JP2012223189A - Isomaltase - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an isomaltase acting on isomaltose and inactive to maltose.SOLUTION: There is provided the isomaltase having GFRMDVINF amino acid sequence at an active center, originated from filamentous fungi, and inactive to maltose.

Description

本発明は、デンプンからのグルコース生産に有用なイソマルターゼに関する。   The present invention relates to isomaltase useful for the production of glucose from starch.

デンプンからの工業的グルコース生産において、α−アミラーゼによる液化、グルコアミラーゼによる糖化、イソアミラーゼやプルラナーゼなどによる枝切り処理などに、様々な酵素が利用されている。このグルコース生産の一連の糖化工程において、糖化酵素であるグルコアミラーゼが有する糖転移、縮合反応等の副反応によって、副産物としてイソマルトースが生じ、デンプンをすべてグルコースに変換することができず、デンプンからのグルコース生産性が低下するという問題点がある。   In industrial glucose production from starch, various enzymes are used for liquefaction with α-amylase, saccharification with glucoamylase, debranching with isoamylase, pullulanase, and the like. In this series of saccharification processes for glucose production, isomaltose is produced as a by-product due to side reactions such as sugar transfer and condensation reaction of glucoamylase, which is a saccharifying enzyme, and all starch cannot be converted into glucose. There is a problem in that glucose productivity is reduced.

イソマルトースは、グルコースがα−1,6グルコシド結合したものであるが、これをグルコースに分解することができれば、グルコースの収率上昇が期待できると考えられている。イソマルトースをグルコースに分解するために、α−1,6グルコシド結合を分解する酵素、イソマルターゼ(イソマルトシダーゼ、オリゴ−1,6−グルコシダーゼ)の働きが期待されている。
しかしながら、これまでに報告のあるイソマルターゼはイソマルトースを分解できるものの、糖転移反応により様々なオリゴ糖が生じ、効果的にグルコースを生産するために前述の目的のためには不向きであった。またこれらのイソマルターゼはマルトースにも作用し、グルコースを経て結果的にイソマルトースを合成してしまう。そこで、イソマルトースには作用するがマルトースには作用せず、また、グルコースからイソマルトースは合成しないという性質を有する新規なイソマルターゼが望まれていた。
Isomaltose is an α-1,6 glucoside-bonded glucose, and it is considered that an increase in glucose yield can be expected if it can be decomposed into glucose. In order to decompose isomaltose into glucose, the function of isomaltase (isomaltosidase, oligo-1,6-glucosidase), an enzyme that degrades α-1,6-glucoside bonds, is expected.
However, although the isomaltase reported so far can decompose isomaltose, various oligosaccharides are produced by the transglycosylation reaction and are not suitable for the above-mentioned purpose in order to produce glucose effectively. These isomaltases also act on maltose and eventually synthesize isomaltose via glucose. Therefore, a novel isomaltase having a property of acting on isomaltose but not on maltose and not synthesizing isomaltose from glucose has been desired.

デンプンの枝きり酵素といわれるイソアミラーゼやプルラナーゼは、α−1,6グルコシド結合を分解する酵素であるが、低分子のイソマルトースには作用しない。
糸状菌の一種である麹菌Aspergillus oryzaeは清酒、味噌、醤油などの製造に古来より利用されている。これまでに全ゲノム配列が解析され(非特許文献1、2)、有用タンパク質や抗生物質の生産などの産業利用に向けて現在も研究が進められている(非特許文献3)。A.oryzaeは、アミラーゼなどのデンプン分解酵素を多く生産する微生物として知られ(非特許文献4)、ゲノム上にはいくつかのα−アミラーゼ様遺伝子の存在が推定されているが、それらのすべてがα−アミラーゼとして機能しているかは不明である。
一般的にα−アミラーゼやイソマルターゼは、糖質加水分解酵素ファミリー13(GH Family 13)に属しており、GH Family 13は、ほとんどがα−1,4、α−1,6グルコシド結合に作用するとされている。すなわち、マルトースとイソマルトース両方に作用する。GH Family 13に属する酵素は、3つの触媒残基を含む4つの高度に保存されたアミノ酸領域を持つとされている(非特許文献5、6)。
Isoamylase and pullulanase, which are called starch branching enzymes, are enzymes that break down α-1,6-glucoside bonds, but do not act on low molecular weight isomaltose.
Aspergillus oryzae, a type of filamentous fungus, has been used since ancient times for the production of sake, miso, soy sauce and the like. The whole genome sequence has been analyzed so far (Non-Patent Documents 1 and 2), and research is currently being conducted for industrial use such as production of useful proteins and antibiotics (Non-Patent Document 3). A. Oryzae is known as a microorganism that produces a large amount of amylolytic enzymes such as amylase (Non-patent Document 4), and the presence of several α-amylase-like genes on the genome is presumed. -It is unknown whether it functions as an amylase.
Generally, α-amylase and isomaltase belong to the carbohydrate hydrolase family 13 (GH Family 13), and most of GH Family 13 acts on α-1,4 and α-1,6 glucoside bonds. It is said that. That is, it acts on both maltose and isomaltose. The enzyme belonging to GH Family 13 is said to have four highly conserved amino acid regions containing three catalytic residues (Non-patent Documents 5 and 6).

Machida,M.他「Genome sequencing and analysis of Aspergillus oryzae.」Nature,438,1157−61(2005).Macida, M .; Et al., “Genome sequencing and analysis of Aspergillus oryzae.” Nature, 438, 1157-61 (2005). Galagan,JE.他「Sequencing of Aspergillus nidulans and comparative analysis with A.fumigatus and A.oryzae.」Nature,438,1105−15(2005).Galagan, JE. Et al., "Sequencing of Aspergillus nidulans and comparable analysis with A. fumigatus and A. oryzae." Nature, 438, 1105-15 (2005). Abe,K.他「Impact of Aspergillus oryzae genomics on industrial production of metabolites.」Mycopathologia,162,143−53(2006).Abe, K .; Et al., “Impact of Aspergillus oryzae genomics on industrial production of metabolites.” Mypathology, 162, 143-53 (2006). Machida,M.他「Genomics of Aspergillus oryzae:learning from the history of Koji mold and exploration of its future.」DNA Res 15,173−83(2008).Macida, M .; Et al. “Genomics of Aspergillus oryzae: learning from the history of Koji mold and exploration of it's future.” DNA Res 15, 173-83 (2008). MacGregor EA他「Relationship of sequence and structure to specificity in the alpha−amylase family of enzymes.」Biochim Biophys Acta 1546 1−20(2001).MacGregor EA et al. “Relationship of sequence and structure to the specificity in the alpha-amylase family of enzymes.” Biochim Biophys Act 2046. Nakajima,T.他「Comparison of amino acid sequences of eleven different alpha−amylases.」Appl Microbiol Biotechnol 23 355−360(1986).Nakajima, T .; “Comparison of amino acid sequences of eleven differential alpha-amylases.” Appl Microbiol Biotechnol 23 355-360 (1986). Keizo Y他「Val216 decides the substrate specificity of α−glucosidase in Saccharomyces cerevisiae.」Eur.J.Biochem.271,3414−3420(2004).Keizo Y et al. “Val216 decades the substrate specificity of α-glucosidase in Saccharomyces cerevisiae.” Eur. J. et al. Biochem. 271, 3414-3420 (2004). Garcia,Bianca他「Molecular cloning of an α−glucosidase−like gene from Penicillium minioluteum and structure prediction of its gene product」Biochemical and Biophysical Research Communications(2001),281(1),151−158.Garcia, Bianca et al. “Molecular cloning of an α-glucosidase-like gene from Penicillium mini1um1 and structure1 of biotechnology1 of biotechnologies.

