosure of the present specification, it is possible to provide an enzyme composition for cellulolysis containing a combination of CBH and EG having good cellulolytic activity and use thereof.

水熱処理後の稲ワラ由来セルロースの糖化結果を示す図である。It is a figure which shows the saccharification result of the rice straw origin cellulose after a hydrothermal treatment. イオン液体処理後のユーカリ由来セルロースの糖化結果を示す図である。It is a figure which shows the saccharification result of the eucalyptus origin cellulose after an ionic liquid process. セルラーゼ組成物中のEGの種類の比較評価結果を示す図である。It is a figure which shows the comparative evaluation result of the kind of EG in a cellulase composition. セルラーゼ組成物中のCBH量の比較評価結果を示す図である。It is a figure which shows the comparative evaluation result of the amount of CBH in a cellulase composition. セルラーゼ組成物中のCBHの種類の比較評価結果を示す図である。It is a figure which shows the comparative evaluation result of the kind of CBH in a cellulase composition. グルクロノキシランキシラノヒドロラーゼの添加効果を示す図である。It is a figure which shows the addition effect of glucuronoxylan xylan hydrolase. O. sativa由来のEG及び市販キシラナーゼの添加効果を示す図である。It is a figure which shows the addition effect of EG derived from O. sativa and commercial xylanase. A. oryzae由来のキシラナーゼ及びB. subtilis由来グルクロノキシランキシラノヒドロラーゼの添加効果を示す図である。It is a figure which shows the addition effect of xylanase derived from A. oryzae and glucuronoxylan xylanohydrolase derived from B. subtilis. A. oryzae由来のキシラナーゼの添加効果を示す図である。It is a figure which shows the addition effect of the xylanase derived from A. oryzae. A. oryzae由来のペクチン酸リアーゼの添加効果を示す図である。It is a figure which shows the addition effect of the pectate lyase derived from A. oryzae. A. oryzae由来のアラビノフラノシダーゼの添加効果を示す図である。It is a figure which shows the addition effect of arabinofuranosidase derived from A. oryzae. O. sativa由来のEGの添加効果を示す図である。It is a figure which shows the addition effect of EG derived from O. sativa. Aspergillus oryzaeのコドン使用頻度及び改変に用いたコドンを示す図である。It is a figure which shows the codon usage frequency of Aspergillus oryzae, and the codon used for modification. Aspergillus oryzaeのコドン使用頻度及び改変に用いたコドンを示す図である。It is a figure which shows the codon usage frequency of Aspergillus oryzae, and the codon used for modification. Aspergillus oryzaeのコドン使用頻度及び改変に用いたコドンを示す図である。It is a figure which shows the codon usage frequency of Aspergillus oryzae, and the codon used for modification.

本明細書の開示は、セルラーゼ組成物、セルラーゼ等の酵素の生産方法、形質転換体、セルロースの分解産物の生産方法及び有用物質の生産方法に関する。本明細書に開示されるセルラーゼ組成物は、GHF6に属する1又は2以上の第1のCBHと、GHF7に属する1又は2以上の第2のCBHと、1又は2以上のGHF5に属する第1のEGと、を含むとともに、さらに、一定範囲のセルローゼ及びヘミセルローゼから選択される1又は2以上の酵素を含有している。かかる組成は、セルロースの分解のため、特に、水熱処理やイオン液体などによる所定の前処理を施したセルロース含有材料中のセルロースの分解のために、人為的に組み合わされたものであることから、セルロース含有材料の工業的な糖化工程において、セルロースを効率的に分解することができる。したがって、セルロース含有材料の糖化にあたって、従来提供されているセルロース分解のための酵素製剤と同等あるいはそれ以上のセルロース分解活性をも容易に得ることができる。   The disclosure of the present specification relates to a cellulase composition, a method for producing an enzyme such as cellulase, a transformant, a method for producing a degradation product of cellulose, and a method for producing a useful substance. The cellulase composition disclosed herein includes one or more first CBHs belonging to GHF6, one or more second CBHs belonging to GHF7, and a first belonging to one or more GHF5s. And also contains one or more enzymes selected from a range of cellulose and hemicellulose. Since such a composition is artificially combined for the decomposition of cellulose, particularly for the decomposition of cellulose in a cellulose-containing material that has been subjected to a predetermined pretreatment with hydrothermal treatment or ionic liquid, In an industrial saccharification process of a cellulose-containing material, cellulose can be efficiently decomposed. Therefore, in the saccharification of the cellulose-containing material, it is possible to easily obtain a cellulose degrading activity equivalent to or higher than that of a conventionally provided enzyme preparation for degrading cellulose.

また、セルラーゼ等の生産にあたっては、Phanerochaete属に由来するセルラーゼ、Oryza 属に由来するセルラーゼ及びBacillus属に由来するヘミセルラーゼ及びからなる群から選択される1又は2以上の酵素をコードする遺伝子をセルラーゼ非生産微生物に導入して前記セルラーゼ非生産微生物で前記酵素を生産することが好ましい。   In the production of cellulase and the like, a gene encoding one or more enzymes selected from the group consisting of cellulase derived from Phanerochaete, cellulase derived from Oryza and hemicellulase derived from Bacillus It is preferable that the enzyme is produced by introduction into a non-producing microorganism and the cellulase non-producing microorganism.

以下、本明細書の開示に含まれる種々の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書において用いる「GHF(Glycoside Hydrolase Family)」とは、CAZy(Carbohydrate active Enzymes)のホームページ(http://www.cazy.org/fam/acc_GH.html)において提供される、グリコシド加水分解酵素の分類である。   Hereinafter, various embodiments included in the disclosure of the present specification will be described in detail. As used herein, “GHF (Glycoside Hydrolase Family)” means glycoside hydrolysis provided on the homepage of CAZy (Carbohydrate active Enzymes) (http://www.cazy.org/fam/acc_GH.html). It is a classification of degrading enzymes.

(セルラーゼ組成物)
本組成物は、GHF6に属する1又は2以上の第1のCBHと、GHF7に属する1又は2以上の第2のCBHと、GHF5に属する1又は2以上の第1のEGと、少なくとも含有している。さらに、GHF12に属する1又は2以上の第3のEGを含んでいていてもよい。
(Cellulase composition)
The composition contains at least one or more first CBHs belonging to GHF6, one or more second CBHs belonging to GHF7, and one or more first EGs belonging to GHF5. ing. Furthermore, 1 or 2 or more 3rd EG which belongs to GHF12 may be included.

(第1のセロビオヒドロラーゼ(CBH))
第1のCBHは、GHF6に属するCBHである。GHF6に属するCBHは、一般に、セルロースをその非還元末端から切断してセロビオースを生成するII型(CBH II)であるとされている。GHF6に属するCBHとしては、各種微生物に由来するものが知られている(http://www.cazy.org/fam/GH6.html)。第1のCBHとしては、例えば、P. chrysosporium、A. oryzae及びT. reeseiに由来するCBHが挙げられる。
(First cellobiohydrolase (CBH))
The first CBH is a CBH belonging to GHF6. CBH belonging to GHF6 is generally considered to be type II (CBH II) that produces cellobiose by cleaving cellulose from its non-reducing end. As CBH belonging to GHF6, those derived from various microorganisms are known (http://www.cazy.org/fam/GH6.html). Examples of the first CBH include CBH derived from P. chrysosporium, A. oryzae, and T. reesei.

本明細書において、例えば、「P. chrysosporiumに由来するCBH」とは、P. chrysosporiumに分類される微生物(野生株であっても変異株であってもよい。)が生産するCBH又は当該微生物の生産するタンパク質をコードする遺伝子を利用して遺伝子工学的手法によって得られたCBHをいう。したがって、P. chrysosporiumから取得したCBHをコードする遺伝子(又はその改変遺伝子)を導入した形質転換体によって生産された組換体タンパク質であるCBHも、P. chrysosporiumに由来するCBHに該当する。したがって、「P. chrysosporiumに由来するCBH」には、P. chrysosporiumと同属で異種の菌株や同種で他の菌株からそれぞれ取得されるCBHが含まれる。同様のことが「A. oryzaeに由来するCBH」に適用される。また、本明細書に開示される同様の表現についても上記と同様に定義される。   In this specification, for example, “CBH derived from P. chrysosporium” refers to CBH produced by a microorganism classified into P. chrysosporium (which may be a wild strain or a mutant strain) or the microorganism. CBH obtained by a genetic engineering technique using a gene encoding a protein produced by Therefore, CBH, which is a recombinant protein produced by a transformant into which a gene encoding CBH (or a modified gene thereof) obtained from P. chrysosporium has been introduced, also corresponds to CBH derived from P. chrysosporium. Therefore, “CBH derived from P. chrysosporium” includes CBH that is the same genera as P. chrysosporium and is a heterogeneous strain or the same species and obtained from another strain. The same applies to “CBH derived from A. oryzae”. Further, similar expressions disclosed in the present specification are defined in the same manner as described above.

例えば、P. chrysosporiumに由来する配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるPcCBH2が挙げられる。また、A. oryzaeに由来する配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるAoCBH2Aが挙げられる。さらに、第1のCBHとしては、こうした公知の配列情報に基づいて取得できる他の態様のCBHを含めることができる。かかるCBHについては後段で説明する。第1のCBHは、以上の各種のCBHのなかから1又は2以上を組み合わせて用いることができる。   For example, PcCBH2 consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 derived from P. chrysosporium can be mentioned. Moreover, AoCBH2A which consists of an amino acid sequence represented by sequence number 2 derived from A. oryzae is mentioned. Furthermore, as the first CBH, CBHs of other modes that can be obtained based on such known sequence information can be included. Such CBH will be described later. 1st CBH can be used combining 1 or 2 or more from the above various CBH.

(第2のセロビオヒドロラーゼ(CBH))
第2のCBHは、GHF7に属するCBHである。GHF7に属するCBHは、一般に、セルロースをその還元末端から切断してセロビオースを生成するI型(CBH I)であるとされている。GHF7に属するCBHとしては、各種微生物に由来するものが知られている(http://www.cazy.org/fam/GH7.html)。なかでも、A. niger、A. aculeatus、P. chrysosporium及びT. reeseiに由来するCBHから選択される1又は2以上とすることができる。さらに、第2のCBHとしては、A. nigerに由来する配列番号3で表されるアミノ酸配列からなるAncbhA、配列番号4で表されるアミノ酸配列からなるAncbhBが挙げられる。また、A. aculeatusに由来する配列番号5で表されるアミノ酸配列からなるAaCBHIが挙げられる。また、P. chrysosporiumに由来する配列番号6で表されるアミノ酸配列からなるPcCBH7Cが挙げられる。なかでも、A. nigerに由来するCBHを好ましく用いることができる。さらに、第2のCBHとしては、こうした公知の配列情報に基づいて取得できる他の態様のCBHを含めることができる。かかるCBHについては後段で説明する。第2のCBHは、以上の各種のCBHのなかから1又は2以上を組み合わせて用いることができる。
(Second cellobiohydrolase (CBH))
The second CBH is a CBH belonging to GHF7. CBH belonging to GHF7 is generally considered to be type I (CBHI) that produces cellobiose by cleaving cellulose from its reducing end. As CBH belonging to GHF7, those derived from various microorganisms are known (http://www.cazy.org/fam/GH7.html). Among these, one or more selected from CBH derived from A. niger, A. aculeatus, P. chrysosporium and T. reesei can be used. Furthermore, examples of the second CBH include AncbhA composed of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 derived from A. niger and AncbhB composed of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. Moreover, AaCBHI which consists of an amino acid sequence represented by sequence number 5 derived from A. aculeatus is mentioned. Moreover, PcCBH7C which consists of an amino acid sequence represented by sequence number 6 derived from P. chrysosporium is mentioned. Among these, CBH derived from A. niger can be preferably used. Furthermore, as the second CBH, CBH of another aspect that can be acquired based on such known sequence information can be included. Such CBH will be described later. 2nd CBH can be used combining 1 or 2 or more from the above various CBH.

(第1のエンドグルカナーゼ(EG))
第1のEGは、GHF5に属するEGである。GHF5に属する第1のEGとしては、各種微生物に由来するものが知られている(http://www.cazy.org/fam/GH5.html)。なかでも、T. reesei及びA. oryzaeに由来するEGから選択される1又は2以上とすることができる。さらに、第1のEGとしては、例えば、配列番号7で表されるアミノ酸配列からなるA. oryzaeに由来するAocelE及び配列番号8で表されるアミノ酸配列からなるT. reeseiに由来するTrEG IIが挙げられる。さらに、第1のEGとしては、こうした公知の配列情報に基づいて取得できる他の態様のEGを含めることができる。かかるEGについては後段で説明する。第1のEGは、以上の各種のEGのなかから1又は2以上を組み合わせて用いることができる。
(First endoglucanase (EG))
The first EG is an EG belonging to GHF5. As the first EG belonging to GHF5, those derived from various microorganisms are known (http://www.cazy.org/fam/GH5.html). Especially, it can be set to 1 or 2 or more selected from EG derived from T. reesei and A. oryzae. Furthermore, as the first EG, for example, AocelE derived from A. oryzae consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 and TrEG II derived from T. reesei consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 are used. Can be mentioned. Further, the first EG can include an EG of another aspect that can be acquired based on such known sequence information. Such EG will be described later. 1st EG can be used combining 1 or 2 or more from the above various EGs.

(追加の酵素)
本組成物は、以下に順次説明する酵素から選択される1又は2以上の酵素を含有することができる。これらの酵素のいずれかを含有することで、第1のCBH、第2のCBH及び第1のEGの組み合わせによるセルロースの分解活性を効果的に増強することができる。植物細胞壁の構成成分であるセルロース、ヘミセルロース及びペクチンの分解に寄与する酵素は多数知られている。本明細書に開示されるセルラーゼ組成物に追加される酵素は、いずれもセルロースやヘミセルロース等の分解に寄与するものであるが、第1のCBH、第2のCBH及び第1のEGに対して組み合わせること及び組み合わせた際の効果については報告されていない。したがって、これらの各酵素及びその2以上の組み合わせは、第1のCBH、第2のCBH及び第1のEGを含む酵素組成物に対する有効な増強剤としての用途を有している。
(Additional enzyme)
The present composition may contain one or more enzymes selected from the enzymes sequentially described below. By containing any of these enzymes, the decomposition activity of cellulose by the combination of the first CBH, the second CBH, and the first EG can be effectively enhanced. Many enzymes that contribute to the degradation of cellulose, hemicellulose, and pectin, which are constituents of plant cell walls, are known. The enzymes added to the cellulase composition disclosed in the present specification all contribute to the degradation of cellulose, hemicellulose, etc., but with respect to the first CBH, the second CBH and the first EG. There are no reports on the combination and effects of the combination. Accordingly, each of these enzymes and combinations of two or more thereof have uses as effective enhancers for enzyme compositions comprising the first CBH, the second CBH and the first EG.

