JP2015167552A - mutant xylanase - Google Patents

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貴大 矢野
Takahiro Yano
貴大 矢野
武子 児玉
Takeko Kodama
武子 児玉
望 柴田
Nozomi Shibata
望 柴田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide xylanase with less saccharification residue and lower lignin adhesiveness.SOLUTION: This invention relates to a method for producing mutant xylanase catalytic domains, including either: replacing a region corresponding to the amino acid sequence represented by positions 118-143 of a specific sequence with the amino acid sequence represented by positions 118-143 of the specific sequence or an amino acid sequence having at least 90% of the identity thereof, in the amino acid sequence of the catalytic domains of xylanases belonging to glycoside hydrolase family 11, with the proviso that the identity of the amino acid sequence of the catalytic domains and the amino acid sequence represented by the specific sequence is less than 90%; or replacing a region corresponding to the amino acid sequence represented by positions 144-172 of the specific sequence with the amino acid sequence represented by positions 144-172 of the specific sequence or an amino acid sequence having at least 90% of the identity thereof. The mutant xylanase mutated by the method is also provided.

Description

本発明は、変異キシラナーゼに関する。   The present invention relates to mutant xylanases.

バイオマスは、化石資源を除いた再生可能な生物由来の有機性資源である。その中でもセルロース系バイオマスが注目を浴びている。セルロースを分解することで糖を製造し、得られた糖から化学変換や微生物を用いた発酵技術により石油資源の代替物やバイオ燃料などの有用資源を製造する技術の開発が、世界中で行われている。   Biomass is an organic resource derived from renewable organisms excluding fossil resources. Among them, cellulosic biomass is attracting attention. Development of technology to produce sugar by decomposing cellulose and producing useful resources such as alternatives to petroleum resources and biofuels by chemical conversion and fermentation technology using microorganisms from the obtained sugar It has been broken.

セルロース系バイオマスは、セルロース、ヘミセルロース、リグニンを主成分として構成される。このようなバイオマスは、セルロースを分解するセルラーゼ、ヘミセルロースを分解するヘミセルラーゼなどが相乗的に作用することにより、複雑な形式で分解されることが知られている。セルロース系バイオマスの有効活用にあたっては、セルロースやヘミセルロースを高効率に分解可能な糖化酵素の開発が必要となる。   Cellulosic biomass is composed mainly of cellulose, hemicellulose, and lignin. It is known that such biomass is decomposed in a complex format by synergistic action of cellulase that decomposes cellulose, hemicellulase that decomposes hemicellulose, and the like. For effective utilization of cellulosic biomass, it is necessary to develop a saccharifying enzyme capable of decomposing cellulose and hemicellulose with high efficiency.

セルロース系バイオマスの糖化には、セルラーゼを主成分とする糖化酵素カクテルが従来から使用されている。近年、セルラーゼを主成分とする糖化酵素カクテルに対して、キシラナーゼやアラビノフラノシダーゼなどのヘミセルラーゼを添加することによって、糖化率が向上することが報告され、セルロース系バイオマス糖化におけるヘミセルラーゼの重要性が示唆された(特許文献1)。   For saccharification of cellulosic biomass, a saccharification enzyme cocktail based on cellulase has been conventionally used. In recent years, it has been reported that the addition of hemicellulases such as xylanase and arabinofuranosidase to saccharification enzyme cocktails containing cellulase as the main component improves the saccharification rate, and the importance of hemicellulase in cellulosic biomass saccharification Sexuality was suggested (Patent Document 1).

セルロース系バイオマスの糖化においては、糖化酵素が基質であるセルロースやヘミセルロースに吸着し、それらを分解することによって糖が生産される。こうした糖の生産に関わるセルロースやヘミセルロース基質への該酵素の吸着は、生産的吸着と呼ばれる。対照的に、糖化酵素により分解されない成分、例えばリグニン、灰分、その他成分などへの該酵素の吸着は、非特異的吸着と呼ばれる。酵素の糖化効率は、酵素の比活性、耐熱性、非特異的吸着などの因子に左右されると考えられており、糖化酵素の開発にあたっては、これらの因子が着目される。   In saccharification of cellulosic biomass, saccharification enzyme is adsorbed on cellulose or hemicellulose as a substrate, and sugar is produced by decomposing them. Such adsorption of the enzyme to cellulose or hemicellulose substrate involved in sugar production is called productive adsorption. In contrast, adsorption of the enzyme to components that are not degraded by saccharifying enzymes, such as lignin, ash, and other components, is referred to as non-specific adsorption. The saccharification efficiency of an enzyme is considered to depend on factors such as the specific activity of the enzyme, heat resistance, and non-specific adsorption, and these factors are noted in the development of saccharifying enzymes.