本発明の課題は、イソマルトースには作用するがマルトースには作用せず、また、グルコースからイソマルトースは合成しないという性質を有する新規なイソマルターゼ、及びデンプンからのグルコースの効率的な生産方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a novel isomaltase having the property of acting on isomaltose but not on maltose and not synthesizing isomaltose from glucose, and an efficient method for producing glucose from starch. It is to provide.

そこで本発明者は、前記糸状菌に着目し、イソマルトースには作用するがマルトースには作用しないイソマルターゼを見出すべく種々検討を行った。まず糸状菌とは全く相違する酵母に着目し、酵母の一つであるSaccharomyces cerevisiae由来のイソマルターゼについて検討し、保存領域中の216番目のバリンが基質特異性を決定することが報告されている(非特許文献7)ことから、このイソマルターゼと同じ位置にバリンを持つ配列を有する糸状菌を麹菌(Aspergillus oryzae)ゲノムデータベース(DOGAN)で探索した。その結果、全く意外にも、イソマルターゼを産生することが知られていない糸状菌である麹菌のゲノム上に、バリンを持つ配列が存在することを見出した。そして当該配列を有する遺伝子を大腸菌で発現させたところ、イソマルトースを分解する作用を有し、かつマルトースには作用しないイソマルターゼが得られることを見出し、本発明を完成した。なお、イソマルトースを分解できる酵素(オリゴ−1,6−グリコシダーゼ、デキストラングルコシダーゼ、ネオプルラナーゼ、DexCタンパク等)は、細菌、酵母、糸状菌等から既に多数報告されている(非特許文献8)が、前述の構造を有していないものは、イソマルトースとマルトース両方に作用すると考えられる。   Therefore, the present inventor paid attention to the filamentous fungus and conducted various studies to find isomaltase that acts on isomaltose but does not act on maltose. First, focusing on yeast that is completely different from filamentous fungi, we investigated isomaltase derived from Saccharomyces cerevisiae, which is one of the yeasts, and it has been reported that the 216th valine in the conserved region determines substrate specificity. (Non-patent document 7) Therefore, a filamentous fungus having a sequence having valine at the same position as this isomaltase was searched in the Aspergillus oryzae genome database (DOGAN). As a result, the present inventors have surprisingly found that a sequence having valine exists on the genome of Aspergillus, which is a filamentous fungus that is not known to produce isomaltase. Then, when a gene having the sequence was expressed in E. coli, it was found that isomaltase having an action of degrading isomaltose and not acting on maltose was obtained, and the present invention was completed. In addition, many enzymes (oligo-1,6-glycosidase, dextran glucosidase, neopullulanase, DexC protein, etc.) capable of degrading isomaltose have already been reported from bacteria, yeast, filamentous fungi and the like (Non-patent Document 8). Those not having the above-described structure are considered to act on both isomaltose and maltose.

すなわち、本発明は、活性中心にGFRMDVINF(配列番号1)のアミノ酸配列を有し、糸状菌に由来する、マルトースに作用しないイソマルターゼを提供するものである。   That is, the present invention provides an isomaltase having an amino acid sequence of GFRMDVINF (SEQ ID NO: 1) at the active center and not acting on maltose, which is derived from filamentous fungi.

また、本発明は、次のアミノ酸配列(a)又は(b)を有し、マルトースに作用しないイソマルターゼを提供するものである。
(a)配列番号3又は配列番号5
(b)配列番号3又は配列番号5のアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列。
The present invention also provides an isomaltase having the following amino acid sequence (a) or (b) and not acting on maltose.
(A) SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5
(B) An amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5.

また、本発明は、上記のイソマルターゼをコードする遺伝子を提供するものである。   The present invention also provides a gene encoding the above isomaltase.

さらに本発明は、デンプンに、α−アミラーゼ、グルコアミラーゼ、イソアミラーゼ及びプルラナーゼから選ばれる酵素と、上記のイソマルターゼを作用させることを特徴とするグルコースの製造法を提供するものである。   Furthermore, the present invention provides a method for producing glucose, characterized by allowing starch to act on an enzyme selected from α-amylase, glucoamylase, isoamylase and pullulanase, and the above isomaltase.

本発明のイソマルターゼは、イソマルトースには作用するがマルトースには作用せず、また、グルコースからイソマルトースは合成しないという性質を有する。従って、このイソマルターゼを用いれば、デンプンから高収率でグルコースを生産することができる。   The isomaltase of the present invention has properties that it acts on isomaltose but not on maltose, and does not synthesize isomaltose from glucose. Therefore, if this isomaltase is used, glucose can be produced in high yield from starch.

市販グルコアミラーゼ1/100水溶液の基質特異性を示す。The substrate specificity of commercially available glucoamylase 1/100 aqueous solution is shown. 市販グルコアミラーゼ1/1000水溶液の基質特異性を示す。The substrate specificity of commercially available glucoamylase 1/1000 aqueous solution is shown. 形質転換体(+agl1)とネガティブコントロール株(−agl1)の細胞抽出液(可溶性画分)のSDS−PAGE結果を示す。(ゲル濃度:12%、AはCBB染色、Bでは一次抗体にHis−Tag Monoclonal Antibody、二次抗体にGoat Anti−mouse HRP conjugateを使用)The SDS-PAGE result of the cell extract (soluble fraction) of a transformant (+ agl1) and a negative control strain (-agl1) is shown. (Gel concentration: 12%, A for CBB staining, B for His-Tag Monoclonal Antibody and Goat Anti-mouse HRP conjugate for secondary antibody) 形質転換体(+agl1)とネガティブコントロール株(−agl1)の細胞抽出液(可溶性画分)のウエスタンブロッティング結果を示す。(ゲル濃度:12%、AはCBB染色、Bでは一次抗体にHis−Tag Monoclonal Antibody、二次抗体にGoat Anti−mouse HRP conjugateを使用)The western blotting result of the cell extract (soluble fraction) of a transformant (+ ag11) and a negative control strain (-ag11) is shown. (Gel concentration: 12%, A for CBB staining, B for His-Tag Monoclonal Antibody and Goat Anti-mouse HRP conjugate for secondary antibody) 本発明Aspergillus oryzaeイソマルターゼ(AGL1)の反応温度範囲を示す。The reaction temperature range of this invention Aspergillus oryzae isomaltase (AGL1) is shown. 本発明Aspergillus oryzaeイソマルターゼ(AGL1)の反応pH範囲を示す。The reaction pH range of this invention Aspergillus oryzae isomaltase (AGL1) is shown. 本発明Aspergillus oryzaeイソマルターゼ(AGL1)の基質特異性を示す。The substrate specificity of this invention Aspergillus oryzae isomaltase (AGL1) is shown. 本発明Fusarium oxysporumイソマルターゼ(FOAGL1)の反応温度範囲を示す。The reaction temperature range of this invention Fusarium oxysporum isomaltase (FOAGL1) is shown. 本発明Fusarium oxysporumイソマルターゼ(FOAGL1)の反応pH範囲を示す。The reaction pH range of this invention Fusarium oxysporum isomaltase (FOAGL1) is shown. 本発明Fusarium oxysporumイソマルターゼ(FOAGL1)の基質特異性を示す。The substrate specificity of this invention Fusarium oxysporum isomaltase (FOAGL1) is shown. 本発明Aspergillus oryzaeイソマルターゼ(AGL1)と市販糖化酵素を併用した場合の糖化結果を示す。The saccharification result at the time of using together this invention Aspergillus oryzae isomaltase (AGL1) and a commercially available saccharification enzyme is shown. 本発明Fusarium oxysporumイソマルターゼ(FOAGL1)と市販糖化酵素を併用した場合の糖化結果を示す。The saccharification result at the time of using together this invention Fusarium oxysporum isomaltase (FOAGL1) and a commercially available saccharifying enzyme is shown.