(GHF9に属する第2のエンドグルカナーゼ(EG))
第2のEGは、GHF9に属するEGである。GHF9に属する第2のEGとしては、各種生物に由来するものが知られている(http://www.cazy.org/fam/GH9.html)。第2のEGは、セルロース等分解酵素のなかでも、好ましい増強剤である。第1のCBH、第2のCBH及び第1のEGさらには第3のEGと直接的にセルロース分解に際して相乗効果を発揮することができる。第2のEGは、好ましくは、植物由来であり、なかでも、イネ属植物(O. sativaなど)に由来するEGであることがより好ましい。第2のEGとしては、例えば、配列番号9で表されるアミノ酸配列からなるO. sativaに由来するEGが挙げられる。さらに、第2のEGとしては、こうした公知の配列情報に基づいて取得できる他の態様のEGを含めることができる。かかるEGについては後段で説明する。第2のEGは、以上のEGのなかから1又は2以上を組み合わせて用いることができる。
(Second endoglucanase (EG) belonging to GHF9)
The second EG is an EG belonging to GHF9. As the second EG belonging to GHF9, those derived from various organisms are known (http://www.cazy.org/fam/GH9.html). The second EG is a preferred enhancer among degrading enzymes such as cellulose. The first CBH, the second CBH, the first EG, and further the third EG can exert a synergistic effect directly upon cellulose degradation. The second EG is preferably derived from a plant, more preferably an EG derived from a plant of the genus Rice (O. sativa, etc.). As 2nd EG, EG derived from O. sativa which consists of an amino acid sequence represented by sequence number 9 is mentioned, for example. Further, the second EG can include an EG of another aspect that can be acquired based on such known sequence information. Such EG will be described later. The second EG can be used by combining one or two or more of the above EGs.

また、本明細書に開示される組成物が第2のEGを含有する場合には、併せて後述する第3のEGを含有することが好ましい。本組成物が第1〜第3のEGを含有することで、第1のCBH及び第2のCBHとより好ましい相乗効果を発揮できる。   Moreover, when the composition disclosed by this specification contains 2nd EG, it is preferable to contain 3rd EG mentioned later collectively. When the present composition contains the first to third EGs, a more preferable synergistic effect with the first CBH and the second CBH can be exhibited.

(ペクチン酸リアーゼ)
ペクチン酸リアーゼ(EC4.2.2.2.)は、ペクチンに含まれる(1,4)-α-D−ガラクツロナンを脱離的に開裂して、非還元末端に4-デオキシ-α-D-ガラクト-4-エヌロノシル基を生成する酵素であり、ペクチン分解酵素に包含される酵素である。ペクチン酸リアーゼは、各種生物に由来するものが知られているが、なかでも、A. oryzaeに由来するペクチン酸リアーゼが挙げられる。ペクチン酸リアーゼとしては、例えば、配列番号10で表されるアミノ酸配列からなるA. oryzaeに由来するAoPL19が挙げられる。ペクチン酸リアーゼとしては、公知の配列情報に基づいて取得できる他の態様の酵素を含めることができる。かかる酵素については後段で説明する。ペクチン酸リアーゼは、以上の各種のペクチン酸リアーゼのなかから1又は2以上を組み合わせて用いることができる。
(Pectate lyase)
Pectate lyase (EC4.2.2.2.) Cleaves (1,4) -α-D-galacturonan contained in pectin and releases 4-deoxy-α-D-galacto at the non-reducing end. -4-Enuronosyl group-producing enzyme, an enzyme included in pectin-degrading enzymes. Pectate lyase is known to be derived from various organisms, among which pectate lyase derived from A. oryzae is mentioned. Examples of pectate lyase include AoPL19 derived from A. oryzae consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10. The pectate lyase can include other forms of enzymes that can be obtained based on known sequence information. Such an enzyme will be described later. The pectate lyase can be used in combination of one or more of the above various pectate lyases.

(キシラナーゼ)
キシラナーゼ(EC3.2.1.8.)は、ヘミセルロースの構成成分であるβ-1,4-D-キシランのβ-1,4結合を加水分解する酵素であり、ヘミセルラーゼに包含される酵素である。キシラナーゼは、各種生物に由来するものが知られているが、なかでも、A. oryzaeに由来するキシラナーゼが挙げられる。キシラナーゼとしては、例えば、配列番号11で表されるアミノ酸配列からなるA. oryzaeに由来するAoxyn887、配列番号12で表されるアミノ酸配列からなるA. oryzaeに由来するAoxyn139が挙げられる。キシラナーゼとしては、公知の配列情報に基づいて取得できる他の態様の酵素を含めることができる。かかる酵素については後段で説明する。キシラナーゼは、以上の各種のキシラナーゼのなかから1又は2以上を組み合わせて用いることができる。
(Xylanase)
Xylanase (EC3.2.1.8.) Is an enzyme that hydrolyzes the β-1,4 bond of β-1,4-D-xylan, a component of hemicellulose, and is an enzyme included in hemicellulase. . As xylanases, those derived from various organisms are known, and among them, xylanases derived from A. oryzae are mentioned. Examples of the xylanase include Aoxyn887 derived from A. oryzae consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11, and Aoxyn139 derived from A. oryzae consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12. As a xylanase, the enzyme of the other aspect which can be acquired based on well-known sequence information can be included. Such an enzyme will be described later. A xylanase can be used combining 1 or 2 or more from the above various xylanases.

(アラビノフラノシダーゼ)
アラビノフラノシダーゼ(EC.3.2.1.55)は、ヘミセルロースの構成成分であるアラビノキシランやアラビナンなどのアラビノシドの非還元末端のアラビノフラノシドを加水分解で切り離す酵素であり、ヘミセルラーゼに包含される酵素である。アラビノフラノシダーゼは、各種生物に由来するものが知られているが、なかでも、A. oryzaeに由来するアラビノフラノシダーゼが挙げられる。アラビノフラノシダーゼとしては、例えば、配列番号13、14及び15でそれぞれ表されるアミノ酸配列からなるA. oryzaeに由来するアラビノフラノシダーゼ(Aoabf20、Aoabf22、Aoabf18)が挙げられる。アラビノフラノシダーゼとしては、公知の配列情報に基づいて取得できる他の態様の酵素を含めることができる。かかる酵素については後段で説明する。アラビノフラノシダーゼは、以上の各種のアラビノフラノシダーゼのなかから1又は2以上を組み合わせて用いることができる。
(Arabinofuranosidase)
Arabinofuranosidase (EC.3.2.1.55) is an enzyme that cleaves arabinofuranoside at the non-reducing end of arabinoside, such as arabinoxylan and arabinan, which are components of hemicellulose, and is included in hemicellulase. It is. Although arabinofuranosidase derived from various organisms is known, among them, arabinofuranosidase derived from A. oryzae can be mentioned. Examples of the arabinofuranosidase include arabinofuranosidases (Aoabf20, Aoabf22, Aoabf18) derived from A. oryzae having the amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 13, 14, and 15, respectively. As arabinofuranosidase, the enzyme of the other aspect which can be acquired based on well-known sequence information can be included. Such an enzyme will be described later. The arabinofuranosidase can be used in combination of one or more of the above various arabinofuranosidases.

(グルクロノキシランキシラノヒドロラーゼ)
グルクロノキシランキシラノヒドロラーゼは、ヘミセルロースの構成成分であるグルクロノキシランのβ-1,4結合を加水分解する酵素であり、ヘミセルラーゼに包含される酵素である。グルクロノキシランキシラノヒドロラーゼは、各種生物に由来するものが知られているが、なかでも、B. subtilisに由来するものが挙げられる。グルクロノキシランキシラノハイドロラーゼとしては、例えば、配列番号16で表されるアミノ酸配列からなるB. subtilisに由来するものが挙げられる。グルクロノキシランキシラノハイドロラーゼとしては、公知の配列情報に基づいて取得できる他の態様の酵素を含めることができる。かかる酵素については後段で説明する。グルクロノキシランキシラノハイドロラーゼは、以上の各種のグルクロノキシランキシラノハイドロラーゼのなかから1又は2以上を組み合わせて用いることができる。
(Glucuronoxylan xylanohydrolase)
Glucuronoxylan xylanohydrolase is an enzyme that hydrolyzes β-1,4 bonds of glucuronoxylan, which is a constituent of hemicellulose, and is an enzyme included in hemicellulase. Glucuronoxylan xylanohydrolase is known to be derived from various organisms, and among them, those derived from B. subtilis are mentioned. Examples of glucuronoxylan xylanohydrolase include those derived from B. subtilis consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 16. The glucuronoxylan xylanohydrolase can include other forms of enzymes that can be obtained based on known sequence information. Such an enzyme will be described later. Glucuronoxylan xylanohydrolase can be used in combination of one or two or more of the above-mentioned various glucuronoxylan xylanohydrolases.

(第3のエンドグルカナーゼ(EG))
本組成物は、第1のCBH、第2のCBH及び第1のEGに加えて、GHF12に属する第3のエンドグルカナーゼを含有していてもよい。GHF12に属する第3のEGとしては、各種生物に由来するものが知られている(http://www.cazy.org/fam/GH12.html)。なかでも、A. oryzaeに由来するEG、T. reeseiに由来するEG及びP. chrysosporiumに由来するEGから選択される1又は2以上とすることができる。好ましくは、A.oryzaeに由来するEGである。さらに、第3のEGとしては、例えば、配列番号17で表されるアミノ酸配列からなるA.oryzaeに由来するAocelA、配列番号18で表されるアミノ酸配列からなるT. reeseiに由来するTrEG III及び配列番号19(特開2009-247434号公報における配列番号2、なお、当該公報に開示される配列番号4〜8のアミノ酸配列からなるEGでもよい。)で表されるアミノ酸配列からなるP. chrysosporiumに由来するPcEG IIIが挙げられる。なお、さらに、第3のEGとしては、こうした公知の配列情報に基づいて取得できる他の態様のEGを含めることができる。かかるEGについては後段で説明する。第3のEGは、以上の各種のEGのなかから1又は2以上を組み合わせて用いることができる。
(Third endoglucanase (EG))
The present composition may contain a third endoglucanase belonging to GHF12 in addition to the first CBH, the second CBH and the first EG. As the third EG belonging to GHF12, those derived from various organisms are known (http://www.cazy.org/fam/GH12.html). Among these, one or more selected from EG derived from A. oryzae, EG derived from T. reesei, and EG derived from P. chrysosporium can be used. Preferably, it is EG derived from A. oryzae. Furthermore, as the third EG, for example, AocelA derived from A. oryzae consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, TrEG III derived from T. reesei consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, and P. chrysosporium comprising an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 (SEQ ID NO: 2 in JP-A-2009-247434, which may be an EG comprising the amino acid sequences of SEQ ID NOS: 4-8 disclosed in the publication) PcEG III derived from Further, the third EG can include an EG of another aspect that can be acquired based on such known sequence information. Such EG will be described later. The third EG can be used by combining one or two or more of the various EGs described above.

なお、本組成物に用いるのに好ましい酵素は、当該酵素について特定されたある種のアミノ酸配列などの公知又は新規の配列情報と一定の関係を有するとともに、それぞれ固有の酵素活性を有するタンパク質であってもよい。   A preferred enzyme to be used in the present composition is a protein having a certain relationship with known or new sequence information such as a certain amino acid sequence specified for the enzyme, and having a specific enzyme activity. May be.

こうした酵素の一態様としては、例えばある酵素について開示される特定のアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質が挙げられる。各アミノ酸配列に対するアミノ酸の変異は、すなわち、欠失、置換若しくは付加は、いずれか1種類であってもよいし、2種類以上が組み合わされていてもよい。また、これらの変異の総数は、特に限定されないが、好ましくは、1個以上10個以下程度である。より好ましくは、1個以上5個以下である。アミノ酸置換の例としては、保存的置換が好ましく、具体的には以下のグループ内での置換が挙げられる。(グリシン、アラニン)(バリン、イソロイシン、ロイシン)(アスパラギン酸、グルタミン酸)(アスパラギン、グルタミン)(セリン、トレオニン)(リジン、アルギニン)(フェニルアラニン、チロシン)。   As one embodiment of such an enzyme, for example, a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in a specific amino acid sequence disclosed for a certain enzyme can be mentioned. Any one type of amino acid mutation, ie, deletion, substitution or addition, for each amino acid sequence may be used, or two or more types may be combined. The total number of these mutations is not particularly limited, but is preferably about 1 or more and 10 or less. More preferably, it is 1 or more and 5 or less. As an example of amino acid substitution, conservative substitution is preferable, and specific examples include substitution within the following groups. (Glycine, alanine) (valine, isoleucine, leucine) (aspartic acid, glutamic acid) (asparagine, glutamine) (serine, threonine) (lysine, arginine) (phenylalanine, tyrosine).

他の一態様としては、ある酵素について開示される特定のアミノ酸配列に対して70%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつセルラーゼ活性を有するタンパク質が挙げられる。同一性は好ましくは80%以上であり、より好ましくは85%以上であり、さらに好ましくは、90%以上であり、一層好ましくは95%以上である。最も好ましくは、98%以上である。   Another embodiment includes a protein having an amino acid sequence having 70% or more identity to a specific amino acid sequence disclosed for an enzyme and having cellulase activity. The identity is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 90% or more, and still more preferably 95% or more. Most preferably, it is 98% or more.

本明細書において同一性又は類似性とは、当該技術分野で知られているとおり、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。また、類似性とは、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、一続きの部分的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相関性の程度を意味する。より具体的には、配列の同一性と保存性(配列中の特定アミノ酸又は配列における物理化学特性を維持する置換)によって決定される。なお、類似性は、後述するBLASTの配列相同性検索結果においてSimilarity と称される。同一性及び類似性を決定する方法は、対比する配列間で最も長くアラインメントするように設計される方法であることが好ましい。同一性及び類似性を決定するための方法は、公衆に利用可能なプログラムとして提供されている。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。   As used herein, identity or similarity is a relationship between two or more proteins or two or more polynucleotides determined by comparing sequences, as is known in the art. In the art, “identity” means between protein or polynucleotide sequences, 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. Similarity is also the correlation between protein or polynucleotide sequences, as determined by alignment between protein or polynucleotide sequences, or in some cases by alignment between a series of partial sequences. Means the degree of More specifically, it is determined by sequence identity and conservation (substitutions that maintain specific amino acids in the sequence or physicochemical properties in the sequence). The similarity is referred to as Similarity in the BLAST sequence homology search result described later. The method for determining identity and similarity is preferably a method designed to align the longest between the sequences to be compared. Methods for determining identity and similarity are provided as programs available to the public. For example, 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.

さらに他の一態様として、ある酵素について開示される特定のアミノ酸配列をコードする塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNAによってコードされ、固有のセルラーゼ活性を有するタンパクが挙げられる。ストリンジェントな条件とは、たとえば、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。例えば、塩基配列の同一性が高い核酸、すなわち、所定の塩基配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、最も好ましく95%以上の同一性を有する塩基配列からなるDNAの相補鎖がハイブリダイズし、それより相同性が低い核酸の相補鎖がハイブリダイズしない条件が挙げられる。より具体的には、ナトリウム塩濃度が15〜750mM、好ましくは50〜750mM、より好ましくは300〜750mM、温度が25〜70℃、好ましくは50〜70℃、より好ましくは55〜65℃、ホルムアミド濃度が0〜50%、好ましくは20〜50%、より好ましくは35〜45%での条件をいう。さらに、ストリンジェントな条件では、ハイブリダイゼーション後のフィルターの洗浄条件が、通常はナトリウム塩濃度が15〜600mM、好ましくは50〜600mM、より好ましくは300〜600mM、温度が50〜70℃、好ましくは55〜70℃、より好ましくは60〜65℃である。なお、以上のことから、さらなる他の一態様として、所定の塩基配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、最も好ましく95%以上の同一性を有する塩基配列を有するDNAによってコードされ、セルラーゼ活性を有するタンパク質が挙げられる。   In yet another aspect, the present invention is encoded by a DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to a DNA consisting of a base sequence encoding a specific amino acid sequence disclosed for a certain enzyme. Examples include proteins having cellulase activity. The stringent condition refers to, for example, a condition in which a so-called specific hybrid is formed and a non-specific hybrid is not formed. For example, a nucleic acid having a high base sequence identity, that is, a DNA comprising a base sequence having 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more identity with a predetermined base sequence In which the complementary strands of the nucleic acids hybridize and the complementary strands of nucleic acids having lower homology do not hybridize. More specifically, the sodium salt concentration is 15 to 750 mM, preferably 50 to 750 mM, more preferably 300 to 750 mM, the temperature is 25 to 70 ° C., preferably 50 to 70 ° C., more preferably 55 to 65 ° C., formamide The condition is that the concentration is 0 to 50%, preferably 20 to 50%, more preferably 35 to 45%. Furthermore, under stringent conditions, the filter washing conditions after hybridization are usually such that the sodium salt concentration is 15 to 600 mM, preferably 50 to 600 mM, more preferably 300 to 600 mM, and the temperature is 50 to 70 ° C., preferably It is 55-70 degreeC, More preferably, it is 60-65 degreeC. In addition, from the above, as another embodiment, it has a base sequence having 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more identity with a predetermined base sequence. Examples include proteins encoded by DNA and having cellulase activity.