セルロース系バイオマスを糖化酵素で糖化した後の残渣成分は、リグニンが主成分である。しかし、セルロース系バイオマス中のリグニンに糖化酵素が吸着することにより、糖化効率が低下することが知られている。セルロース系バイオマス糖化において、糖化酵素のリグニンへの非特異的吸着性は好ましくない性質である。これまでに、セロビオハイドロラーゼ(CBH)IIにおいて、負電荷のアミノ酸への置換、正電荷のアミノ酸の除去等の改変により、非セルロース素材への非特異的吸着が低減したことが報告されている(特許文献2)。   The residual component after saccharifying cellulosic biomass with a saccharifying enzyme is mainly composed of lignin. However, it is known that saccharification efficiency is reduced by adsorbing saccharifying enzymes to lignin in cellulosic biomass. In cellulosic biomass saccharification, nonspecific adsorption of saccharifying enzymes to lignin is an undesirable property. So far, it has been reported that cellobiohydrolase (CBH) II has reduced nonspecific adsorption to non-cellulose materials due to modifications such as substitution of negatively charged amino acids and removal of positively charged amino acids. (Patent Document 2).

特表2011−515089号公報Special table 2011-515089 gazette 特表2011−523854号公報Special table 2011-523854 gazette

グリコシドヒドロラーゼファミリー(Glycoside Hydrolase family)11に属するキシラナーゼ(以下、GH11キシラナーゼということがある)は、セルロース系バイオマスの糖化に利用可能なヘミセルラーゼである。しかし、GH11キシラナーゼは、糖化残渣やリグニンへの吸着性が高いものが多く、バイオマス糖化に用いた場合、非特異的吸着による糖化率低下をもたらすという欠点がある。GH11キシラナーゼにおける糖化残渣やリグニンの吸着部位は未だ不明であり、酵素改変による吸着性低減の試みは従来行われていなかった。   A xylanase belonging to the glycoside hydrolase family 11 (hereinafter sometimes referred to as GH11 xylanase) is a hemicellulase that can be used for saccharification of cellulosic biomass. However, many GH11 xylanases have high adsorptivity to saccharification residues and lignin, and when used for biomass saccharification, there is a disadvantage that the saccharification rate is reduced by nonspecific adsorption. Adsorption sites for glycation residues and lignin in GH11 xylanase are still unknown, and no attempt has been made to reduce adsorptivity by enzyme modification.

本発明者らは、GH11キシラナーゼの中で、Xylanimonas属細菌由来キシラナーゼが糖化残渣又はリグニンへの吸着性が低いことを見出した。また本発明者らは、GH11キシラナーゼにおける糖化残渣又はリグニンの吸着に関わる部位を特定した。さらに本発明者らは、GH11キシラナーゼの糖化残渣又はリグニンの吸着に関わる部位を、Xylanimonas属細菌由来キシラナーゼの対応部位に置き換えた変異(組換え)キシラナーゼが、糖化残渣又はリグニンの吸着性が低減することを見出した。   The present inventors have found that among GH11 xylanases, the xylanase derived from bacteria belonging to the genus Xylanimonas has low adsorptivity to saccharification residue or lignin. In addition, the present inventors have identified a site involved in adsorption of glycation residue or lignin in GH11 xylanase. Furthermore, the present inventors have reduced the adsorptivity of saccharification residue or lignin by mutating (recombinant) xylanase in which the site involved in adsorption of glycation residue or lignin of GH11 xylanase is replaced with the corresponding site of xylanase derived from genus Xylanimonas. I found out.

したがって、一態様において本発明は、変異キシラナーゼ触媒ドメインの製造方法であって、以下:
グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列(ただし、該触媒ドメインのアミノ酸配列と、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性は90%未満である)において、
配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換するか、あるいは、
配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換する
ことを含む、方法を提供する。
Accordingly, in one aspect, the present invention is a method for producing a mutant xylanase catalytic domain comprising:
In the amino acid sequence of the catalytic domain of xylanase belonging to glycoside hydrolase family 11 (however, the identity between the amino acid sequence of the catalytic domain and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is less than 90%)
A region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 is substituted with the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, or ,
Substituting the region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 with the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto Provide a way.

別の一態様において、本発明は、変異キシラナーゼの製造方法であって、以下:
グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼにおいて、
該キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列(ただし、該触媒ドメインのアミノ酸配列と、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性は90%未満である)における配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換するか、あるいは、
該触媒ドメインのアミノ酸配列における配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換する
ことを含む、方法を提供する。
In another aspect, the present invention provides a method for producing a mutant xylanase comprising the following:
In xylanases belonging to glycoside hydrolase family 11,
The amino acid sequence of the catalytic domain of the xylanase is shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain (the identity between the amino acid sequence of the catalytic domain and SEQ ID NO: 2 is less than 90%). Replacing the region corresponding to the amino acid sequence with the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, or
A region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain is the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid having at least 90% identity thereto A method is provided that comprises replacing with a sequence.

別の一態様において、本発明は、キシラナーゼ触媒ドメインの糖化残渣吸着性の低減方法であって、以下:
グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列(ただし、該触媒ドメインのアミノ酸配列と、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性は90%未満である)において、
配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換するか、あるいは、
配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換する
ことを含む、方法を提供する。
In another aspect, the present invention provides a method for reducing glycation residue adsorptivity of a xylanase catalytic domain, comprising:
In the amino acid sequence of the catalytic domain of xylanase belonging to glycoside hydrolase family 11 (however, the identity between the amino acid sequence of the catalytic domain and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is less than 90%)
A region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 is substituted with the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, or ,
Substituting the region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 with the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto Provide a way.