本発明のイソマルターゼは、活性中心にGFRMDVINF(配列番号1)のアミノ酸配列を有する。このアミノ酸配列は、本発明のイソマルターゼが、イソマルトースに作用してグルコースに分解するが、マルトースには作用しないという特徴を有する活性中心であると考えられる。また、本発明のイソマルターゼは、グルコースからイソマルトース等のオリゴ糖を合成しない。従って、本発明のイソマルターゼは、イソマルトースからグルコースを生成するという基質特異性の極めて高い酵素であるという特徴を有する。   The isomaltase of the present invention has an amino acid sequence of GFRMDVINF (SEQ ID NO: 1) at the active center. This amino acid sequence is considered to be an active center having the characteristic that the isomaltase of the present invention acts on isomaltose to decompose it into glucose but does not act on maltose. The isomaltase of the present invention does not synthesize oligosaccharides such as isomaltose from glucose. Therefore, the isomaltase of the present invention is characterized in that it is an enzyme with extremely high substrate specificity that produces glucose from isomaltose.

本発明のイソマルターゼは、25〜40℃で50%以上の相対活性を示し、最適温度は約30℃である。また、本発明イソマルターゼは、pH5〜8で50%以上の相対活性を示し、最適pHは約7.0である。本発明のイソマルターゼの基質特異性は明確であり、イソマルトースに作用するが、マルトース、ニゲロース、トレハロース、デキストラン及びスターチに作用しない。なお、コウジビオースはイソマルトースの20%程度作用する。またグルコースにも作用しないし、オリゴ糖を生成しない。   The isomaltase of the present invention exhibits a relative activity of 50% or more at 25 to 40 ° C, and the optimum temperature is about 30 ° C. The isomaltase of the present invention exhibits a relative activity of 50% or more at pH 5 to 8, and the optimum pH is about 7.0. The substrate specificity of the isomaltase of the present invention is clear and acts on isomaltose, but not on maltose, nigerose, trehalose, dextran and starch. In addition, kojibiose acts about 20% of isomaltose. It also does not act on glucose and does not produce oligosaccharides.

本発明のイソマルターゼは、活性中心に前記のようなアミノ酸配列を有することを特徴とするが、その具体例としては、次のアミノ酸配列(a)又は(b)を有し、マルトースに作用しないものが挙げられる。
(a)配列番号3又は配列番号5
(b)配列番号3又は配列番号5のアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸配列が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列。
The isomaltase of the present invention is characterized by having the above-mentioned amino acid sequence at the active center, and specific examples thereof have the following amino acid sequence (a) or (b) and do not act on maltose. Things.
(A) SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5
(B) an amino acid sequence in which one or several amino acid sequences are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5;

ここで配列番号3のアミノ酸配列を有するイソマルターゼは、Aspergillus oryzae由来のイソマルターゼであり、配列番号5のアミノ酸配列を有するイソマルターゼはFusarium oxysporum由来のイソマルターゼである。アミノ酸配列(b)とアミノ酸配列(a)との相同性(同一性)は、配列番号3及び5とそれらの欠失、置換又は付加体との間で、それぞれ、70%以上であればよいが、80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、95%以上がさらに好ましい。   Here, the isomaltase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 is an isomaltase derived from Aspergillus oryzae, and the isomaltase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5 is an isomaltase derived from Fusarium oxysporum. The homology (identity) between the amino acid sequence (b) and the amino acid sequence (a) may be 70% or more between SEQ ID NOs: 3 and 5 and their deletions, substitutions or additions. However, 80% or more is preferable, 90% or more is more preferable, and 95% or more is more preferable.

本発明の遺伝子は、前記のイソマルターゼをコードする遺伝子である。当該遺伝子は、前記活性中心のアミノ酸配列をコードするものであればよいが、前記アミノ酸配列(a)又は(b)をコードするものが好ましい。さらに好ましい遺伝子は、次の塩基配列(c)又は(d)を有するものである。
(c)配列番号2又は配列番号4
(d)配列番号2又は配列番号4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の塩基配列。
The gene of the present invention is a gene encoding the aforementioned isomaltase. The gene only needs to encode the amino acid sequence of the active center, but preferably encodes the amino acid sequence (a) or (b). Further preferred genes are those having the following base sequence (c) or (d).
(C) SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4
(D) A base sequence of DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to the DNA consisting of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4.

ここでストリンジェントな条件とは、50%ホルムアミドの存在下で700mMのNaCl中42℃、又はこれと同等の条件をいう。また、塩基配列(c)と塩基配列(d)との相同性(同一性)は、配列番号2又は4の塩基配列と、それぞれ、70%以上であればよいが、80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、95%以上がさらに好ましい。   Here, the stringent condition refers to a condition of 42 ° C. in 700 mM NaCl in the presence of 50% formamide, or an equivalent condition. Further, the homology (identity) between the base sequence (c) and the base sequence (d) may be 70% or more with the base sequence of SEQ ID NO: 2 or 4, respectively, but preferably 80% or more, 90% or more is more preferable, and 95% or more is more preferable.

本発明のイソマルターゼは、例えば糸状菌由来の本発明イソマルターゼ遺伝子をクローニングし、当該遺伝子を発現ベクターに組み込んで組み換えプラスミドを調製し、得られた組み換えプラスミドを大腸菌その他の宿主に形質転換し、該形質転換体を培養することにより製造できる。   The isomaltase of the present invention is prepared by, for example, cloning the isomaltase gene of the present invention derived from a filamentous fungus, incorporating the gene into an expression vector to prepare a recombinant plasmid, and transforming the resulting recombinant plasmid into E. coli or other host, It can be produced by culturing the transformant.