本組成物は、第1のCBH、第2のCBH、第1のEG及び第2のEGのみを含有するものであってもよく、これらの酵素を各1種類ずつのみ含有するものであってもよい。また、第1のCBH、第2のCBH、第1のEG、第2のEG及び第3のEGのみを含有するものであってもよく、これらの各酵素を各1種類ずつのみ含有するものであってもよい。本組成によれば、これらのCBH及びEGがセルロース分解に対して良好な相乗効果を発揮できるため、こうした最小限のセルラーゼ組成であるにも関わらず、効果的にセルロースを分解することができ、糖化工程の低コスト化に寄与できる。   This composition may contain only 1st CBH, 2nd CBH, 1st EG, and 2nd EG, and contains only one each of these enzymes. Also good. Moreover, it may contain only 1st CBH, 2nd CBH, 1st EG, 2nd EG, and 3rd EG, and it contains only each of these each 1 type. It may be. According to this composition, since these CBH and EG can exhibit a good synergistic effect on cellulose degradation, cellulose can be effectively decomposed despite such a minimal cellulase composition. This can contribute to cost reduction of the saccharification process.

本組成物において、第1のCBH、第2のCBH、第1のEG及び第3のEGを、いずれもT. reesei由来としてもよい。典型的には、これらの酵素を、商業的に入手可能なT. reesei由来のセルラーゼ製剤としてもよい。本組成物における上記各種の追加酵素は、T. reesei由来のセルラーゼ製剤についても有効に作用することができる。   In the present composition, the first CBH, the second CBH, the first EG, and the third EG may all be derived from T. reesei. Typically, these enzymes may be commercially available cellulase formulations from T. reesei. The various additional enzymes in the present composition can also act effectively on cellulase preparations derived from T. reesei.

本組成物は、β−グルコシダーゼ(BGL)を含有していてもよいし、実質的に含有していなくてもよい。本発明の酵素製剤が、BGLを実質的に含有していない場合、BGLにより生成されるグルコースがCBH等の他のセルラーゼに対して生産物阻害を生じない点において好ましい。したがって、BGLを実質的に含有しない酵素製剤であれば、確実に生産物阻害を回避して、本発明者らが評価系で確認したセルロース分解の相乗効果を組成物においても得ることができる。また、セルロースをセロビオース等の部分分解物を効率的に生産することができる。さらに、特に、例えば、糖化と発酵とを同時進行させるCBP(連結バイオプロセス(糖化発酵同時進行))に本組成物を用いる場合においてBGLを表層提示した発酵微生物を用いる場合には、BGLを実質的に含有しない組成であるのが有利である。   This composition may contain (beta) -glucosidase (BGL), and does not need to contain substantially. When the enzyme preparation of the present invention does not substantially contain BGL, glucose produced by BGL is preferable in that it does not cause product inhibition with respect to other cellulases such as CBH. Therefore, if it is an enzyme preparation which does not substantially contain BGL, it is possible to reliably avoid product inhibition and obtain the synergistic effect of cellulose degradation confirmed by the inventors in the evaluation system even in the composition. Moreover, the partial decomposition products, such as a cellobiose, can be efficiently produced from a cellulose. Furthermore, in particular, when using the present composition for CBP (consolidated bioprocess (simultaneous progress of saccharification and fermentation)) for simultaneously proceeding saccharification and fermentation, for example, when using a fermenting microorganism displaying BGL on the surface, It is advantageous that the composition is not contained.

なお、実質的にBGLを含有しないとは、BGLを含有しないほか、BGLによる生産物阻害を回避又は抑制できる範囲のBGL量を含んでいてもよいことを意味している。本組成物は、好ましくは、BGLを含有していない。BGLを実質的に含有しない本組成物は、例えば、内在性のBGL遺伝子を保持しない微生物(酵母など)や内在性のBGL遺伝子を有するが当該遺伝子の発現が実質的に低い微生物や破壊した微生物(麹菌など)に対して、本明細書に開示される各種酵素をコードする遺伝子を導入した形質転換体の培養物(培養上清)から容易に得ることができる。   In addition, it does not contain BGL substantially means that it may contain the amount of BGL of the range which can avoid or suppress the product inhibition by BGL besides containing BGL. The composition preferably does not contain BGL. The present composition which does not substantially contain BGL includes, for example, a microorganism that does not retain an endogenous BGL gene (such as yeast), a microorganism that has an endogenous BGL gene, but whose expression of the gene is substantially low, or a microorganism that has been destroyed. It can be easily obtained from a culture (culture supernatant) of a transformant into which genes encoding various enzymes disclosed in the present specification have been introduced.

本組成物は、上記した各種酵素を、それぞれ精製したものとして含有していてもよいし、培養上清等、未精製タンパク質として他タンパク質やその他の成分を含んだものであってもよい。また、その製剤形態は、特に限定されず、固形製剤(粉末(凍結乾燥体等)、タブレット等、顆粒等)であってもよいし、溶液(流通時においては凍結体であることが好ましい。)であってもよい。   The present composition may contain the aforementioned various enzymes as purified ones, or may contain other proteins or other components as unpurified proteins such as culture supernatant. The form of the preparation is not particularly limited, and may be a solid preparation (powder (lyophilized body, etc.), tablet, granule, etc.) or a solution (a frozen body during distribution). ).

本明細書に開示される組成物は、セルロース分解用である。本明細書において、セルロースは、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が挙げられる。グルコースの重合度は特に限定しない。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、その部分分解物を含むものであってもよい。さらに、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 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。セルロースの由来も特に限定しないで、天然由来のものでも、人為的に合成したものでもよい。   The composition disclosed herein is for cellulose degradation. In the present specification, examples of cellulose include a polymer obtained by polymerizing glucose through β-1,4-glucoside bonds and derivatives thereof. The degree of polymerization of glucose is not particularly limited. In addition, examples of the derivative include derivatives such as carboxymethylation, aldehyde formation, or esterification. Moreover, the cellulose may contain the partial decomposition product. Further, 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. The cellulose may be crystalline cellulose or non-crystalline cellulose. The origin of cellulose is not particularly limited, and may be naturally derived or artificially synthesized.

セルロースは、通常、セルロースの他に併存成分を含むセルロース含有材料として分解に供される。セルロース含有材料は、少なくともセルロースを含んでいれば足り、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、籾殻、木材チップなどのリグノセルロース系の農産廃棄物などのいわゆる実バイオマスであってもよいし、その前処理物であってもよい。また、セルロースは、前処理されたセルロース又はセルロース含有材料であってもよい。前処理とは、例えば、セルロースとともにリグニンやヘミセルロースが併存する状態の材料に対して、それらの複合状態を緩和するあるいは解除するような処理又は結晶性セルロースの結晶性を低下させるような処理が挙げられる。このような処理としては、例えば、水熱処理やイオン液体による処理が挙げられる。水熱処理としては、例えば、180℃〜240℃の温度で、30分から90分程度処理することが挙げられる。また、イオン液体による処理としては、60℃〜150℃で30分から2時間程度、疎水性又は親水性イオン液体に浸漬するなどの処理等が挙げられる。   Cellulose is usually subjected to decomposition as a cellulose-containing material containing a coexisting component in addition to cellulose. Cellulose-containing materials need only contain at least cellulose, natural fiber products such as cotton and hemp, recycled fiber products such as rayon, cupra, acetate and lyocell, lignocellulosic agricultural products such as rice straw, rice husk and wood chips. So-called real biomass such as waste may be used, or a pre-processed product thereof. The cellulose may be a pretreated cellulose or a cellulose-containing material. The pretreatment includes, for example, a treatment that relaxes or cancels the composite state or a treatment that lowers the crystallinity of crystalline cellulose with respect to a material in which lignin and hemicellulose coexist with cellulose. It is done. Examples of such treatment include hydrothermal treatment and treatment with an ionic liquid. Examples of the hydrothermal treatment include treating at a temperature of 180 ° C. to 240 ° C. for about 30 minutes to 90 minutes. Examples of the treatment with the ionic liquid include a treatment such as immersion in a hydrophobic or hydrophilic ionic liquid at 60 ° C. to 150 ° C. for about 30 minutes to 2 hours.

本組成物は、水熱処理やイオン液体による前処理が施されたバイオマス材料に好適である。ある程度の複合形態が緩和されたセルロース材料に対して、本組成の酵素組成が相乗的に作用してセルロースの分解活性を高めることができる。   The composition is suitable for a biomass material that has been subjected to hydrothermal treatment or pretreatment with an ionic liquid. The enzyme composition of the present composition acts synergistically on the cellulose material in which the composite form is relaxed to some extent, and the decomposition activity of cellulose can be enhanced.

(セルラーゼ組成物の生産方法)
本組成物の生産方法は特に限定されない。例えば、各種酵素をそれぞれ準備し混合してもよいし、2以上の酵素を共発現する形質転換体を培養して得られる培養上清等の培養物から製造する形態であってもよい。さらに、これらを適宜組み合わせる形態であってもよい。
(Method for producing cellulase composition)
The production method of the present composition is not particularly limited. For example, various enzymes may be prepared and mixed, respectively, or may be produced from a culture such as a culture supernatant obtained by culturing a transformant that co-expresses two or more enzymes. Furthermore, the form which combines these suitably may be sufficient.

これらの各種酵素は、公知のタンパク質合成方法あるいは遺伝子工学的に合成できる。例えば、適当な宿主微生物に上記酵素をコードする遺伝子を導入して形質転換した形質転換体で発現させることができる。こうした遺伝子は、例えば、特定の酵素をコードする塩基配列に基づいて設計したプライマーを用いて、所定の酵母から抽出したDNA、各種cDNAライブラリー又はゲノムDNAライブラリー等由来の核酸を鋳型としたPCR増幅を行うことにより、核酸断片として得ることができる。また、上記ライブラリー等由来の核酸を鋳型とし、各種酵素の遺伝子の一部であるDNA断片をプローブとしてハイブリダイゼーションを行うことにより、核酸断片として得ることができる。あるいは酵素の遺伝子は、化学合成法等の当技術分野で公知の各種の核酸配列合成法によって、核酸断片として合成してもよい。さらにまた、変異を導入した態様の酵素に対応する遺伝子は、例えば、酵素のアミノ酸配列をコードするDNAを、慣用の突然変異誘発法、部位特異的変異法、エラープローンPCRを用いた分子進化的手法等によって改変することによって取得することができる。このような手法としては、Kunkel法又は Gapped duplex法等の公知手法又はこれに準ずる方法が挙げられ、例えば部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入用キット(例えばMutant-K(タカラバイオ社製)やMutant-G(TAKARA社製))などを用いて、あるいは、TAKARA社のLA PCR in vitro Mutagenesis シリーズキットを用いて変異が導入される。そのほか、当業者であれば、Molecular Cloning(Sambrook, J. et al., Molecular Cloning :a Laboratory Manual 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, 10 Skyline Drive Plainview, NY (1989))等を参照することにより、酵素について開示される塩基配列等に基づいて、各種態様の遺伝子を取得することができる。   These various enzymes can be synthesized by known protein synthesis methods or genetic engineering. For example, it can be expressed in a transformant obtained by introducing a gene encoding the above enzyme into a suitable host microorganism. Such genes are, for example, PCR using primers extracted based on a base sequence encoding a specific enzyme and using DNA extracted from a predetermined yeast, nucleic acids derived from various cDNA libraries or genomic DNA libraries as a template. By performing amplification, it can be obtained as a nucleic acid fragment. Further, it can be obtained as a nucleic acid fragment by performing hybridization using a nucleic acid derived from the above-mentioned library or the like as a template and a DNA fragment which is a part of a gene of various enzymes as a probe. Alternatively, an enzyme gene may be synthesized as a nucleic acid fragment by various nucleic acid sequence synthesis methods known in the art such as chemical synthesis methods. Furthermore, the gene corresponding to the enzyme of the embodiment into which the mutation has been introduced may be, for example, a DNA that encodes the amino acid sequence of the enzyme by molecular mutation using conventional mutagenesis, site-directed mutagenesis, or error-prone PCR. It can be obtained by modifying it by a technique or the like. Examples of such methods include known methods such as the Kunkel method or the Gapped duplex method, or a method similar thereto, such as a mutation introduction kit (for example, Mutant-K (Takara Bio Inc.) using site-directed mutagenesis). Or Mutant-G (manufactured by TAKARA)), or the TAKARA LA PCR in vitro Mutagenesis series kit. In addition, those skilled in the art should refer to Molecular Cloning (Sambrook, J. et al., Molecular Cloning: a Laboratory Manual 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, 10 Skyline Drive Plainview, NY (1989)). Thus, various types of genes can be obtained based on the nucleotide sequence disclosed for the enzyme.

各種態様の酵素を遺伝子工学的に取得するための形質転換体を得るのにあたり、既出のMolecular Cloning等に記載されている方法を適宜参照し、従来公知の各種方法、例えば、トランスフォーメーション法や、トランスフェクション法、接合法、プロトプラスト法、エレクトロポレーション法、リポフェクション法、酢酸リチウム法等を用いることができる。   In obtaining transformants for genetic engineering of various aspects of the enzyme, appropriately refer to the methods described in the aforementioned Molecular Cloning, etc., various conventionally known methods such as transformation methods, Transfection methods, conjugation methods, protoplast methods, electroporation methods, lipofection methods, lithium acetate methods and the like can be used.

上記形質転換体の宿主は、特に限定しないで、各種原核微生物や真核微生物を用いることができるが、遺伝子組み換え系と発酵技術の確立した酵母や麹菌を好ましく用いることができる。宿主がBGLを産生するものである場合、その発現が抑制されていてもよい。すなわち、内在性BGL遺伝子を有するが当該遺伝子が破壊されている宿主を用いるか、あるいは内在性BGL遺伝子を有しない宿主(例えば、後述するセルラーゼ非生産微生物など)を用いることができる。BGLは、既に説明したように、生産物阻害によりセルロース分解を抑制するからである。こうした形質転換体は、本組成物、特に、セルロースをオリゴマーにまで低分子化するための本組成物用として好ましい。特定遺伝子の破壊は、当業者であれば適宜実施できる。   The host of the transformant is not particularly limited, and various prokaryotic microorganisms and eukaryotic microorganisms can be used. However, yeasts and koji molds that have established a genetic recombination system and fermentation technology can be preferably used. When a host produces BGL, its expression may be suppressed. That is, a host that has an endogenous BGL gene but the gene has been destroyed can be used, or a host that does not have an endogenous BGL gene (for example, a cellulase-nonproducing microorganism described later) can be used. This is because BGL suppresses cellulose degradation by inhibiting the product as already described. Such a transformant is preferable for the present composition, particularly for the present composition for reducing the molecular weight of cellulose to an oligomer. Those skilled in the art can appropriately destroy the specific gene.

宿主は、セルラーゼ非生産微生物を用いることが好ましい。セルラーゼ非生産微生物とは、セルラーゼ遺伝子をゲノム上に有していない微生物のほか、当該遺伝子を有していてもその発現量及び発現形態(発現が誘導される条件など)を考慮すると、実質的にセルラーゼを生産していないといえる程度の微生物が包含される。セルラーゼ非生産微生物は、外来遺伝子として導入するCBHやEGの発現量を調節して高発現させやすいという利点がある。すなわち、好適な組合せ以外のセルラーゼが生産されないため、本明細書において意図する、セルロースの分解に好適なセルラーゼのみをできるだけ多く発現させることができる。こうした形質転換体は、強力な相乗効果を発揮可能なセルラーゼ組成物の製造に有利である。   The host is preferably a cellulase non-producing microorganism. A cellulase non-producing microorganism is a substance that does not have a cellulase gene on its genome, and even if it has such a gene, its expression level and expression form (conditions for inducing expression, etc.) are considered substantially. To the extent that it can be said that cellulase is not produced. Cellulase non-producing microorganisms have the advantage that they are easily expressed at high levels by adjusting the expression level of CBH or EG introduced as a foreign gene. That is, since no cellulase other than the preferred combination is produced, only the cellulase suitable for the degradation of cellulose intended in the present specification can be expressed as much as possible. Such a transformant is advantageous for producing a cellulase composition capable of exerting a strong synergistic effect.

セルラーゼ非生産微生物としては、例えば、Saccharomyces cerevisiae等のSaccharomyces属の酵母、Schizosaccharomyces pombe,等のSchizosaccharomyces属の酵母、Candida shehatae等のCandida属の酵母、Pichia stipitis等のPichia属の酵母、Hansenula属の酵母、Trichosporon属の酵母、Brettanomyces属の酵母、Pachysolen属の酵母、Yamadazyma属の酵母、Kluyveromyces marxianus, Kluveromyces lactis等のKluveromyces属の酵母が挙げられる。酵母は、セルラーゼ遺伝子をゲノム上に有していない微生物である。   Examples of microorganisms that do not produce cellulase include yeasts of the genus Saccharomyces such as Saccharomyces cerevisiae, yeasts of the genus Schizosaccharomyces such as Schizosaccharomyces pombe, yeasts of the genus Candida such as Candida shehatae, yeasts of the genus Pichia such as Pichia stipitis, yeasts of the genus Pichia such as Hansenula And yeast of the genus Trichosporon, yeast of the genus Brettanomyces, yeast of the genus Pachysolen, yeast of the genus Yamadazyma, yeast of the genus Kluveromyces such as Kluyveromyces marxianus, Kluveromyces lactis. Yeast is a microorganism that does not have a cellulase gene on its genome.

セルラーゼ非生産微生物としては、また、Aspergillus oryzaeなどの工業的に利用されている各種麹菌を用いることが好ましい。また、Aspergillus oryzaeを始めとするAspergillus 属菌としては、Aspergillus aculeatus、Aspergillus niger、Aspergillus oryzae、Aspergillus awamori、Aspergillus nidulans、Aspergillus kawachi、Aspergillus saitoi等が挙げられる。麹菌は、セルラーゼ遺伝子をゲノム上に有してはいるが、その発現が抑制されているか特殊な誘導条件下において発現されるに過ぎない微生物である。したがって、本明細書に開示されるセルラーゼを生産するにあたって、麹菌の内在性のセルラーゼ遺伝子の発現の影響が実質的にない。なお、条件によって内在性セルラーゼ遺伝子が発現する場合であっても必要に応じて内在性セルラーゼ遺伝子を破壊すればよい。   As the cellulase non-producing microorganism, it is preferable to use various koji molds used industrially such as Aspergillus oryzae. Examples of the genus Aspergillus including Aspergillus oryzae include Aspergillus aculeatus, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus awamori, Aspergillus nidulans, Aspergillus kawachi, Aspergillus saitoi and the like. Neisseria gonorrhoeae are microorganisms that have a cellulase gene on the genome but whose expression is suppressed or only expressed under special inducing conditions. Therefore, in producing the cellulase disclosed herein, there is substantially no influence of the expression of the endogenous cellulase gene of Neisseria gonorrhoeae. Even if the endogenous cellulase gene is expressed depending on the conditions, the endogenous cellulase gene may be destroyed as necessary.

このように、本明細書に開示されるセルラーゼ等を生産する形質転換体においては、本明細書における開示において好適とされる組合せ以外の内在性のセルラーゼ遺伝子の発現が抑制されていることが好ましいが、本明細書に開示されるセルラーゼ等の組み合わせの相乗効果を阻害しない範囲で当該遺伝子の発現は許容される。   Thus, in the transformant producing cellulase and the like disclosed in the present specification, it is preferable that the expression of endogenous cellulase genes other than the combinations suitable in the present disclosure is suppressed. However, the expression of the gene is allowed as long as it does not inhibit the synergistic effect of the combination such as cellulase disclosed in the present specification.

上記形質転換体においては、こうした組合せのセルラーゼ等を細胞内に発現するようにしてもよいし、細胞表層に保持する又は細胞外に分泌するように構築してもよい。細胞表層に保持する形態又は細胞外に分泌する形態であれば、形質転換体又は培養上清をそのままセルラーゼ組成物として利用できる。細胞外に分泌する形態は、培養上清から酵素を取得するのにも有利である。   In the above transformant, such a combination of cellulase and the like may be expressed intracellularly, or may be constructed so as to be retained on the cell surface or secreted extracellularly. The transformant or the culture supernatant can be directly used as a cellulase composition as long as the form is retained on the cell surface or secreted to the outside of the cell. The form secreted extracellularly is also advantageous for obtaining the enzyme from the culture supernatant.

本明細書に開示されるセルラーゼの生産方法の一態様として、セルラーゼ等のタンパク質の生産方法であって、1又は2以上のタンパク質をコードする遺伝子をセルラーゼ非生産微生物に導入してセルラーゼ非生産微生物で前記酵素を生産する工程、を備える態様が挙げられる。セルラーゼ非生産微生物は、外来タンパク質を生産するための良好な宿主となりうる。特に、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチン分解酵素など植物細胞壁の構成成分を代謝するセルロース生産生物由来のタンパク質の生産に好適であり、なかでも、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ及びペクチン分解酵素等のセルロースの分解に寄与するタンパク質であることが好ましい。セルロース生産微生物としては、特に限定しないが、例えば、P. chrysosporium、B. subtilisやO. sativa等が挙げられる。また、発現に好適なセルラーゼの種類は特に限定しないが、GHF6、GHF7に属するCBH、GHF5、9、12等に属するEGのほか、キシラナーゼが挙げられる。例えば、P. chrysosporium由来のGHF6又は7に属するCBH I、CBH II、B. subtilis由来のグルクロノキシランキシラノヒドロラーゼ、GHF9に属するO. sativa由来のEG、GHF12に属するP. chrysosporium由来のEGが挙げられる。   One aspect of the method for producing cellulase disclosed in the present specification is a method for producing a protein such as cellulase, in which a gene encoding one or more proteins is introduced into a cellulase-nonproducing microorganism, And the step of producing the enzyme. Cellulase non-producing microorganisms can be good hosts for producing foreign proteins. It is particularly suitable for the production of cellulose-derived organism-derived proteins that metabolize plant cell wall components such as cellulase, hemicellulase, and pectin-degrading enzyme, and in particular contributes to the degradation of cellulose such as cellulase, hemicellulase, and pectin-degrading enzyme. It is preferable that it is a protein. The cellulose-producing microorganism is not particularly limited, and examples thereof include P. chrysosporium, B. subtilis and O. sativa. Moreover, although the kind of cellulase suitable for expression is not particularly limited, xylanase can be mentioned in addition to EGH belonging to GHF6, GHF7, EG belonging to GHF5, 9, 12, and the like. For example, there are CBH I, CBH II belonging to P. chrysosporium-derived GHF6 or 7, glucuronoxylan xylanohydrolase derived from B. subtilis, EG derived from O. sativa belonging to GHF9, and EG derived from P. chrysosporium belonging to GHF12. Can be mentioned.

セルラーゼ非生産微生物としては、すでに説明した微生物を使用できるが、Aspergillus属菌や酵母を用いることが好ましい。本生産方法によれば、Aspergillus属菌を宿主とするために、外来性のセルラーゼを効率的に生産することができる。また、上記各種の属に由来するタンパク質は、そのままのコドンではAspergillus属菌における生産量が少ないが、宿主Aspergillus 属のコドン使用頻度に基づき、使用頻度の高いコドンをGC含量やATGC比率を調製しつつ用いることでその生産量を顕著に高めることができる。Aspergillus属のコドン使用頻度は、宿主となるAspergillus 属菌に適合したものを用いることが好ましい。例えば、Aspergillus oryzaeについては、財団法人かずさディー・エヌ・エー研究所の遺伝暗号使用頻度データベース(Codon Usage Database)のサイト(http://www.kazusa.or.jp/codon/)において開示されるものを用いることができる。また、   As the cellulase non-producing microorganisms, the microorganisms already described can be used, but Aspergillus bacteria and yeasts are preferably used. According to this production method, an exogenous cellulase can be efficiently produced in order to use Aspergillus bacteria as a host. In addition, although the proteins derived from the above various genera have a small amount of production in Aspergillus genus with the codons as they are, the GC content and the ATGC ratio are adjusted for the frequently used codons based on the codon usage of the host Aspergillus genus. The production amount can be remarkably increased by using it. As for the codon usage frequency of the genus Aspergillus, it is preferable to use a codon suitable for Aspergillus genus bacteria as a host. For example, Aspergillus oryzae is disclosed on the site of the Codon Usage Database (http://www.kazusa.or.jp/codon/) of the Kazusa DNA Laboratory Things can be used. Also,

以上のことから、本明細書に開示されるセルラーゼ非生産微生物の形質転換体の一態様として、以下の外来タンパク質;Phanerochaete属に由来するGHF6に属する1又は2以上のCBH等のセルラーゼ、Phanerochaete属に由来するGHF7に属する1又は2以上のCBH等のセルラーゼ、Phanerochaete属に由来するGHF12に属する1又は2以上のEG等のセルラーゼ、Oryza属に由来するGHF9に属するEG等のセルラーゼ、及びBacillus属に由来するヘミセルラーゼからなる群から選択される1又は2以上のタンパク質をコードする遺伝子を発現するための発現ベクターで形質転換された形質転換体が提供される。前記セルラーゼ非生産微生物は酵母であってもよく、Aspergillus属菌であってもよい。Aspergillus属菌とのとき、Aspergillus属菌におけるコドン使用頻度に基づき、高い使用頻度のコドンを用いて改変した遺伝子を発現するための発現ベクターを用いて形質転換して得られる、形質転換体とすることが好ましい。   From the above, as an embodiment of the transformant of the cellulase non-producing microorganism disclosed in the present specification, the following foreign protein: one or two or more cellulases such as CBH belonging to GHF6 derived from the genus Phanerochaete, the genus Phanerochaete Cellulase such as 1 or 2 or more CBH belonging to GHF7 derived from genus, Cellulase such as 1 or 2 or more EG belonging to GHF12 derived from genus Phanerochaete, Cellulase such as EG belonging to GHF9 derived from genus Oryza, and Bacillus genus A transformant transformed with an expression vector for expressing a gene encoding one or more proteins selected from the group consisting of hemicellulases derived from is provided. The cellulase non-producing microorganism may be a yeast or an Aspergillus genus. When using Aspergillus sp., Transformants obtained by transforming with expression vectors for expressing modified genes using codons with high usage frequency based on codon usage in Aspergillus sp. It is preferable.

(セルロースの低分子化物の生産方法)
本明細書に開示される、セルロースの低分子化物の生産方法は、本明細書に開示されるセルラーゼ組成物を用いて、セルロースを分解する工程、を備えることができる。本方法によれば、効率的にセルロースを低分子化し、セルロースオリゴマー又はグルコースを生産できる。なお、グルコースまで低分子化するには、β−グルコシダーゼを用いることが好ましい。
(Production method of cellulose low molecular weight product)
The method for producing a low molecular weight product of cellulose disclosed in the present specification can comprise a step of decomposing cellulose using the cellulase composition disclosed in the present specification. According to this method, it is possible to efficiently reduce the molecular weight of cellulose and produce cellulose oligomers or glucose. In addition, it is preferable to use β-glucosidase to reduce the molecular weight to glucose.

低分子化工程においてセルロースを効率的にセルロースオリゴマーにまで分解するには、BGLの実質的な非存在下でセルロースを分解することが好ましい。こうすることで、BGLによる生産物阻害の影響を回避又は抑制できる。なお、「BGLの実質的な非存在下」とは、BGLが存在しないほか、BGLによる生産物阻害を回避又は抑制できる範囲でBGLが存在していてもよい、ことを意味している。セルロースオリゴマーを得るためには、BGLはこの酵素反応系内に存在しないことが好ましい。   In order to efficiently decompose cellulose into cellulose oligomers in the molecular weight reduction step, it is preferable to decompose cellulose in the substantial absence of BGL. By carrying out like this, the influence of the product inhibition by BGL can be avoided or suppressed. Note that “in the substantial absence of BGL” means that BGL may be present within a range in which BGL is not present and product inhibition by BGL can be avoided or suppressed. In order to obtain a cellulose oligomer, it is preferable that BGL does not exist in this enzyme reaction system.

低分子化工程は、BGLの非存在下、BGLを実質的に含まない本組成物を用いて得られた分解産物に対して、BGLを供給して分解する工程とすることができる。こうすることで、効率的にセルロースをグルコースにまで分解できる。   The molecular weight reduction step can be a step in which BGL is supplied and decomposed with respect to a decomposition product obtained using the present composition substantially free of BGL in the absence of BGL. By doing so, cellulose can be efficiently decomposed into glucose.

本発明の生産方法で用いる本組成物に含有する各酵素の組み合わせは、本組成物として提供されていてもよいし、こうした酵素を細胞外に分泌発現(細胞表層提示形態を含む)する1又は2以上の形質転換体の組み合わせとして提供されていてもよいし、これらの組み合わせで提供されていてもよい。形質転換体は、2以上の酵素を共発現するものであってもよい。   The combination of each enzyme contained in the present composition used in the production method of the present invention may be provided as the present composition, or secrete and express such enzymes extracellularly (including cell surface display form) 1 or A combination of two or more transformants may be provided, or a combination thereof may be provided. The transformant may co-express two or more enzymes.

セルロースは、セルロース以外の併存成分を含むセルロース含有材料の形態であってもよい。また、セルロースは、水熱処理やイオン液体による前処理が施されていてもよい。   The cellulose may be in the form of a cellulose-containing material containing a coexisting component other than cellulose. Cellulose may be pretreated with hydrothermal treatment or ionic liquid.

(有用物質生産方法)
本明細書に開示される、微生物の発酵により有用物質を生産する方法であって、少なくとも、本組成物を用いて、セルロースを前記微生物が利用可能な炭素源にまで分解する工程と、前記炭素源を前記微生物により発酵して前記有用物質を生産する工程と、を備えることができる。本生産方法によれば、セルロースの分解に好適な組み合わせの組成物によってセルロースが効率的に分解されるため、低コストで糖化工程を実施でき、その結果、低コストでセルロースから有用物質を生産できる。
(Useful substance production method)
Disclosed herein is a method for producing a useful substance by fermentation of a microorganism, wherein at least the composition is used to decompose cellulose to a carbon source usable by the microorganism, and the carbon And fermenting a source with the microorganism to produce the useful substance. According to this production method, since cellulose is efficiently decomposed by a composition suitable for the decomposition of cellulose, a saccharification step can be performed at low cost, and as a result, useful substances can be produced from cellulose at low cost. .