本発明イソマルターゼ遺伝子は、例えば糸状菌由来のcDNAライブラリーからPCR法、または糸状菌ゲノムよりPCR後、イントロンを除去する方法等によってクローニングすることができる。その一例としては、Saccharomyces cerevisiae由来のイソマルターゼのアミノ酸配列に基づき、保存領域中の216番目のバリン残基を有する領域と同様な領域を、糸状菌のデータベースから探索した。その結果、Aspergillus oryzaeのゲノムデータベースからGFRMDVINF(配列番号1)の配列を見出した。この配列がイソマルターゼの活性中心と推定した。そして、この活性中心を有する遺伝子が増幅されるようにプライマーを設計し、Aspergillus oryzaeのcDNAライブラリーを鋳型としてPCR法により目的遺伝子を得た。   The isomaltase gene of the present invention can be cloned by, for example, a PCR method from a cDNA library derived from a filamentous fungus or a method of removing an intron after PCR from a filamentous fungus genome. As an example, based on the amino acid sequence of isomaltase derived from Saccharomyces cerevisiae, a region similar to the region having the 216th valine residue in the conserved region was searched from the filamentous fungus database. As a result, a sequence of GFRMDVINF (SEQ ID NO: 1) was found from the genome database of Aspergillus oryzae. This sequence was assumed to be the active center of isomaltase. Primers were designed so that the gene having this active center was amplified, and the target gene was obtained by PCR using the Aspergillus oryzae cDNA library as a template.

イソマルターゼ遺伝子を組み込むための発現ベクターとしては、プラスミドベクターが挙げられ、例えば大腸菌用としてはpET−14b、pBR322等が挙げられる。枯草菌用としては、pUB110等が挙げられる。糸状菌用としては、pPTRI等が挙げられる。また、酵母用としては、pRS403等が挙げられる。   Examples of expression vectors for incorporating the isomaltase gene include plasmid vectors. Examples of the expression vector for E. coli include pET-14b and pBR322. Examples of Bacillus subtilis include pUB110. Examples of filamentous fungi include pPTRI. Moreover, pRS403 etc. are mentioned for yeast use.

得られた組み換えプラスミドは、大腸菌、枯草菌、糸状菌、酵母等に形質転換し、当該形質転換体を培養すれば、本発明イソマルターゼが得られる。   The obtained recombinant plasmid is transformed into Escherichia coli, Bacillus subtilis, filamentous fungi, yeast and the like, and the isomaltase of the present invention can be obtained by culturing the transformant.

本発明のイソマルターゼは、前記のようにイソマルトースをグルコースに分解し、マルトースに作用せず、グルコースからオリゴ糖を合成しない。従って、デンプンに、α−アミラーゼ、グルコアミラーゼ、イソアミラーゼ及びプルラナーゼから選ばれる酵素と、本発明のイソマルターゼを作用させれば、グルコースが選択的に製造できる。ここで、α−アミラーゼとしては、例えばクライスターゼT10(大和化成株式会社)を用いることができる。グルコアミラーゼとしては、例えばGODO−ANGH(合同酒精株式会社)を用いることができる。イソアミラーゼとしては、例えばGODO−FIA(合同酒精株式会社)を用いることができる。プルラナーゼとしては、例えばプルラナーゼ「アマノ」3(天野エンザイム株式会社)を用いることができる。   As described above, the isomaltase of the present invention decomposes isomaltose into glucose, does not act on maltose, and does not synthesize oligosaccharides from glucose. Therefore, glucose can be selectively produced by allowing an enzyme selected from α-amylase, glucoamylase, isoamylase and pullulanase and the isomaltase of the present invention to act on starch. Here, as α-amylase, for example, Christase T10 (Daiwa Kasei Co., Ltd.) can be used. As the glucoamylase, for example, GODO-ANGH (Godoshusei Co., Ltd.) can be used. As the isoamylase, for example, GODO-FIA (Godoshusei Co., Ltd.) can be used. As the pullulanase, for example, pullulanase “Amano” 3 (Amano Enzyme Inc.) can be used.

反応は、例えばデンプンおよびアミラーゼ等のデンプン糖化酵素に前記酵素を添加し、当該酵素が作用するpH、温度条件にて混合撹拌することにより行なわれる。本発明方法によれば、イソマルトースが副生しないため、高収率でグルコースを製造することができる。あるいは、一般的な糖化反応後に、イソマルトースとグルコースを分離し、これに前記酵素を添加し、当該酵素が作用するpH、温度条件にて混合攪拌する。本発明方法によれば、副生したイソマルトースをグルコースに変換することが可能になり、高収率でグルコースを製造することができる。   The reaction is performed, for example, by adding the enzyme to a starch saccharifying enzyme such as starch or amylase, and mixing and stirring at a pH and temperature conditions at which the enzyme acts. According to the method of the present invention, since isomaltose is not by-produced, glucose can be produced in a high yield. Alternatively, after a general saccharification reaction, isomaltose and glucose are separated, the enzyme is added thereto, and the mixture is stirred under the pH and temperature conditions at which the enzyme acts. According to the method of the present invention, it is possible to convert by-produced isomaltose into glucose, and glucose can be produced in a high yield.

次に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明は何らこれに限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to this at all.

実施例1(グルコアミラーゼによる分解)
市販グルコアミラーゼ(合同酒精株式会社:GODO−ANGH)の1/100あるいは1/1000水溶液を15μL及び、0.1M酢酸緩衝液pH6の5μLを、2%マルトースもしくは2%イソマルトース水溶液に混合し、30℃で18時間作用させた。5分間沸騰水中で反応を止め、反応液を真空濃縮後、シリカゲルTLCに供した。展開溶媒はイソプロパノール/n−ブタノール/水(10/5/4)で、展開後、風乾し、アンスロン硫酸液を噴霧し、105℃で加熱して発色させた。
Example 1 (degradation by glucoamylase)
15 μL of 1/100 or 1/1000 aqueous solution of commercially available glucoamylase (Godoshusei Co., Ltd .: GODO-ANGH) and 5 μL of 0.1 M acetate buffer pH 6 are mixed with 2% maltose or 2% isomaltose aqueous solution, It was allowed to act at 30 ° C. for 18 hours. The reaction was stopped in boiling water for 5 minutes, and the reaction solution was concentrated in vacuo and then subjected to silica gel TLC. The developing solvent was isopropanol / n-butanol / water (10/5/4), and after developing, air-dried, sprayed with an anthrone sulfuric acid solution, and heated at 105 ° C. to cause color development.

図1(市販グルコアミラーゼ1/100水溶液の結果)及び図2(市販グルコアミラーゼ1/1000水溶液の結果)に示したように、市販グルコアミラーゼは、マルトースによく作用したが、イソマルトースも分解することができた。また、マルトースやイソマルトースを分解するとともに、マルトースからは、イソマルトースが、イソマルトースからはマルトースが、転移あるいはグルコースの再結合により生じることがわかった。   As shown in FIG. 1 (result of commercially available glucoamylase 1/100 aqueous solution) and FIG. 2 (result of commercially available glucoamylase 1/1000 aqueous solution), commercially available glucoamylase worked well on maltose, but also decomposes isomaltose. I was able to. Further, it was found that maltose and isomaltose were decomposed, and that maltose produced isomaltose and maltose produced from isomaltose by transfer or recombination of glucose.

実施例2(データベースからのagl1遺伝子発見)
Saccharomyces cerevisiaeのイソマルターゼと相同位置にバリンを持ち、他種のイソマルターゼと高い相同性を示した推定α−アミラーゼ様遺伝子を麹菌(Aspergillus oryzae)ゲノムデータベース(DOGAN)上で見出し、agl1と名づけた(DOGAN ID:Ao090020000176)。agl1はα−アミラーゼではなく、イソマルターゼをコードしていると推測した。今日まで糸状菌からのイソマルターゼの報告は知られていない。
また、同様の検索によりFusarium oxysporumのagl1遺伝子(foagl1)を見出した。
Example 2 (Agl1 gene discovery from database)
A putative α-amylase-like gene having valine at the homologous position with Saccharomyces cerevisiae isomaltase and high homology with other isomaltases was found on the Aspergillus oryzae genome database (DOGAN) and named agl1 (DOGAN ID: Ao090020000176). It was speculated that agl1 encodes isomaltase, not α-amylase. To date, there are no reports of isomaltase from filamentous fungi.
Moreover, the agl1 gene (foagl1) of Fusarium oxysporum was found by the same search.

実施例3(Aspergillus oryzaeイソマルターゼ遺伝子による大腸菌の形質転換)
大腸菌発現用ベクターとして、pET−14b (Novagen)を用いた。
agl1遺伝子増幅のためのPCRに使用したプライマーの配列は以下の通りである。
Example 3 (Transformation of Escherichia coli with Aspergillus oryzae isomaltase gene)
PET-14b (Novagen) was used as an E. coli expression vector.
Primer sequences used for PCR for agl1 gene amplification are as follows.

glupha1.6F
5’−acgggatcccatggccacacc−3’(配列番号10)
glupha1.6R
5’−ctggggatcctaatcaggcctc−3’(配列番号11)
glufa1.6F
5′-acgggccccatggccaccacc-3 ′ (SEQ ID NO: 10)
glufa1.6R
5′-ctgggggatcctaatcaggcctc-3 ′ (SEQ ID NO: 11)

麹菌より調製したcDNAライブラリーを鋳型としてプライマーglupha1.6F及びプライマーglupha1.6Rを用いてPCRを行い、agl1遺伝子を含む断片を得た。取得したDNA断片はエタノール沈殿等を行い、回収した。agl1遺伝子を含むDNA断片をBamH I処理し、エタノール沈殿等にてDNAを回収した。BamH I処理及び脱リン酸化処理を行ったpET−14b とライゲーション反応させ、大腸菌の形質転換を行った。得られたコロニーからプラスミドを調製し、agl1遺伝子を含むプラスミドpET−14b−agl1を得た。agl1遺伝子の塩基配列を配列番号2に、また該遺伝子がコードするイソマルターゼのアミノ酸配列を配列番号3に示す。   Using a cDNA library prepared from Aspergillus as a template, PCR was performed using primer glpha1.6F and primer glpha1.6R to obtain a fragment containing the agl1 gene. The obtained DNA fragment was recovered by ethanol precipitation or the like. A DNA fragment containing the agl1 gene was treated with BamHI and the DNA was recovered by ethanol precipitation or the like. Escherichia coli was transformed by ligation reaction with pET-14b which had been subjected to BamHI treatment and dephosphorylation treatment. A plasmid was prepared from the obtained colonies to obtain a plasmid pET-14b-agl1 containing the agl1 gene. The nucleotide sequence of the agl1 gene is shown in SEQ ID NO: 2, and the amino acid sequence of isomaltase encoded by the gene is shown in SEQ ID NO: 3.

実施例4(大腸菌でのAspergillus oryzaeイソマルターゼの発現)
E.coli BL21(DE3)、E.coli AD494(DE3)、E.coli Origami(DE3)pLysS及びE.coli Rosetta−gami(DE3)をプラスミドpET−14b−agl1により形質転換し、形質転換株を取得した。また、ネガティブコントロールとしてagl1を持たないpET−14bベクターを用いて形質転換株を取得した。各形質転換株のコロニーをLB培地に植菌し、前培養を行った。40mLのLB培地に前培養液を接種し、20℃で9時間培養した。その後、最終濃度0.1mMとなるようにIPTGを添加し、20℃で12時間誘導培養を行った。発現誘導後、菌体を7,000rpm、20分間の遠心分離で回収し、1mLの10mMリン酸緩衝液(pH7.0)に縣濁した。菌体は、超音波破砕機にて破砕した。破砕した菌体溶液を12,000rpmで20分間遠心分離し、上清を粗酵素溶液として回収した。各菌株由来の粗酵素について、アクリルアミドゲル濃度12%にてSDS−PAGE及びウエスタンブロッティングを行い、発現したAGL1の評価を行った。検出はHis−Tag Monoclonal Antibody及びGoat Anti−Mouse HRP conjugateにより行った。各形質転換株で発現されたAGL1の活性についてTLCを用いて評価したところ、イソマルトース分解活性はE.coli Origami(DE3)pLysS及びE.coli Rosetta−gami(DE3)を宿主とした形質転換体で強く見られたが、マルトース分解活性がすべての形質転換株で見られた。このことから、観察されたマルトース分解活性は宿主である大腸菌由来のものである、もしくはAGL1のマルトース分解活性に大腸菌由来のマルトース分解活性が加算されたものではないかと推測した。大腸菌由来のマルターゼについては報告されている。よって、最適宿主であるE.coli Origami(DE3)pLysSを宿主とした形質転換株(+agl1)とE.coli Origami(DE3)pLysS(−agl1,ネガティブコントロール)との比較実験を行った。AGL1タンパク質の発現状況について、SDS−PAGE及びWestern blottingにて形質転換株とネガティブコントロール株とを比較した(図3、図4)。形質転換株ではAGL1と推定できるバンドを確認できたが、ネガティブコントロールでは確認できなかった。即ち宿主大腸菌はAGL1を産生せず、形質転換によってAGL1を産生するようになった事を確認した。
Example 4 (Expression of Aspergillus oryzae isomaltase in E. coli)
E. E. coli BL21 (DE3), E. coli. E. coli AD494 (DE3), E. coli. coli Origami (DE3) pLysS and E. coli. E. coli Rosetta-gami (DE3) was transformed with plasmid pET-14b-agl1 to obtain a transformed strain. Moreover, the transformant was acquired using the pET-14b vector which does not have agl1 as a negative control. Colonies of each transformant were inoculated into LB medium and precultured. 40 mL of LB medium was inoculated with the preculture and cultured at 20 ° C. for 9 hours. Thereafter, IPTG was added to a final concentration of 0.1 mM, and induction culture was performed at 20 ° C. for 12 hours. After the expression induction, the cells were collected by centrifugation at 7,000 rpm for 20 minutes and suspended in 1 mL of 10 mM phosphate buffer (pH 7.0). The cells were crushed with an ultrasonic crusher. The disrupted bacterial cell solution was centrifuged at 12,000 rpm for 20 minutes, and the supernatant was recovered as a crude enzyme solution. The crude enzyme derived from each strain was subjected to SDS-PAGE and Western blotting at an acrylamide gel concentration of 12% to evaluate the expressed AGL1. The detection was performed by His-Tag Monoclonal Antibody and Goat Anti-Mouse HRP conjugate. The activity of AGL1 expressed in each transformant was evaluated using TLC. coli Origami (DE3) pLysS and E. coli. Although strongly observed in transformants using E. coli Rosetta-gami (DE3) as a host, maltose-degrading activity was observed in all transformants. From this, it was speculated that the observed maltose-degrading activity was derived from E. coli as the host, or that maltose-degrading activity derived from E. coli was added to the maltose-degrading activity of AGL1. E. coli-derived maltase has been reported. Therefore, E. coli, which is the optimal host. E. coli Origami (DE3) pLysS as a host strain (+ agl1) and E. coli. A comparison experiment with E. coli Origami (DE3) pLysS (-agl1, negative control) was performed. About the expression state of AGL1 protein, the transformed strain and the negative control strain were compared by SDS-PAGE and Western blotting (FIGS. 3 and 4). A band that could be estimated as AGL1 was confirmed in the transformed strain, but not in the negative control. That is, it was confirmed that host E. coli did not produce AGL1, but produced AGL1 by transformation.