上記分解工程は、セルロースをオリゴマーまで低分子化する場合には、BGLの実質的な非存在下で実施すればよい。一方、すでに説明したように、グルコースにまで低分子化する場合には、BGLの存在下に実施する。なお、後述するように、有用物質の生産工程において、BGLを表層提示する酵母等を用いる場合、分解工程では、BGLの実質的な非存在下で実施することが好ましい。なお、上記分解工程は、本明細書に開示されるセルロースの低分子化物の生産方法における分解工程における各種態様を包含する。   The decomposition step may be performed in the substantial absence of BGL when cellulose is reduced to an oligomer. On the other hand, as already explained, when the molecular weight is reduced to glucose, it is carried out in the presence of BGL. As will be described later, when yeast or the like that displays BGL on the surface is used in the production process of useful substances, the decomposition process is preferably carried out in the substantial absence of BGL. In addition, the said decomposition | disassembly process includes the various aspects in the decomposition | disassembly process in the production method of the low molecular weight thing of the cellulose disclosed by this specification.

上記有用物質の生産工程で用いる微生物は、特に限定しないが、酵母などのエタノール生産微生物や乳酸菌などの有機酸生産微生物が挙げられる。これらはいずれも人工的に取得された微生物であってもよい。例えば、グルコースからの代謝系の1種又は2種以上の酵素を遺伝子組換えにより置換、追加等して得られる本来の代謝物でない化合物を産生可能に遺伝子工学的に改変したものであってもよい。このような微生物を用いることで、例えば、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の生産、プラスチック・化成品原料を生産するなどのバイオリファイナリー技術に適用できる。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。上記したように、バイオリファイナリー技術全般にわたる物質を対象とすることができる。なお、本明細書において、「有機酸」とは、酸性を示す有機化合物であって、遊離の酸あるいはその塩である。「有機酸」が備える酸性基としては、カルボンキシル基であることが好ましい。このような「有機酸」としては、乳酸、酪酸、酢酸、ピルビン酸、コハク酸、ギ酸、リンゴ酸、クエン酸、マロン酸、プロピオン酸、アスコルビン酸、アジピン酸などが挙げられる。これらの「有機酸」は、D体、L体のほか、DL体であってもよい。「有機酸」は好ましくは、乳酸である。   The microorganism used in the production process of the useful substance is not particularly limited, and examples thereof include ethanol-producing microorganisms such as yeast and organic acid-producing microorganisms such as lactic acid bacteria. Any of these may be artificially obtained microorganisms. For example, it may be genetically engineered so that it can produce a compound that is not the original metabolite obtained by replacing or adding one or more enzymes in the metabolic system from glucose by genetic recombination. Good. By using such microorganisms, for example, biochemicals such as the production of fine chemicals (coenzyme Q10, vitamins and their raw materials, etc.) by adding an isoprenod synthesis pathway, the production of glycerin by modification of glycolysis, and the raw materials for plastics and chemical products. Applicable to refinery technology. Although it does not specifically limit as a useful substance, The thing which can produce | generate microorganisms using glucose is preferable. As noted above, materials across biorefinery technology can be targeted. In the present specification, the “organic acid” is an organic compound that exhibits acidity, and is a free acid or a salt thereof. The acidic group included in the “organic acid” is preferably a carbonoxyl group. Examples of such “organic acids” include lactic acid, butyric acid, acetic acid, pyruvic acid, succinic acid, formic acid, malic acid, citric acid, malonic acid, propionic acid, ascorbic acid, and adipic acid. These “organic acids” may be DL form in addition to D form and L form. The “organic acid” is preferably lactic acid.

上記有用物質の生産工程で用いる微生物は、上記組成物によるセルロースに由来する部分分解物を炭素源として利用可能にBGLを細胞外に発現する微生物であることが好ましい。こうすることで、該有用物質の生産工程を、上記分解工程を同一工程として実施できる。すなわち、糖化と発酵とを同一工程で実施できる。グルコースによる生産物阻害を回避して、効率的にセルロースを糖化しつつ発酵して微生物によって有用物質を生産できる。BGLを細胞外に発現する微生物は、好ましくはBGLを細胞表層提示している。またセルロースに由来する部分分解物は、セルロースのオリゴマーやセロビオースが挙げられる。   The microorganism used in the production process of the useful substance is preferably a microorganism that expresses BGL extracellularly so that a partial degradation product derived from cellulose by the composition can be used as a carbon source. By carrying out like this, the production process of this useful substance can be implemented as the same decomposition process. That is, saccharification and fermentation can be performed in the same process. By avoiding product inhibition by glucose, it is possible to produce useful substances by microorganisms by fermentation while efficiently saccharifying cellulose. The microorganism that expresses BGL extracellularly preferably presents BGL on the cell surface. Examples of the partially decomposed product derived from cellulose include cellulose oligomers and cellobiose.

以下、本発明を、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下に述べる遺伝子組換え操作は既出のMolecular Cloningに従い行った。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these Examples. The gene recombination operation described below was performed according to the previously described Molecular Cloning.

(麹菌発現プラスミドの構築)
<niaD遺伝子の大腸菌ベクターへの組み込み>
麹菌Aspergillus oryzae由来の硝酸還元酵素遺伝子niaD(配列番号20)をPst I-Hind III 断片となるように、プライマーA(配列番号21)と、プライマーB(配列番号22)を用いて麹菌ゲノムDNAを鋳型としてLA-Taq(タカラバイオ社)を用いてよりPCR(96℃(5分間)を1サイクル、96℃(20秒間)、60℃(30秒間)及び72℃(5分間)を30サイクル、72℃(7分間)を1サイクル)により増幅した。
(Construction of Neisseria gonorrhoeae expression plasmid)
<Incorporation of niaD gene into E. coli vector>
Aspergillus genomic DNA is obtained using primer A (SEQ ID NO: 21) and primer B (SEQ ID NO: 22) so that the nitrate reductase gene niaD (SEQ ID NO: 20) derived from Aspergillus oryzae becomes a Pst I-Hind III fragment. Using LA-Taq (Takara Bio Inc.) as a template, PCR (96 ° C (5 minutes) for 1 cycle, 96 ° C (20 seconds), 60 ° C (30 seconds) and 72 ° C (5 minutes) for 30 cycles, Amplification was performed at 72 ° C. (7 minutes).

得られたPCR増幅産物を制限酵素Pst I-Hind IIIを用いて37℃で処理後、アガロースゲル電気泳動で切り出した。切り出しは、QIAquick Gel Extraction Kit(QIAGEN社)を用いた。大腸菌プラスミドpUC119(タカラバイオ社)にDNA ligation Kit(タカラバイオ社)を用いてライゲーションし、大腸菌(E. coli)JM109株に形質転換した。その結果、niaDマーカーがサブクロニーニングされたプラスミドpNIA2を得た。プラスミドpNIA2は、PstI、SalI部位の両方に遺伝子をunique siteとして遺伝子を導入できるように構成されている。   The obtained PCR amplification product was treated with the restriction enzyme Pst I-Hind III at 37 ° C. and then cut out by agarose gel electrophoresis. For the cutting, QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN) was used. E. coli plasmid pUC119 (Takara Bio Inc.) was ligated using DNA ligation Kit (Takara Bio Inc.) and transformed into E. coli JM109 strain. As a result, plasmid pNIA2 in which the niaD marker was subcloned was obtained. The plasmid pNIA2 is constructed so that the gene can be introduced into both PstI and SalI sites using the gene as a unique site.

<glaBターミネーターの組み込み>
麹菌由来glaBターミネーター(配列番号23)の遺伝子のpNI2への挿入を試みた。プライマーC(配列番号24)とプライマーD(配列番号25)とを用いて、麹菌ゲノムのDNAを鋳型としてLA-Taq(タカラバイオ社)を用いてよりPCR(96℃(5分間)を1サイクル、96℃(20秒間)、60℃(30秒間)及び72℃(5分間)を30サイクル、72℃(7分間)を1サイクル)により増幅した。
<Incorporation of glaB terminator>
An attempt was made to insert the gene of gonococcal glaB terminator (SEQ ID NO: 23) into pNI2. One cycle of PCR (96 ° C. (5 minutes)) using LA-Taq (Takara Bio Inc.) using Primer C (SEQ ID NO: 24) and Primer D (SEQ ID NO: 25) and DNA of Aspergillus genome as a template , 96 ° C. (20 seconds), 60 ° C. (30 seconds) and 72 ° C. (5 minutes) by 30 cycles, and 72 ° C. (7 minutes) by 1 cycle).

得られたPCR増幅産物を制限酵素SalI-XhoIを用いて37℃で処理後、アガロースゲル電気泳動で切り出した。切り出しは、QIAquick Gel Extraction Kit(QIAGEN社)を用いた。大腸菌プラスミドpNIA2のSalI部位にDNA ligation Kit(タカラバイオ社)を用いてライゲーションし、大腸菌(E. coli)JM109株に形質転換した。その結果、slaBターミネーターがサブクロニーニングされたプラスミドpNIATを得た。プラスミドpNIATは、PstI、SalI部位の両方に遺伝子をunique siteとして遺伝子を導入できるように構成されている。   The obtained PCR amplification product was treated with the restriction enzyme SalI-XhoI at 37 ° C. and then cut out by agarose gel electrophoresis. For the cutting, QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN) was used. The SalI site of E. coli plasmid pNIA2 was ligated using DNA ligation Kit (Takara Bio Inc.) and transformed into E. coli JM109 strain. As a result, plasmid pNIAT in which the slaB terminator was subcloned was obtained. The plasmid pNIAT is constructed so that the gene can be introduced into both PstI and SalI sites as a unique site.

<sodMプロモーターの組み込み>
麹菌由来のsodMプロモーター(配列番号26)の遺伝子のpNIA2への挿入を試みた。プライマーE(配列番号27)とプライマーF(配列番号28)とを用いて、麹菌ゲノムのDNAを鋳型としてLA-Taq(タカラバイオ社)を用いてよりPCR(96℃(5分間)を1サイクル、96℃(20秒間)、60℃(30秒間)及び72℃(5分間)を30サイクル、72℃(7分間)を1サイクル)により増幅した。
<Incorporation of sodM promoter>
An attempt was made to insert a gene of the sodM promoter (SEQ ID NO: 26) derived from Aspergillus into pNIA2. One cycle of PCR (96 ° C. (5 minutes)) using LA-Taq (Takara Bio Inc.) using Primer E (SEQ ID NO: 27) and Primer F (SEQ ID NO: 28), and DNA of Aspergillus genome as a template , 96 ° C. (20 seconds), 60 ° C. (30 seconds) and 72 ° C. (5 minutes) by 30 cycles, and 72 ° C. (7 minutes) by 1 cycle).

得られたPCR増幅産物を制限酵素SalI-PstIを用いて37℃で処理後、アガロースゲル電気泳動で切り出した。切り出しは、QIAquick Gel Extraction Kit(QIAGEN社)を用いた。大腸菌プラスミドpNIATのPstI-SalI部位にDNA ligation Kit(タカラバイオ社)を用いてライゲーションし、大腸菌(E. coli)JM109株に形質転換した。その結果、sodMターミネーターがサブクロニーニングされたプラスミドpNMBを得た。プラスミドpNMBは、SalI部位に麹菌で発現させたいタンパク質をコードする遺伝子をunique siteとして遺伝子を導入できるように構成されている。   The obtained PCR amplification product was treated with the restriction enzyme SalI-PstI at 37 ° C. and then cut out by agarose gel electrophoresis. For the cutting, QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN) was used. The PstI-SalI site of the E. coli plasmid pNIAT was ligated using a DNA ligation Kit (Takara Bio Inc.) and transformed into E. coli JM109 strain. As a result, a plasmid pNMB in which the sodM terminator was subcloned was obtained. Plasmid pNMB is constructed such that a gene encoding a protein to be expressed in Aspergillus oryzae can be introduced into SalI site as a unique site.

<目的遺伝子の組込み>
(1)ベクターの調製
pNMBを制限酵素SalIを用いて37℃で処理後、dNTPを最終10mMとなるように添加してT4DNAポリメラーゼ(タカラバイオ社)を用いて37℃で1時間処理した。さらに、バクテリア由来のアルカリホスファターゼ(タカラバイオ社)を用いて50℃で30分反応させた。得られた反応物をPCRクリーンアップカラム(プロメガ社)で処理溶出させベクターとした。
(2)インサートの調製
表1に示す麹菌で発現させたいタンパク質をコードする遺伝子を目的遺伝子として、上記ベクターにサブクローニングするインサートとした。目的遺伝子の開始コドンから下流30bpのセンス鎖のプライマー(5’末端をリン酸化)と、目的遺伝子の終止コドンから上流30bpのアンチセンス鎖のプライマー(5’末端をリン酸化)を用いて、目的遺伝子の起源生物由来のゲノムDNAを鋳型として、pfu Taqポリメラーゼ(東洋紡績)を用いてPCR(96℃(5分間)を1サイクル、96℃(20秒間)、60℃(30秒間)及び72℃(5分間)を30サイクル、72℃(7分間)を1サイクル)により増幅した。得られたPCR断片を、PCRクリーンアップカラム(プロメガ社)で処理溶出させ、インサートとした。
<Incorporation of target gene>
(1) Preparation of vector
After treating pNMB with restriction enzyme SalI at 37 ° C., dNTP was added to a final concentration of 10 mM and treated with T4 DNA polymerase (Takara Bio) at 37 ° C. for 1 hour. Furthermore, it was made to react at 50 degreeC for 30 minutes using alkaline phosphatase derived from bacteria (Takara Bio Inc.). The obtained reaction product was processed and eluted with a PCR cleanup column (Promega) to obtain a vector.
(2) Preparation of Insert The gene encoding the protein to be expressed in Aspergillus oryzae shown in Table 1 was used as an insert for subcloning into the above vector. Using the primer of the sense strand 30 bp downstream from the start codon of the target gene (phosphorylation at the 5 ′ end) and the primer of the antisense strand 30 bp upstream from the stop codon of the target gene (phosphorylation at the 5 ′ end) PCR (96 ° C. (5 minutes), 1 cycle, 96 ° C. (20 seconds), 60 ° C. (30 seconds) and 72 ° C. using pfu Taq polymerase (Toyobo Co., Ltd.) using genomic DNA derived from the gene origin organism as a template. (5 minutes) for 30 cycles and 72 ° C. (7 minutes) for 1 cycle). The obtained PCR fragment was processed and eluted with a PCR cleanup column (Promega) to obtain an insert.

Figure 2011182675
Figure 2011182675

(3)ベクターとインサートのライゲーション
モル数でベクター:インサート=1:20となるように添加して、DNA ligation Kit(タカラバイオ社)を用いてライゲーションし、大腸菌(E. coli)JM109株に形質転換した。形質転換体からプラスミドを調製し、目的遺伝子の読み枠がsodMプロモーターと正方向にサブクローニングされた遺伝子断片を目的遺伝子発現プラスミドとして調製した。
(3) Ligation of vector and insert Add in a molar ratio of vector: insert = 1: 20, ligate using DNA ligation Kit (Takara Bio), and transform into E. coli JM109 strain. Converted. A plasmid was prepared from the transformant, and a gene fragment in which the reading frame of the target gene was subcloned in the forward direction with the sodM promoter was prepared as a target gene expression plasmid.

(目的遺伝子発現株の調製)
本実施例では、表1に示す酵素遺伝子発現株を作成した。定法であるPEG-カルシウム法(Mol. Gen. Genet., 218, 99-104(1989))により、上記目的遺伝子発現プラスミドを用いて、A. oryzaeのniaD変異株式会社(独立行政法人産業科学総合技術研究所特許生物寄託センターにFERM P-17707として寄託されている。)を形質転換した。硝酸を単一窒素源とするツアペクドックス(Czapek-Dox)培地(2%グルコース、0.1%リン酸1水素2カリウム、0.05%塩化カリウム、0.05%硫酸マグネシウム、0.001%硫酸鉄、0.3%硝酸ナトリウム)で生育できる株を選択することにより、目的遺伝子発現プラスミドを保持する形質転換体を複数得た。
(Preparation of target gene expression strain)
In this example, enzyme gene expression strains shown in Table 1 were prepared. A. oryzae niaD Mutant Co., Ltd. (Independent Administrative Institution, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) It has been deposited as FERM P-17707 at the Research Institute Patent Biological Deposit Center). Czapek-Dox medium using nitric acid as a single nitrogen source (2% glucose, 0.1% dipotassium hydrogen phosphate, 0.05% potassium chloride, 0.05% magnesium sulfate, 0.001 By selecting a strain capable of growing in (iron sulfate, 0.3% sodium nitrate), a plurality of transformants carrying the target gene expression plasmid were obtained.

(目的遺伝子産物の調製)
実施例2で作製した酵素遺伝子を発現する形質転換体を、ポテトデキストロース培地で胞子形成させ、滅菌水で胞子を回収した。500ml容三角フラスコに入った100mlGPY液体培地(2%グルコース、1%ポリペプトン、0.5%イーストエキストラクト、0.1%リン酸1水素2カリウム、0.05%硫酸マグネシウム、0.001%硫酸鉄、0.3%硝酸ナトリウム)に最終胞子濃度1×106/mlとなるように、植菌した。30℃で3日間の液体培養で目的遺伝子産物が培地中に分泌発現し、当該培養液を酵素サンプルとした。こうして取得した酵素サンプル液を用いて、SDS−PAGEによるタンパク質発現量の見積もりを行った結果を表2に示す。

Figure 2011182675
(Preparation of target gene product)
The transformant expressing the enzyme gene prepared in Example 2 was sporulated with potato dextrose medium, and the spores were collected with sterile water. 100 ml GPY liquid medium (2% glucose, 1% polypeptone, 0.5% yeast extract, 0.1% dipotassium hydrogen phosphate, 0.05% magnesium sulfate, 0.001% sulfuric acid in a 500 ml Erlenmeyer flask Iron, 0.3% sodium nitrate) was inoculated to a final spore concentration of 1 × 10 6 / ml. The target gene product was secreted and expressed in the medium in liquid culture at 30 ° C. for 3 days, and the culture solution was used as an enzyme sample. Table 2 shows the results of estimating the protein expression level by SDS-PAGE using the enzyme sample solution thus obtained.
Figure 2011182675

(水熱処理後の稲ワラ由来のセルロースの市販酵素製剤と本組成物による分解評価)
200℃で30分間加熱する水熱処理後の稲ワラのセルロース画分に50mM酢酸バッファー(pH5.0)、組成物1を12mg/gバイオマスとなるように加えて、45℃で0〜48時間後に、溶液中のグルコース濃度を液体クロマトグラフィー(HPLC)で測定した。ポジティブコントロールとしては、市販の酵素製剤(Sigma社のセルクラストC2730)を、12mg/gバイオマスとなるように添加したものを用いた。
(組成物1)
GHF6に属するPhanerochaete chrysosporium由来のCBH 5%
GHF7に属するAspergillus niger由来のCBH 50%
GHF5に属するAspergillus oryzae由来のEG 10%
GHF12に属するAspergillus oryzae由来のEG 30%
GHF9に属するOryza sativa由来のEG 5%
(Degradation evaluation of commercially available enzyme preparation of cellulose derived from rice straw after hydrothermal treatment and this composition)
50 mM acetic acid buffer (pH 5.0) and Composition 1 were added to the cellulose fraction of rice straw after hydrothermal treatment heated at 200 ° C. for 30 minutes so as to be 12 mg / g biomass, and after 0 to 48 hours at 45 ° C. The glucose concentration in the solution was measured by liquid chromatography (HPLC). As a positive control, a commercially available enzyme preparation (Sigma Crust C2730 manufactured by Sigma) added to 12 mg / g biomass was used.
(Composition 1)
CBH 5% from Phanerochaete chrysosporium belonging to GHF6
CBH 50% derived from Aspergillus niger belonging to GHF7
10% EG derived from Aspergillus oryzae belonging to GHF5
30% EG from Aspergillus oryzae belonging to GHF12
5% EG from Oryza sativa belonging to GHF9

最終産物としてのグルコースを液体クロマトグラフィーで測定するために、市販酵素製剤にはメーカー推奨量である1/5量のBGL(Novo188)を添加し、オリゴマー化したセルロースをすべてグルコースに変換した。同様に、酵素組成物の反応液にも、同様のBGLを添加して、グルコース量を測定した。糖化結果を図1に示す。図1に示すように、酵素組成物は、市販酵素製剤と同等の糖化効果があることがわかった。   In order to measure glucose as a final product by liquid chromatography, 1/5 amount of BGL (Novo188), which is the manufacturer's recommendation, was added to the commercially available enzyme preparation, and all of the oligomerized cellulose was converted to glucose. Similarly, the same BGL was added to the reaction solution of the enzyme composition, and the amount of glucose was measured. The saccharification result is shown in FIG. As shown in FIG. 1, it was found that the enzyme composition had a saccharification effect equivalent to that of a commercially available enzyme preparation.

(イオン液体処理後のユーカリ由来セルロースの市販酵素製剤と酵素組成物による分解評価)
イオン液体によるユーカリの前処理は、以下の通り行った。イオン液体1-Ethyl-3-methylimidazoliumacetate(以下、[Emim][Ac]と称す)1.0g(関東化学社)をバイアル瓶に採取し、これに30mgのバイオマス試料を加えた。バイオマスとしては、カッターミルで破砕処理した粒径250μgのユーカリ粉末を使用した。上記試料を120℃にて1時間、静置条件下にて処理後、15mlの滅菌水を加え洗浄した。更に10mlの50mM酢酸バッファーpH5.0で洗浄し、以下の実験に用いた。イオン液体処理後のユーカリ由来のセルロース画分に、50mM酢酸バッファーpH5.0、酵素組成物を10mg/gバイオマスとなるように添加し、50℃で0〜24時間の反応後に溶液のグルコース濃度を液体クロマトグラフィーにより測定した。ポジティブコントロールとして、市販酵素製剤(Sigma社のセルクラストC2730)を10mg/gバイオマスとなるように添加したものを用いた。酵素組成物は以下のとおりであった。
(組成物1)
GHF6に属するPhanerochaete chrysosporium由来のCBH 5%
GHF7に属するAspergillus niger由来のCBH 50%
GHF5に属するAspergillus oryzae由来のEG 10%
GHF12に属するAspergillus oryzae由来のEG 30%
GHF9に属するOryza sativa由来のEG 5%
(組成物2)
GHF6に属するPhanerochaete chrysosporium由来のCBH 5%
GHF7に属するAspergillus niger由来のCBH 50%
GHF5に属するTrichoderma reesei由来のEG 40%
GHF9に属するOryza sativa由来のEG 5%
(Degradation evaluation of eucalyptus-derived cellulose after ionic liquid treatment with commercially available enzyme preparation and enzyme composition)
Pretreatment of eucalyptus with ionic liquid was performed as follows. 1.0 g of ionic liquid 1-Ethyl-3-methylimidazoliumacetate (hereinafter referred to as [Emim] [Ac]) (Kanto Chemical Co., Inc.) was collected in a vial, and 30 mg of a biomass sample was added thereto. As biomass, eucalyptus powder having a particle size of 250 μg, which was crushed by a cutter mill, was used. The sample was treated under static conditions at 120 ° C. for 1 hour, and then washed with 15 ml of sterilized water. Further, it was washed with 10 ml of 50 mM acetate buffer pH 5.0 and used for the following experiments. To the cellulose fraction derived from eucalyptus after the ionic liquid treatment, 50 mM acetate buffer pH 5.0, enzyme composition was added to 10 mg / g biomass, and the glucose concentration of the solution was adjusted after reaction at 50 ° C. for 0 to 24 hours. Measured by liquid chromatography. As a positive control, a commercially available enzyme preparation (Sigma Crust C2730 from Sigma) added to 10 mg / g biomass was used. The enzyme composition was as follows.
(Composition 1)
CBH 5% from Phanerochaete chrysosporium belonging to GHF6
CBH 50% derived from Aspergillus niger belonging to GHF7
10% EG derived from Aspergillus oryzae belonging to GHF5
30% EG from Aspergillus oryzae belonging to GHF12
5% EG from Oryza sativa belonging to GHF9
(Composition 2)
CBH 5% from Phanerochaete chrysosporium belonging to GHF6
CBH 50% derived from Aspergillus niger belonging to GHF7
40% EG from Trichoderma reesei belonging to GHF5
5% EG from Oryza sativa belonging to GHF9

最終産物としてグルコースをHPLCにて測定するために、市販酵素製剤には、メーカー推奨量である1/5量のBGL(Novo188)を添加してグルコース量を測定した。同様に、酵素組成物反応液にも、同量のBGL(Novo188)を添加してグルコース量を測定した。結果は、図2に示すように、酵素組成物を添加した場合、添加後の早い段階(7時間目まで)においてはグルコース生成量が高く、4時間目では、市販酵素製剤と比較して組成物1では約2倍、組成物2では1.5倍程度、高い糖化能を示した。24時間目のグルコース生成量は、市販酵素製剤と同等であった。添加後の早い段階での糖化が効率よく行われていることから、水熱処理した稲ワラよりも、イオン液体処理したユーカリの方が、セルラーゼがアタックしやすい状態のセルロースが多く出ていることが推測された。また、組成物1と2とを比較すると、組成物1の方が活性が高いことより、Aspergillus oryzae由来のGHF5,12のEGが、GHF5のTrichoderma reesei由来EGよりも添加効果が高いことがわかった。   In order to measure glucose as a final product by HPLC, 1/5 amount of BGL (Novo188), which is the manufacturer's recommended amount, was added to the commercially available enzyme preparation and the amount of glucose was measured. Similarly, the same amount of BGL (Novo188) was also added to the enzyme composition reaction solution, and the amount of glucose was measured. As shown in FIG. 2, when the enzyme composition was added, the amount of glucose produced was high in the early stage (up to the seventh hour) after the addition, and the composition was compared with the commercially available enzyme preparation at the fourth hour. The product 1 showed high saccharification ability about 2 times, and the composition 2 about 1.5 times. The amount of glucose produced at 24 hours was equivalent to the commercially available enzyme preparation. Since saccharification is efficiently performed at an early stage after addition, eucalyptus treated with ionic liquid is more susceptible to cellulase attack than cellulosic hydrothermally treated rice straw. Was guessed. In addition, when compositions 1 and 2 are compared, composition 1 has a higher activity, indicating that EG of Aspergillus oryzae-derived GHF5,12 has a higher effect of addition than EG from Trichoderma reesei of GHF5. It was.

(酵素組成物中のEGの種類の比較評価)
水熱処理後の稲ワラのセルロース画分に50mM酢酸バッファーpH5.0、実施例5で用いた組成物1,2を、10mg/gバイオマスとなるように添加し、50℃で0〜24時間の反応後に溶液のグルコース濃度をHPLCにより測定した。ポジティブコントロールとして、市販酵素製剤(Sigma社のセルクラストC2730)を10mg/gバイオマスとなるように添加したものを用いた。
(Comparative evaluation of EG types in enzyme composition)
50 mM acetate buffer pH 5.0, Compositions 1 and 2 used in Example 5 were added to the cellulose fraction of rice straw after hydrothermal treatment to give 10 mg / g biomass, and the mixture was heated at 50 ° C. for 0 to 24 hours. After the reaction, the glucose concentration of the solution was measured by HPLC. As a positive control, a commercially available enzyme preparation (Sigma Crust C2730 from Sigma) added to 10 mg / g biomass was used.

最終産物としてグルコースをHPLCにて測定するために、市販酵素製剤には、メーカー推奨量である1/5量のBGL(Novo188)を添加してグルコース量を測定した。同様に、酵素組成物反応液にも、同量のBGL(Novo188)を添加してグルコース量を測定した。結果は、図3に示すように、酵素カクテルを添加した場合、添加後の早い段階(7時間目まで)においてはグルコース生成量は市販酵素製剤と比較して若干低いが、カクテル1の24時間目のグルコース生成量は、市販酵素製剤よりも高かった。また、組成物1と2とを比較すると、組成物1の方が活性が高いことより、Aspergillus oryzae由来のGHF5,12のEGが、GHF5のTrichoderma reesei由来EGよりも添加効果が高いことがわかった。   In order to measure glucose as a final product by HPLC, 1/5 amount of BGL (Novo188), which is the manufacturer's recommended amount, was added to the commercially available enzyme preparation and the amount of glucose was measured. Similarly, the same amount of BGL (Novo188) was also added to the enzyme composition reaction solution, and the amount of glucose was measured. As shown in FIG. 3, when the enzyme cocktail was added, the amount of glucose produced was slightly lower than that of the commercially available enzyme preparation in the early stage after the addition (up to the 7th hour). The amount of glucose produced by the eyes was higher than that of the commercially available enzyme preparation. Further, comparing Compositions 1 and 2, it can be seen that EG of Aspergillus oryzae-derived GHF5,12 has a higher additive effect than Trichoderma reesei-derived EG of GHF5 because composition 1 is more active. It was.

(酵素組成物中のCBH量の比較評価)
水熱処理後の稲ワラのセルロース画分に、50mM酢酸バッファーpH5.0、以下の組成物1、3を、12mg/gバイオマスとなるように添加し、45℃で0〜24時間の反応後に溶液のグルコース濃度をHPLCにより測定した。ポジティブコントロールとして、市販酵素製剤(Sigma社のセルクラストC2730)を12mg/gバイオマスとなるように添加したものを用いた。酵素組成物の組成物は以下のとおりであった。
(組成物1)
GHF6に属するPhanerochaete chrysosporium由来のCBH 5%
GHF7に属するAspergillus niger由来のCBH 50%
GHF5に属するAspergillus oryzae由来のEG 10%
GHF12に属するAspergillus oryzae由来のEG 30%
GHF9に属するOryza sativa由来のEG 5%
(組成物3)
GHF6に属するPhanerochaete chrysosporium由来のCBH 10%
GHF7に属するAspergillus niger由来のCBH 50%
GHF5に属するAspergillus oryzae由来のEG 10%
GHF12に属するAspergillus oryzae由来のEG 25%
GHF9に属するOryza sativa由来のEG 5%
(Comparative evaluation of the amount of CBH in the enzyme composition)
To the cellulose fraction of rice straw after hydrothermal treatment, 50 mM acetate buffer pH 5.0, the following compositions 1 and 3 were added so as to be 12 mg / g biomass, and the solution was reacted at 45 ° C. for 0 to 24 hours. The glucose concentration of was measured by HPLC. As a positive control, a commercially available enzyme preparation (Cell Crust C2730 from Sigma) added to 12 mg / g biomass was used. The composition of the enzyme composition was as follows.
(Composition 1)
CBH 5% from Phanerochaete chrysosporium belonging to GHF6
CBH 50% derived from Aspergillus niger belonging to GHF7
10% EG derived from Aspergillus oryzae belonging to GHF5
30% EG from Aspergillus oryzae belonging to GHF12
5% EG from Oryza sativa belonging to GHF9
(Composition 3)
10% CBH from Phanerochaete chrysosporium belonging to GHF6
CBH 50% derived from Aspergillus niger belonging to GHF7
10% EG derived from Aspergillus oryzae belonging to GHF5
EG from Aspergillus oryzae belonging to GHF12 25%
5% EG from Oryza sativa belonging to GHF9

最終産物としてグルコースをHPLCにて測定するために、市販酵素製剤には、メーカー推奨量である1/5量のBGL(Novo188)を添加してグルコース量を測定した。同様に、酵素組成物反応液にも、同量のBGL(Novo188)を添加してグルコース量を測定した。結果は図4に示すように、組成物1では、組成物3よりもグルコース生成量が多いことからGHF6のP. chrysosporium由来のCBHの割合が5%よりも10%のときの方が糖化能力が高いことがわかった。   In order to measure glucose as a final product by HPLC, 1/5 amount of BGL (Novo188), which is the manufacturer's recommended amount, was added to the commercially available enzyme preparation and the amount of glucose was measured. Similarly, the same amount of BGL (Novo188) was also added to the enzyme composition reaction solution, and the amount of glucose was measured. As a result, as shown in FIG. 4, in composition 1, the amount of glucose produced is larger than that in composition 3, so that the glycation ability is higher when the proportion of CBH derived from P. chrysosporium in GHF6 is 10% than 5%. Was found to be expensive.