実施例5(大腸菌で発現したAspergillus oryzaeイソマルターゼの性質:AGL1の精製)
TOYOPEARL AF−Chelate−650Mカラム(φ10×45mm)に4mLの200mM NiSO4を注入した後、40mLの蒸留水及び40mLの10mMリン酸緩衝液(pH7.0)で平衡化を行った。4mLのAGL1粗酵素溶液をニッケルキレートTOYOPEARL AF−Chelate−650Mカラム(φ10×45mm)にアプライし、0.3M NaClを含む10mMリン酸緩衝液(pH7.0)で非吸着画分を溶出し、0.3M NaCl、20mM イミダゾールを含む10mMリン酸緩衝液(pH7.0)で吸着画分を溶出した。SDS−PAGEにて単一バンドを確認できた画分を回収し、10 mM酢酸緩衝液(pH6.0)に対して透析を行った。
タンパク質の定量にはブラッドフォード法を用いた。
Example 5 (Property of Aspergillus oryzae isomaltase expressed in E. coli: purification of AGL1)
After injecting 4 mL of 200 mM NiSO 4 into a TOYOPEARL AF-Chelate-650M column (φ10 × 45 mm), equilibration was performed with 40 mL of distilled water and 40 mL of 10 mM phosphate buffer (pH 7.0). 4 mL of AGL1 crude enzyme solution was applied to a nickel chelate TOYOPEARL AF-Chelate-650M column (φ10 × 45 mm), and the non-adsorbed fraction was eluted with 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 0.3 M NaCl. The adsorbed fraction was eluted with 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 0.3 M NaCl and 20 mM imidazole. The fraction in which a single band could be confirmed by SDS-PAGE was collected and dialyzed against 10 mM acetate buffer (pH 6.0).
The Bradford method was used for protein quantification.

調製したE.coli Origami(DE3)pLysSを宿主とした形質転換体由来の粗酵素4mLをニッケルキレート TOYOPEARL AF−Chalate−650Mカラム(φ10×45mm)に供し、20mMイミダゾールで吸着タンパク質の溶出を行った。非吸着画分と吸着画分についてSDS−PAGEを行ったところ、Fraction No.11にAGL1と思われるタンパク質が確認された。20mMリン酸緩衝液(pH7.0)に対して、最終濃度が0.041%GOD、0.01%POD、0.5%O−ジアニシジンとなるように添加・混合し、GOD試薬とした。20mg/mLイソマルトース10μl、200mM リン酸緩衝液(pH7.0)5μlの混合液に、精製酵素溶液5μlを加え反応液とした(全量20μl)。また、精製酵素溶液を蒸留水にした溶液をコントロールとした。酵素反応液を30℃で3時間インキュベートした。酵素反応液を100℃で3分間処理した後、GOD試薬200μl加えて30℃で10分インキュベートした。4N HClを4μl加えた後、400nmにおける吸光度を測定した。GOD法の原理については以下の通りである。   Prepared E. coli. 4 mL of a crude enzyme derived from a transformant using E. coli Origami (DE3) pLysS as a host was applied to a nickel chelate TOYOPEARL AF-Chalate-650M column (φ10 × 45 mm), and the adsorbed protein was eluted with 20 mM imidazole. When SDS-PAGE was performed on the non-adsorbed fraction and the adsorbed fraction, Fraction No. No. 11 confirmed the protein considered to be AGL1. A 20 mM phosphate buffer solution (pH 7.0) was added and mixed so that the final concentrations were 0.041% GOD, 0.01% POD, and 0.5% O-dianisidine to obtain a GOD reagent. 5 μl of the purified enzyme solution was added to a mixed solution of 10 μl of 20 mg / mL isomaltose and 5 μl of 200 mM phosphate buffer (pH 7.0) to prepare a reaction solution (total amount: 20 μl). In addition, a solution in which the purified enzyme solution was distilled water was used as a control. The enzyme reaction solution was incubated at 30 ° C. for 3 hours. After the enzyme reaction solution was treated at 100 ° C. for 3 minutes, 200 μl of GOD reagent was added and incubated at 30 ° C. for 10 minutes. After adding 4 μl of 4N HCl, the absorbance at 400 nm was measured. The principle of the GOD method is as follows.

α−グルコシダーゼ活性の1Uは、本条件において、1分間に1μmolのグルコースを生成させる活性と定義し、以下の式より酵素活性を算出した。   1 U of α-glucosidase activity was defined as an activity that produces 1 μmol of glucose per minute under these conditions, and the enzyme activity was calculated from the following equation.

AGL1はNiキレートカラムクロマトグラフィーにより27.6倍に精製され、収率は76.6%となった。精製酵素はSDS−PAGEにて単一なバンドを示した。   AGL1 was purified 27.6 times by Ni chelate column chromatography, and the yield was 76.6%. The purified enzyme showed a single band by SDS-PAGE.

実施例6(大腸菌で発現したAspergillus oryzaeイソマルターゼの性質:最適温度)
20mg/mLイソマルトース10μl、200mM リン酸緩衝液(pH7.0)5μlの混合液に、精製酵素溶液5μlを加え反応液とした(全量20μl)。反応液を20〜60℃の温度で3時間インキュベートし、GOD法によって活性を測定した。
精製酵素を用いて、GOD法により最適温度について評価した(図5)。最適温度は30℃であった。
Example 6 (Properties of Aspergillus oryzae isomaltase expressed in E. coli: optimum temperature)
5 μl of the purified enzyme solution was added to a mixed solution of 10 μl of 20 mg / mL isomaltose and 5 μl of 200 mM phosphate buffer (pH 7.0) to prepare a reaction solution (total amount: 20 μl). The reaction solution was incubated at a temperature of 20 to 60 ° C. for 3 hours, and the activity was measured by the GOD method.
Using the purified enzyme, the optimum temperature was evaluated by the GOD method (FIG. 5). The optimum temperature was 30 ° C.