(酵素組成物中のCBHの種類の比較評価)
(酵素組成物中のCBH量の比較評価)
水熱処理後の稲ワラのセルロース画分に、50mM酢酸バッファーpH5.0、以下の組成物4を22、44、及び90mg/gバイオマスとなるように添加し、組成物5を90mg/gバイオマスとなるように添加し、45℃で0〜48時間の反応後に溶液のグルコース濃度をHPLCにより測定した。ポジティブコントロールとして、市販酵素製剤(Sigma社のセルクラストC2730)を12mg/gバイオマスとなるように添加したものを用いた。酵素組成物の組成物は以下のとおりであった。
(組成物4)
GHF6に属するPhanerochaete chrysosporium由来のCBH 5%
GHF7に属するAspergillus niger由来のCBH 40%
GHF5に属するTrichoderma reesei由来のEG 55%
(組成物5)
GHF6に属するAspergillus oryzae由来のCBH 5%
GHF7に属するAspergillus niger由来のCBH 40%
GHF5に属するTrichoderma reesei由来のEG 55%
(Comparative evaluation of types of CBH in enzyme composition)
(Comparative evaluation of the amount of CBH in the enzyme composition)
To the cellulose fraction of rice straw after hydrothermal treatment, 50 mM acetate buffer pH 5.0, the following composition 4 was added to give 22, 44, and 90 mg / g biomass, and composition 5 was added to 90 mg / g biomass. After the reaction at 45 ° C. for 0 to 48 hours, the glucose concentration of the solution was measured by HPLC. As a positive control, a commercially available enzyme preparation (Cell Crust C2730 from Sigma) added to 12 mg / g biomass was used. The composition of the enzyme composition was as follows.
(Composition 4)
CBH 5% from Phanerochaete chrysosporium belonging to GHF6
CBH 40% derived from Aspergillus niger belonging to GHF7
55% EG from Trichoderma reesei belonging to GHF5
(Composition 5)
CBH 5% from Aspergillus oryzae belonging to GHF6
CBH 40% derived from Aspergillus niger belonging to GHF7
55% EG from Trichoderma reesei belonging to GHF5

最終産物としてグルコースをHPLCにて測定するために、市販酵素製剤には、メーカー推奨量である1/5量のBGL(Novo188)を添加してグルコース量を測定した。同様に、酵素組成物反応液にも、同量のBGL(Novo188)を添加してグルコース量を測定した。結果は図5に示すように、組成物4を添加した場合では、酵素量の増加に伴い、グルコース生成量が増加し組成物4及び5に関して90mg/g添加量で比較すると、組成物4の方が活性が高かったまた、組成物5(90mg/g添加時)のグルコース生成量は、組成物4(44mg/g添加時)と同等であり、組成物5は、組成物4の約半分程度の活性しかないことがわかった。組成物4と5とでは、GHF6のCBHが相違しており、Aspergillus oryzae由来CBHよりもPhanerochaete chrysosporium由来CBH添加時のセルロース分解活性が高いことがわかった。   In order to measure glucose as a final product by HPLC, 1/5 amount of BGL (Novo188), which is the manufacturer's recommended amount, was added to the commercially available enzyme preparation and the amount of glucose was measured. Similarly, the same amount of BGL (Novo188) was also added to the enzyme composition reaction solution, and the amount of glucose was measured. As shown in FIG. 5, when composition 4 is added, the amount of glucose produced increases as the amount of enzyme increases, and when compositions 4 and 5 are compared at 90 mg / g addition, In addition, the glucose production amount of composition 5 (when 90 mg / g was added) was equivalent to that of composition 4 (when 44 mg / g was added), and composition 5 was about half that of composition 4 It was found that there was only a certain degree of activity. Compositions 4 and 5 differed in CBH of GHF6, and it was found that the cellulolytic activity when Phanerochaete chrysosporium-derived CBH was added was higher than that of Aspergillus oryzae-derived CBH.

(グルクロノキシランキシラノヒドロラーゼの添加効果)
水熱処理後の稲ワラのセルロース画分に、50mM酢酸バッファーpH5.0、以下の組成物6、7を、12mg/gバイオマスとなるように添加し、45℃で0〜24時間の反応後に溶液のグルコース濃度をHPLCにより測定した。ポジティブコントロールとして、市販酵素製剤(Sigma社のセルクラストC2730)を12mg/gバイオマスとなるように添加したものを用いた。酵素組成物の組成物は以下のとおりであった。
(組成物6)
GHF6に属するPhanerochaete chrysosporium由来のCBH 10%
GHF7に属するAspergillus niger由来のCBH 40%
GHF5に属するAspergillus oryzae由来のEG 15%
GHF12に属するAspergillus oryzae由来のEG 30%
GHF9に属するOryza sativa由来のEG 5%
(組成物7)
GHF6に属するPhanerochaete chrysosporium由来のCBH 10%
GHF7に属するAspergillus niger由来のCBH 40%
GHF5に属するAspergillus oryzae由来のEG 15%
GHF12に属するAspergillus oryzae由来のEG 25%
GHF9に属するOryza sativa由来のEG 5%
GHF30に属するB. subtilis由来のグルクロノキシランキシラノヒドロラーゼ 5%
(Additional effect of glucuronoxylan xylanohydrolase)
To the cellulose fraction of rice straw after hydrothermal treatment, 50 mM acetate buffer pH 5.0, the following compositions 6 and 7 were added to 12 mg / g biomass, and the solution was reacted at 45 ° C. for 0 to 24 hours. The glucose concentration of was measured by HPLC. As a positive control, a commercially available enzyme preparation (Cell Crust C2730 from Sigma) added to 12 mg / g biomass was used. The composition of the enzyme composition was as follows.
(Composition 6)
10% CBH from Phanerochaete chrysosporium belonging to GHF6
CBH 40% derived from Aspergillus niger belonging to GHF7
15% EG derived from Aspergillus oryzae belonging to GHF5
30% EG from Aspergillus oryzae belonging to GHF12
5% EG from Oryza sativa belonging to GHF9
(Composition 7)
10% CBH from Phanerochaete chrysosporium belonging to GHF6
CBH 40% derived from Aspergillus niger belonging to GHF7
15% EG derived from Aspergillus oryzae belonging to GHF5
EG from Aspergillus oryzae belonging to GHF12 25%
5% EG from Oryza sativa belonging to GHF9
5% Glucuronoxylan Xylanohydrolase from B. subtilis belonging to GHF30

最終産物としてグルコースをHPLCにて測定するために、市販酵素製剤には、メーカー推奨量である1/5量のBGL(Novo188)を添加してグルコース量を測定した。同様に、酵素組成物反応液にも、同量のBGL(Novo188)を添加してグルコース量を測定した。結果は図6に示すように、組成物7では組成物6よりもグルコース生成量が多いことから、GHF30のBacillus subtilis由来グルクロノキシランキシラノヒドロラーゼの添加により、更に糖化効率が向上することが示された。   In order to measure glucose as a final product by HPLC, 1/5 amount of BGL (Novo188), which is the manufacturer's recommended amount, was added to the commercially available enzyme preparation and the amount of glucose was measured. Similarly, the same amount of BGL (Novo188) was also added to the enzyme composition reaction solution, and the amount of glucose was measured. As shown in FIG. 6, the results show that the amount of glucose produced in the composition 7 is larger than that in the composition 6, so that the addition of GHF30 Bacillus subtilis-derived glucuronoxylan xylanohydrolase further improves the saccharification efficiency. It was done.

(各種ヘミセルロースの添加効果)
水熱処理後の稲ワラのセルロース画分に、市販酵素製剤(Sigma社のセルクラストC2730)を200mg/gバイオマスとなるように添加し、さらに表1に記載のAspergillus oryzae由来のペクチン酸リアーゼ以降の各種酵素を発現する各種Aspergillus oryzae形質転換体の培養上清を2%(w/v)となるように添加し、50℃で反応後に溶液のグルコース濃度をHPLCにより測定した。
(Additional effect of various hemicelluloses)
To the cellulose fraction of rice straw after hydrothermal treatment, a commercially available enzyme preparation (Sercrust C2730 from Sigma) was added to 200 mg / g biomass, and the peptate lyase derived from Aspergillus oryzae listed in Table 1 Culture supernatants of various Aspergillus oryzae transformants expressing various enzymes were added to 2% (w / v), and the glucose concentration of the solution was measured by HPLC after reaction at 50 ° C.

最終産物としてグルコースをHPLCにて測定するために、市販酵素製剤には、メーカー推奨量である1/5量のBGL(Novo188)を添加してグルコース量を測定した。ポジティブコントロールとして同様に、市販酵素製剤とBGLと2%市販キシラナーゼ(Trichoderma reesei由来のHampton社)を添加したもの、および市販酵素製剤とBGLを添加したものを用いた。結果を、図7〜11に示す。   In order to measure glucose as a final product by HPLC, 1/5 amount of BGL (Novo188), which is the manufacturer's recommended amount, was added to the commercially available enzyme preparation and the amount of glucose was measured. Similarly, as a positive control, a commercially available enzyme preparation, BGL and 2% commercially available xylanase (Hampton from Trichoderma reesei) added, and a commercially available enzyme preparation and BGL added were used. The results are shown in FIGS.

図7〜11に示すように、グルコース生成量の大きいものは、OsEG、Aoxyn139、BsGX、Aoxyn887、AoPL19、Aoabf18,20,22であった。また、添加効果が最も高かったOsEG(GHF9に属するイネ由来EG)について、市販酵素製剤(200mg/g及び400mg/gバイオマス)、本発明者らすでに添加効果を確認しているPcCBH2と比較した結果を図12に示す。図12に示すように、2%のOsEGの添加により、グルコース生成量は、市販酵素製剤2倍量の400mg/gバイオマスとなるように添加した場合と同等の効果を示すことがわかった。これはPcCBH2添加時の効果と同等であった。   As shown in FIGS. 7 to 11, those having a large glucose production amount were OsEG, Aoxyn139, BsGX, Aoxyn887, AoPL19, Aoabf18, 20, and 22. In addition, for OsEG (rice-derived EG belonging to GHF9) that had the highest additive effect, the results were compared with commercially available enzyme preparations (200 mg / g and 400 mg / g biomass) and PcCBH2, which the inventors have already confirmed the additive effect. Is shown in FIG. As shown in FIG. 12, by adding 2% OsEG, it was found that the amount of glucose produced showed the same effect as that obtained by adding 400 mg / g biomass of twice the amount of commercially available enzyme preparation. This was equivalent to the effect when PcCBH2 was added.

(異種タンパク質のAspergillus属で使用頻度の高いコドンへの変換による生産量の向上)
麹菌による異種タンパク質の発現は、同種のタンパク質を発現する場合と比較すると困難であることが知られている。Phanerochaete chrysosporium由来のCBHをPhanerochaete chrysosporiumの塩基配列のまま麹菌で発現すると、培養上清のSDS−PAGEによるタンパク質発現量の見積もりを行ったところ、GHF6のPhanerochaete chrysosporium由来のCBHでは、0.1mg/L以下、GHF7の同由来のCBHでは、約1mg/Lであった。GHF6に属するPhanerochaete chrysosporium由来CBHにつき、図13に示す、かずさディー・エヌ・エー研究所の遺伝子暗号使用頻度データベース(http://www.kazusa.or.jp/codon/)から取得したAspergillus属において用いられているコドン使用頻度及びGC含量(50%以上55%以下程度)とA/T/G/C比率(各25±4%程度)とを考慮して選択されたコドン(図13Aにおいて着色部分にて示すコドン)で改変した塩基配列からなるDNA(配列番号29)を用いて異種タンパク質を発現させた結果、29mg/Lの生産量を示した。すなわち、生産量は約290倍に向上した。また、GHF6に属するO. sativa由来のEG、B. subtilis由来のグルクロノキシランキシラノヒドロラーゼについても、それぞれAspergillus属で使用されるコドンにおいて同様にして選択されたコドン(図13B及びCにおいて着色部分にて示すコドン)で改変した塩基配列からなるDNA(それぞれ配列番号30、配列番号31)を用いてタンパク質を発現させた結果、それぞれ、134mg/L、89mg/Lの生産量を示した。これらの結果から、この種のタンパク質について、Aspergillus属におけるコドン使用頻度に基づく塩基配列の改変が有効であることがわかった。
(Improvement of production by converting heterogeneous proteins into frequently used codons in the genus Aspergillus)
It is known that heterologous protein expression by Aspergillus is difficult compared to the case of expressing the same type of protein. When CBH derived from Phanerochaete chrysosporium was expressed in koji molds with the base sequence of Phanerochaete chrysosporium, the protein expression level of the culture supernatant was estimated by SDS-PAGE. In the following, CBH of the same origin of GHF7 was about 1 mg / L. Regarding CBH derived from Phanerochaete chrysosporium belonging to GHF6, in the genus Aspergillus obtained from the Kazusa DNA Laboratory's gene code usage database (http://www.kazusa.or.jp/codon/) shown in FIG. Codons selected in consideration of the codon usage and GC content used (about 50% or more and about 55% or less) and the A / T / G / C ratio (each about 25 ± 4%) (colored in FIG. 13A) As a result of expressing a heterologous protein using DNA (SEQ ID NO: 29) having a base sequence modified with the codon shown in the part, a yield of 29 mg / L was shown. In other words, the production amount was improved about 290 times. In addition, for EG derived from O. sativa belonging to GHF6 and glucuronoxylan xylanohydrolase derived from B. subtilis, codons selected in the same manner as codons used in the genus Aspergillus (colored portions in FIGS. 13B and 13C). As a result of expressing the protein using DNA (SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, respectively) having a base sequence modified with the codons shown in FIG. 1, the production amounts were 134 mg / L and 89 mg / L, respectively. From these results, it was found that for this type of protein, modification of the base sequence based on the codon usage in the genus Aspergillus is effective.

(酵母によるセルラーゼの生産)
Phanerochaete chrysosporium由来CBH2をPCRで増幅し、酵母分泌発現ベクターであるpRS436GAPSSRGにサブクローニングした。pRS436GAPSSRG はTDH3プロモーター下流に、分泌シグナルを持ち菌体外に酵素を分泌する事が可能である。本ベクターを酵母(MT8-2株)に形質転換し、SD-URA寒天培地(yeast nitrogen base without amino acids without ammonium sulfate 1.7g、カザミノ酸5g、アミノ酸mix、グルコース20g、寒天20g、脱イオン水1000ml)で30℃、3日間培養した。生育したコロニーをSD-URA液体培地(yeast nitrogen base without amino acids without ammonium sulfate 1.7g、カザミノ酸5g、-URAアミノ酸mix 0.77g、グルコース20g、脱イオン水1000ml)に植菌し、30℃、20時間培養した菌液を前培養液とした。本培養はファーメンターを用いてpHを5.5で維持しながら培養を行った。SD-URA液体培地500mlに前培養液をOD600=0.1になる様に植菌し、25℃、3日間培養した。培養上清を回収し、硫安濃度70%で硫安沈澱を行った。硫安沈澱後のタンパク質をバッファー(1M硫安、0.1MTris(pH7.0))で溶解し、限外濾過で完全にバッファー置換したサンプルを精製用サンプルとした。同バッファーで膨潤したアビセル溶液(アビセル10g、バッファー40ml)2mlをカラムに詰めアビセルカラムを作製した。ペリスタポンプを用いて、1ml/分の流速でサンプルをカラムへ流した。その後、同バッファー20ml(流速1ml/分)で洗浄し、滅菌水で溶出した(流速1ml/分)。1mlずつ回収した画分を、SDS-PAGE、CMCハロアッセイで確認した結果、活性型のPcCBH2をほぼ単一バンドまで濃縮、精製出来た。バイオラッド社のプロテインアッセイキットにより蛋白量を測定した。PSC分解の比活性は、麹菌で生産したPcCBH2とほぼ同等であった。また、T. reesei由来のGHF5のEG、GHF12のEG、GHF6のCBH、GHF7のCBH、P. chrysosporium由来のGHF12のEG、GHF7のCBH等につても同様に酵母において活性型で分泌できることがわかった。
(Cellulase production by yeast)
CBH2 derived from Phanerochaete chrysosporium was amplified by PCR and subcloned into pRS436GAPSSRG, a yeast secretion expression vector. pRS436GAPSSRG has a secretion signal downstream of the TDH3 promoter and can secrete the enzyme outside the cell. This vector is transformed into yeast (MT8-2 strain), SD-URA agar (yeast nitrogen base without amino acids without ammonium sulfate 1.7g, casamino acid 5g, amino acid mix, glucose 20g, agar 20g, deionized water 1000ml ) At 30 ° C. for 3 days. The grown colonies were inoculated into SD-URA liquid medium (yeast nitrogen base without amino acids without ammonium sulfate 1.7 g, casamino acid 5 g, -URA amino acid mix 0.77 g, glucose 20 g, deionized water 1000 ml), 30 ° C., 20 The bacterial solution that had been cultured for a period of time was used as a preculture solution. The main culture was performed using a fermenter while maintaining the pH at 5.5. The preculture was inoculated into 500 ml of SD-URA liquid medium so that OD600 = 0.1, and cultured at 25 ° C. for 3 days. The culture supernatant was collected and precipitated with ammonium sulfate at a concentration of 70%. The protein after the ammonium sulfate precipitation was dissolved in a buffer (1M ammonium sulfate, 0.1 M Tris (pH 7.0)) and completely buffer-substituted by ultrafiltration was used as a sample for purification. An Avicel column was prepared by packing 2 ml of an Avicel solution (Avicel 10 g, buffer 40 ml) swollen with the same buffer. Samples were run through the column using a peristaltic pump at a flow rate of 1 ml / min. Then, it was washed with 20 ml of the same buffer (flow rate 1 ml / min) and eluted with sterilized water (flow rate 1 ml / min). As a result of confirming the fraction collected by 1 ml by SDS-PAGE and CMC halo assay, active PcCBH2 could be concentrated and purified to almost a single band. The amount of protein was measured using a protein assay kit manufactured by Bio-Rad. The specific activity of PSC degradation was almost equivalent to PcCBH2 produced by Aspergillus. It is also found that GHF5 EG derived from T. reesei, EG12 of GHF12, CBH of GHF6, CBH of GHF7, EG of GHF12 derived from P. chrysosporium, CBH of GHF7, etc. can also be secreted in an active form in yeast. It was.

配列番号21,22,24,25,27,28:プライマー   Sequence number 21, 22, 24, 25, 27, 28: Primer

Claims (25)

GHF6に属する1又は2以上の第1のセロビオヒドロラーゼと、GHF7に属する1又は2以上の第2のセロビオヒドロラーゼと、GHF5に属する1又は2以上の第1のエンドグルカナーゼと、
を含み、さらに、以下の酵素;
(a)GHF9に属する1又は2以上の第2のエンドグルカナーゼ、
(b)1又は2以上のペクチン酸リアーゼ、
(c)1又は2以上のキシラナーゼ、
(d)1又は2以上のアラビノフラノシダーゼ、
(e)1又は2以上のグルクロノキシランキシラノヒドロラーゼからなる群から選択される1又は2以上の酵素を含有する、セルラーゼ組成物。
One or more first cellobiohydrolases belonging to GHF6; one or more second cellobiohydrolases belonging to GHF7; one or more first endoglucanases belonging to GHF5;
And the following enzymes:
(A) one or more second endoglucanases belonging to GHF9,
(B) one or more pectate lyases,
(C) one or more xylanases,
(D) one or more arabinofuranosidases,
(E) A cellulase composition comprising one or more enzymes selected from the group consisting of one or more glucuronoxylan xylanohydrolases.
前記第1のセロビオヒドロラーゼが、Phanerochaete chrysosporium(P. chrysosporium,ファネロケーテ・クリソスポリウム)及びAspergillus oryzae(A.oryzae、アスペルギルス・オリゼ)からなる群から選択される1又は2以上の生物に由来するセロビオヒドロラーゼである、請求項1に記載の組成物。   The first cellobiohydrolase is derived from one or more organisms selected from the group consisting of Phanerochaete chrysosporium (P. chrysosporium) and Aspergillus oryzae (A.oryzae, Aspergillus oryzae) The composition of claim 1 which is a cellobiohydrolase. 前記第1のセロビオヒドロラーゼが、P. chrysosporiumに由来するセロビオヒドロラーゼである、請求項1又は2に記載の組成物。   The composition according to claim 1 or 2, wherein the first cellobiohydrolase is a cellobiohydrolase derived from P. chrysosporium. 前記第2のセロビオヒドロラーゼが、Aspergillus niger(A. niger,アスペルギルス・ニガー)、Aspergillus aculeatus(A. aculeatus,アスペルギルス・アキュリータス)及びA.oryzaeからなる群から選択される1又は2以上の生物に由来するセロビオヒドロラーゼである、請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。   The second cellobiohydrolase may be one or more organisms selected from the group consisting of Aspergillus niger (A. niger), Aspergillus aculeatus (A. aculeatus) and A.oryzae. The composition according to any one of claims 1 to 3, which is derived from cellobiohydrolase. 前記第2のセロビオヒドロラーゼは、A. nigerに由来するセロビオヒドロラーゼを含む、請求項1〜4のいずれかに記載の組成物。   The composition according to any of claims 1 to 4, wherein the second cellobiohydrolase comprises cellobiohydrolase derived from A. niger. 前記第1のエンドグルカナーゼは、A.oryzae及びTrichoderma reesei(T. reesei,トリコデルマ・リーゼイ)に属する生物に由来するエンドグルカナーゼである、請求項1〜4のいずれかに記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the first endoglucanase is an endoglucanase derived from an organism belonging to A. oryzae and Trichoderma reesei (T. reesei, Trichoderma reesei). 前記第2のエンドグルカナーゼが、Oryza sativa(O. sativa,イネ)に属する生物に由来するエンドグルカナーゼである、請求項1〜6のいずれかに記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the second endoglucanase is an endoglucanase derived from an organism belonging to Oryza sativa (O. sativa, rice). さらに、GHF12に属する1又は2以上の第3のエンドグルカナーゼを含有する、請求項1〜7のいずれかに記載の組成物。   Furthermore, the composition in any one of Claims 1-7 containing 1 or 2 or more 3rd endoglucanase which belongs to GHF12. 前記第3のエンドグルカナーゼが、P. chrysosporium、A.oryzae及びT. reeseiからなる群から選択される1又は2以上の生物に由来するエンドグルカナーゼである、請求項1〜8のいずれかに記載の組成物。   The third endoglucanase is an endoglucanase derived from one or more organisms selected from the group consisting of P. chrysosporium, A. oryzae and T. reesei. Composition. 前記第2のエンドグルカナーゼと前記第3のエンドグルカナーゼとを含有する、請求項1〜9のいずれかに記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 9, comprising the second endoglucanase and the third endoglucanase. セロビオヒドロラーゼが、GHF6に属する1又は2以上の前記第1のセロビオヒドロラーゼと、GHF7に属する1又は2以上の第2のセロビオヒドロラーゼと、からなり、
エンドグルカナーゼが、1又は2以上のGHF5に属する前記第1のエンドグルカナーゼと、GHF9に属する1又は2以上の前記第2のエンドグルカナーゼと、からなる、請求項1〜7のいずれかに記載の組成物。
The cellobiohydrolase comprises one or more of the first cellobiohydrolase belonging to GHF6 and one or more second cellobiohydrolase belonging to GHF7,
The endoglucanase consists of the first endoglucanase belonging to one or more GHF5 and the one or more second endoglucanases belonging to GHF9. Composition.
セロビオヒドロラーゼが、GHF6に属する1又は2以上の前記第1のセロビオヒドロラーゼと、GHF7に属する1又は2以上の前記第2のセロビオヒドロラーゼと、からなり、
エンドグルカナーゼが、1又は2以上のGHF5に属する前記第1のエンドグルカナーゼと、GHF9に属する1又は2以上の前記第2のエンドグルカナーゼと、GHF12に属する1又は2以上の前記第3のエンドグルカナーゼと、からなる、請求項1〜10のいずれかに記載の組成物。
The cellobiohydrolase comprises one or more of the first cellobiohydrolase belonging to GHF6 and one or more of the second cellobiohydrolase belonging to GHF7,
The first endoglucanase belonging to one or more GHF5, the one or more second endoglucanases belonging to GHF9, and one or more third endoglucanases belonging to GHF12. The composition according to claim 1, comprising:
β−グルコシダーゼを実質的に含有しない、請求項1〜12のいずれかに記載の組成物。   The composition in any one of Claims 1-12 which does not contain (beta) -glucosidase substantially. 酵素の生産方法であって
Phanerochaete属に由来するセルラーゼ、Oryza 属に由来するセルラーゼ及びBacillus属に由来するヘミセルラーゼからなる群から選択される1又は2以上の酵素をコードする遺伝子をセルラーゼ非生産微生物に導入して前記セルラーゼ非生産微生物で前記酵素を生産する工程、
を備える方法。
An enzyme production method,
A gene encoding one or more enzymes selected from the group consisting of a cellulase derived from the genus Phanerochaete, a cellulase derived from the genus Oryza, and a hemicellulase derived from the genus Bacillus is introduced into a non-cellulase producing microorganism. Producing the enzyme with a production microorganism;
A method comprising:
前記セルラーゼ非生産微生物は、Aspergillus属菌であり、前記遺伝子は、Aspergillus属菌におけるコドン使用頻度に基づいて改変されている、請求項14に記載の方法。   The method according to claim 14, wherein the non-cellulase-producing microorganism is an Aspergillus genus, and the gene is modified based on codon usage in the Aspergillus genus. 前記セルラーゼ非生産微生物は酵母である、請求項14に記載の方法。   The method according to claim 14, wherein the non-cellulase-producing microorganism is yeast. セルラーゼ非生産微生物の形質転換体であって、
以下のタンパク質;
Phanerochaete属に由来するGHF6に属する1又は2以上のセルラーゼ、
Phanerochaete属に由来するGHF7に属する1又は2以上のセルラーゼ、
Phanerochaete属に由来するGHF12に属する1又は2以上のセルラーゼ、
Oryza属に由来するGHF9に属する1又は2以上のセルラーゼ、及び
Bacillus属に由来するヘミセルラーゼ、
からなる群から選択される1又は2以上のタンパク質をコードする遺伝子を発現させるための発現ベクターで形質転換して得られる、形質転換体。
A transformant of a cellulase non-producing microorganism,
The following proteins:
One or more cellulases belonging to GHF6 derived from the genus Phanerochaete,
One or more cellulases belonging to GHF7 derived from the genus Phanerochaete,
One or more cellulases belonging to GHF12 derived from the genus Phanerochaete,
One or more cellulases belonging to GHF9 derived from the genus Oryza, and
Hemicellulase derived from the genus Bacillus,
A transformant obtained by transforming with an expression vector for expressing a gene encoding one or more proteins selected from the group consisting of:
前記セルラーゼ非生産微生物は、Aspergillus属菌であって、前記遺伝子は、前記Aspergillus属菌でのコドン使用頻度に基づいて改変した遺伝子である、請求項17に記載の形質転換体。   The transformant according to claim 17, wherein the cellulase non-producing microorganism is an Aspergillus genus, and the gene is a gene modified based on codon usage in the Aspergillus genus. 前記セルラーゼ非生産微生物は酵母である、請求項17に記載の形質転換体。   The transformant according to claim 17, wherein the cellulase non-producing microorganism is yeast. 前記タンパク質を細胞外に分泌又は細胞表層に提示する、請求項17〜19のいずれかに記載の形質転換体。   The transformant according to any one of claims 17 to 19, wherein the protein is secreted extracellularly or presented on a cell surface. セルロースの低分子化物の生産方法であって、
請求項1〜13のいずれかに記載のセルラーゼ組成物を用いて、前記セルロースを分解する工程、
を備える、方法。
A method for producing a low molecular weight product of cellulose,
Decomposing the cellulose using the cellulase composition according to any one of claims 1 to 13,
A method comprising:
微生物の発酵により有用物質を生産する方法であって、
少なくとも、請求項1〜13のいずれかに記載のセルラーゼ組成物を用いて、セルロースを前記微生物が利用可能な炭素源にまで分解する工程と、
前記炭素源を前記微生物により発酵して前記有用物質を生産する工程と、
を備える、方法。
A method for producing useful substances by fermentation of microorganisms,
Using at least the cellulase composition according to any one of claims 1 to 13 to decompose cellulose into a carbon source usable by the microorganism;
Fermenting the carbon source with the microorganism to produce the useful substance;
A method comprising:
前記微生物は、前記セルロースの部分分解物を炭素源として利用可能にβ−グルコシダーゼを細胞外に分泌又は細胞表層に提示する微生物である、請求項22に記載の方法。   The method according to claim 22, wherein the microorganism is a microorganism that secretes β-glucosidase outside the cell or presents it on the cell surface so that the partial decomposition product of cellulose can be used as a carbon source. 前記セルロースは、少なくともセルロースを含むセルロース含有材料を前処理して得られるセルロースを含む画分である、請求項22又は23に記載の方法。   The method according to claim 22 or 23, wherein the cellulose is a fraction containing cellulose obtained by pretreating a cellulose-containing material containing at least cellulose. 前記前処理は、水熱処理又はイオン液体による処理である、請求項24に記載の方法。   The method according to claim 24, wherein the pretreatment is a hydrothermal treatment or a treatment with an ionic liquid.
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