実施例7(大腸菌で発現したAspergillus oryzaeイソマルターゼの性質:至適pH)
20mg/mLのイソマルトース10μl、200mMの各種緩衝液の混合液に、精製酵素溶液5μlを加え反応液とした(全量20μl)。反応液を30℃で3時間インキュベートし、GOD法によって活性を測定した。
精製酵素を用いて、GOD法により最適pHについて評価した(図6)。最適pHは7.0であった。
Example 7 (Properties of Aspergillus oryzae isomaltase expressed in E. coli: optimum pH)
To a mixed solution of 10 mg of 20 mg / mL isomaltose and various buffer solutions of 200 mM, 5 μl of a purified enzyme solution was added to obtain a reaction solution (total amount: 20 μl). The reaction solution was incubated at 30 ° C. for 3 hours, and the activity was measured by the GOD method.
Using the purified enzyme, the optimum pH was evaluated by the GOD method (FIG. 6). The optimum pH was 7.0.

実施例8(大腸菌で発現したAspergillus oryzaeイソマルターゼの性質:特異性)
5mg/mLの各基質10μl、200mMリン酸緩衝液(pH7.0)5μlの混合液に、精製酵素溶液5μlを加え反応液とした(全量20μl)。酵素反応液を30℃で3時間インキュベートし、GOD法によって活性を測定した。
精製酵素を用いて、GOD法により基質特異性について評価した(表2)。AGL1はイソマルトースに特異的に作用したが、コウジビオースに対してもわずかに活性を示した。
Example 8 (Properties of Aspergillus oryzae isomaltase expressed in E. coli: specificity)
5 μl of the purified enzyme solution was added to a mixed solution of 10 μl of each substrate at 5 mg / mL and 5 μl of 200 mM phosphate buffer (pH 7.0) to obtain a reaction solution (total amount 20 μl). The enzyme reaction solution was incubated at 30 ° C. for 3 hours, and the activity was measured by the GOD method.
Substrate specificity was evaluated by the GOD method using the purified enzyme (Table 2). AGL1 specifically acted on isomaltose, but also showed a slight activity against kojibiose.

実施例9(糸状菌イソマルターゼによる分解)
実施例5で得られた糸状菌由来イソマルターゼ粗酵素16μLに、10mg/mLとなるように、グルコース、マルトース、イソマルトースの0.1M酢酸緩衝液pH6溶液を4μLをそれぞれ加えた。30℃にて、8、24時間反応し、反応液を実施例1と同様にTLC分析に供した。図7に示したように、グルコースやマルトースを基質とした場合に、分解や転移物は検出されなかった。一方、イソマルトースは分解し、グルコースのスポットが増加した。また、イソマルトースから他の転移物は生じなかった。
Example 9 (degradation by filamentous fungus isomaltase)
To 16 μL of the filamentous fungus-derived isomaltase crude enzyme obtained in Example 5, 4 μL of glucose, maltose, and 0.1M acetic acid buffer pH 6 solution of isomaltose were added to a concentration of 10 mg / mL. The reaction was performed at 30 ° C. for 8 to 24 hours, and the reaction solution was subjected to TLC analysis in the same manner as in Example 1. As shown in FIG. 7, when glucose or maltose was used as a substrate, no decomposition or transfer product was detected. On the other hand, isomaltose decomposed and glucose spots increased. Further, no other transfer product was produced from isomaltose.

実施例10(Fusarium oxysporumイソマルターゼ遺伝子のクローニング)
実施例3と同様にしてFusarium oxysporum由来のイソマルターゼ遺伝子をクローニングした。その遺伝子の塩基配列を配列番号4に、また該遺伝子がコードするイソマルターゼのアミノ酸配列を配列番号5に示す。
Fusarium oxysporumより調製したcDNAライブラリーを鋳型としてPCRを行い、foagl1配列を含むDNA断片を得た。得られた断片を大腸菌の発現用プラスミドpET-14bへ組み込み、発現プラスミドpET−14b−foagl1を調製した。
Example 10 (Fusalium oxysporum isomaltase gene cloning)
In the same manner as in Example 3, the isomaltase gene derived from Fusarium oxysporum was cloned. The base sequence of the gene is shown in SEQ ID NO: 4, and the amino acid sequence of isomaltase encoded by the gene is shown in SEQ ID NO: 5.
PCR was performed using a cDNA library prepared from Fusarium oxysporum as a template to obtain a DNA fragment containing the foagll1 sequence. The obtained fragment was incorporated into E. coli expression plasmid pET-14b to prepare expression plasmid pET-14b-foagl1.

実施例11(Fusarium oxysporumイソマルターゼ遺伝子から取得した酵素の性質:最適温度、至適pH、基質特異性)
実施例4と同様にして、発現プラスミドpET−14b−foagl1により形質転換された大腸菌を培養後、菌体を回収して、超音波破砕を行った結果、イソマルトース分解活性を確認した。この菌体破砕抽出物を実施例5の精製方法により精製して得られた、Fusarium oxysporumイソマルターゼ酵素(FOAGL1)を以下の試験に供した。
得られたFusarium oxysporumイソマルターゼについて、実施例6と同様の方法で最適温度、実施例7と同様の方法で至適pHを調べた結果、Fusarium oxysporumイソマルターゼの最適温度は30℃(図8)、最適pHはpH6.5(図9)であった。
また、実施例8と同様の方法であるGOD法により、基質特異性について評価した(表3)。FOAGL1はイソマルトースに特異的に作用した。マルトースやトレハロースには作用せず、コウジビオースやパノースに対してわずかに活性を示した。
Example 11 (Properties of enzyme obtained from Fusarium oxysporum isomaltase gene: optimum temperature, optimum pH, substrate specificity)
In the same manner as in Example 4, E. coli transformed with the expression plasmid pET-14b-foagl1 was cultured, and the cells were collected and subjected to ultrasonic disruption. As a result, the isomaltose-degrading activity was confirmed. The Fusarium oxysporum isomaltase enzyme (FOAGL1) obtained by purifying this cell disruption extract by the purification method of Example 5 was subjected to the following test.
The optimum temperature of the obtained Fusarium oxysporum isomaltase was examined by the same method as in Example 6, and the optimum pH was examined by the same method as in Example 7. As a result, the optimum temperature of Fusarium oxysporum isomaltase was 30 ° C. (FIG. 8). The optimum pH was 6.5 (FIG. 9).
Moreover, the substrate specificity was evaluated by the GOD method which is the same method as in Example 8 (Table 3). FOAGL1 specifically acted on isomaltose. It did not act on maltose or trehalose, and showed a slight activity against kojibiose and panose.

実施例12 (Fusarium oxysporumイソマルターゼの分解特性)
実施例11で得られたFusarium oxysporumイソマルターゼ酵素(FOAGL1)のグルコース、マルトース、イソマルトースの分解について調べた。
Fusarium oxysporum由来イソマルターゼ(FOAGL1)粗酵素16μLに、10mg/mLとなるように、グルコース、マルトース、イソマルトースの0.1M酢酸緩衝液pH6溶液を4μLをそれぞれ加えた。30℃にて、8、24時間反応し、反応液を実施例1と同様にTLC分析に供した。図10に示したように、グルコースやマルトースを基質とした場合に、分解や転移物は検出されなかった。一方、イソマルトースは分解し、グルコースのスポットが増加した。また、イソマルトースから他の転移物は生じなかった。
Example 12 (Degradation characteristics of Fusarium oxysporum isomaltase)
The decomposition of glucose, maltose and isomaltose of the Fusarium oxysporum isomaltase enzyme (FOAGL1) obtained in Example 11 was examined.
4 μL each of glucose, maltose, and isomaltose 0.1 M acetate buffer pH 6 solution was added to 16 μL of Fusarium oxysporum-derived isomaltase (FOAGL1) crude enzyme so that the concentration was 10 mg / mL. The reaction was performed at 30 ° C. for 8 to 24 hours, and the reaction solution was subjected to TLC analysis in the same manner as in Example 1. As shown in FIG. 10, when glucose or maltose was used as a substrate, no decomposition or transfer product was detected. On the other hand, isomaltose decomposed and glucose spots increased. Further, no other transfer product was produced from isomaltose.

実施例13(本発明酵素と市販糖化用酵素との併用)
溶性デンプンを濃度30%(w/w)となるように、0.1M 酢酸緩衝液(pH4.2)に加熱溶解した。溶性デンプン液50mLに対して、市販糖化用酵素OPTIMAX 4060(グルコアミラーゼ・プルラナーゼ混合酵素)を40μL加え、60℃にて16時間酵素反応を行った。反応後、試料を100℃加熱し、酵素反応を停止させた(デンプン分解物)。
デンプン分解物を0.1Mリン酸緩衝液(pH6.8)にて10倍希釈した後、実施例4または実施例5により得られたAspergillus oryzaeイソマルターゼイソマルターゼ(AGL1)、あるいは実施例10によりFusarium oxysporum由来イソマルターゼ(FOAGL1)を加え、30℃で5時間反応させた。反応後、5分間沸騰水中で反応を止め、シリカゲルTLCに供した。展開溶媒はイソプロパノール/n−ブタノール/水(10/5/4)で、展開後、風乾し、アンスロン硫酸液を噴霧し、105℃で加熱して発色させた。
Example 13 (Combination of the enzyme of the present invention and a commercially available saccharifying enzyme)
Soluble starch was dissolved by heating in 0.1 M acetic acid buffer (pH 4.2) to a concentration of 30% (w / w). 40 μL of commercially available saccharification enzyme OPTIMAX 4060 (glucoamylase / pullulanase mixed enzyme) was added to 50 mL of soluble starch solution, and the enzyme reaction was performed at 60 ° C. for 16 hours. After the reaction, the sample was heated at 100 ° C. to stop the enzymatic reaction (starch degradation product).
After the starch degradation product was diluted 10-fold with 0.1 M phosphate buffer (pH 6.8), Aspergillus oryzae isomaltase isomaltase (AGL1) obtained according to Example 4 or Example 5, or according to Example 10. Fusarium oxysporum-derived isomaltase (FOAGL1) was added and reacted at 30 ° C. for 5 hours. After the reaction, the reaction was stopped in boiling water for 5 minutes and subjected to silica gel TLC. The developing solvent was isopropanol / n-butanol / water (10/5/4), and after developing, air-dried, sprayed with an anthrone sulfuric acid solution, and heated at 105 ° C. to cause color development.

OPTIMAX4060のみを作用させた図11と図12の各第2レーンでは、イソマルトースのスポットが確認された。それに対して、イソマルターゼを作用させた図11と図12の各第3レーンでは、そのスポットが薄くなり、イソマルトースが分解されていることがわかった。
この結果から、本酵素を使用することにより糖化工程におけるグルコースの収率を向上させることができることがわかった。
In each of the second lanes of FIGS. 11 and 12 where only OPTIMAX 4060 was applied, an isomaltose spot was confirmed. In contrast, in each of the third lanes of FIGS. 11 and 12 where isomaltase was allowed to act, the spot became thinner and it was found that isomaltose was decomposed.
From this result, it was found that the yield of glucose in the saccharification step can be improved by using this enzyme.

本発明のイソマルターゼにより、デンプンからの工業的グルコース生産工程で、グルコースの収率を飛躍的に向上させることが可能になる。   The isomaltase of the present invention makes it possible to dramatically improve the yield of glucose in an industrial glucose production process from starch.

Claims (10)

活性中心にGFRMDVINFのアミノ酸配列を有し、糸状菌に由来する、マルトースに作用しないイソマルターゼ。   An isomaltase which has an amino acid sequence of GFRMDVINF at the active center and which does not act on maltose, derived from filamentous fungi. グルコースからオリゴ糖を合成しない請求項1記載のイソマルターゼ。   The isomaltase according to claim 1, which does not synthesize oligosaccharide from glucose. 糸状菌が、Aspergillus oryzae又はFusarium oxysporumである請求項1又は2記載のイソマルターゼ。   The isomaltase according to claim 1 or 2, wherein the filamentous fungus is Aspergillus oryzae or Fusarium oxysporum. 次のアミノ酸配列(a)又は(b)を有し、マルトースに作用しないイソマルターゼ。
(a)配列番号3又は配列番号5
(b)配列番号3又は配列番号5のアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列。
An isomaltase having the following amino acid sequence (a) or (b) and not acting on maltose.
(A) SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5
(B) An amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5.
糸状菌に由来するものである請求項4記載のイソマルターゼ。   The isomaltase according to claim 4, which is derived from a filamentous fungus. 糸状菌が、Aspergillus oryzae又はFusarium oxysporumである請求項5記載のイソマルターゼ。   The isomaltase according to claim 5, wherein the filamentous fungus is Aspergillus oryzae or Fusarium oxysporum. グルコースからオリゴ糖を合成しない請求項4〜6のいずれか1項記載のイソマルターゼ。   The isomaltase according to any one of claims 4 to 6, wherein no oligosaccharide is synthesized from glucose. 請求項1〜7のいずれか1項記載のイソマルターゼをコードする遺伝子。   A gene encoding the isomaltase according to any one of claims 1 to 7. 次の塩基配列(c)又は(d)を有するものである請求項8記載の遺伝子。
(c)配列番号2又は配列番号4
(d)配列番号2又は配列番号4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の塩基配列。
The gene according to claim 8, which has the following base sequence (c) or (d).
(C) SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4
(D) A base sequence of DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to the DNA consisting of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4.
デンプンに、α−アミラーゼ、グルコアミラーゼ、イソアミラーゼ及びプルラナーゼから選ばれる酵素と、請求項1〜7のいずれか1項記載のイソマルターゼとを作用させることを特徴とするグルコースの製造法。   A method for producing glucose, comprising reacting an enzyme selected from α-amylase, glucoamylase, isoamylase and pullulanase with the isomaltase according to any one of claims 1 to 7.
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