別の一態様において、本発明は、キシラナーゼの糖化残渣吸着性の低減方法であって、以下:
グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼにおいて、
該キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列(ただし、該触媒ドメインのアミノ酸配列と、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性は90%未満である)における配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換するか、あるいは、
該触媒ドメインのアミノ酸配列における配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換する
ことを含む、方法を提供する。
In another aspect, the present invention provides a method for reducing xylanase saccharification residue adsorption, comprising:
In xylanases belonging to glycoside hydrolase family 11,
The amino acid sequence of the catalytic domain of the xylanase is shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain (the identity between the amino acid sequence of the catalytic domain and SEQ ID NO: 2 is less than 90%). Replacing the region corresponding to the amino acid sequence with the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, or
A region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain is the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid having at least 90% identity thereto A method is provided that comprises replacing with a sequence.

さらなる態様において、本発明は、変異キシラナーゼ触媒ドメインであって、N末端から順に、
(a)配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列、
(b)配列番号4の47〜113位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列、
(c)配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列と、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列、又は
配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列と、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列、
ならびに
(d)配列番号4の168〜187位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列、
からなる、変異キシラナーゼ触媒ドメインを提供する。
In a further aspect, the invention provides a mutant xylanase catalytic domain, in order from the N-terminus,
(A) an amino acid sequence represented by positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto,
(B) an amino acid sequence represented by positions 47 to 113 of SEQ ID NO: 4 or an amino acid sequence having at least 60% identity thereto,
(C) the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or the amino acid sequence having at least 90% identity thereto, and the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or at least 60% identical thereto Or an amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 60% identity thereto, and an amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or at least An amino acid sequence having 90% identity,
And (d) the amino acid sequence shown at positions 168 to 187 of SEQ ID NO: 4, or an amino acid sequence having at least 60% identity thereto,
A mutant xylanase catalytic domain is provided.

さらなる態様において、本発明は、上記変異キシラナーゼ触媒ドメインと糖質結合モジュールとを含む変異キシラナーゼを提供する。   In a further aspect, the present invention provides a mutant xylanase comprising the above mutant xylanase catalytic domain and a carbohydrate binding module.

さらなる態様において、本発明は、上記変異キシラナーゼ触媒ドメイン又は上記変異キシラナーゼをコードするポリヌクレオチドを提供する。   In a further aspect, the present invention provides a polynucleotide encoding the mutant xylanase catalytic domain or the mutant xylanase.

さらなる態様において、本発明は、上記ポリヌクレオチドを含むベクターを提供する。   In a further aspect, the present invention provides a vector comprising the above polynucleotide.

さらなる態様において、本発明は、上記ベクターを宿主に導入する形質転換体の製造方法を提供する。   In a further aspect, the present invention provides a method for producing a transformant for introducing the above vector into a host.

さらなる態様において、本発明は、上記変異キシラナーゼ触媒ドメイン又は上記変異キシラナーゼを含むバイオマス糖化剤を提供する。   In a further aspect, the present invention provides a biomass saccharifying agent comprising the mutant xylanase catalytic domain or the mutant xylanase.

さらなる態様において、本発明は、上記バイオマス糖化剤を用いるバイオマスからの糖の製造方法を提供する。   In a further aspect, the present invention provides a method for producing sugar from biomass using the biomass saccharifying agent.

本発明は、糖化残渣やリグニンへの吸着性が低減した変異キシラナーゼ触媒ドメインを提供する。該触媒ドメインを含む変異キシラナーゼを使用することにより、従来のキシラナーゼと比較して、リグニンを含むバイオマスをより効率的に糖化することができ、またより効率的かつ安価にバイオマスから糖を製造することができる。   The present invention provides a mutant xylanase catalytic domain with reduced adsorption to saccharification residues and lignin. By using a mutant xylanase containing the catalytic domain, biomass containing lignin can be saccharified more efficiently and sugar can be produced from biomass more efficiently and cheaply than conventional xylanases. Can do.

キシラナーゼ触媒ドメインの糖化残渣吸着率。Saccharification residue adsorption rate of xylanase catalytic domain. キシラナーゼ触媒ドメインの糖化残渣吸着率。Saccharification residue adsorption rate of xylanase catalytic domain. キシラナーゼ含有酵素組成物によるリグニン存在下でのキシランからの生成糖量。The amount of sugar produced from xylan in the presence of lignin by the xylanase-containing enzyme composition.

(1.定義)
本明細書において、ヌクレオチド配列及びアミノ酸配列の同一性は、Lipman−Pearson法(Science,1985,227:1435−1441)によって計算される。具体的には、遺伝情報処理ソフトウェアGenetyx−Winのホモロジー解析(Search homology)プログラムを用いて、Unit size to compare(ktup)を2として解析を行うことにより算出される。
(1. Definition)
As used herein, nucleotide and amino acid sequence identity is calculated by the Lipman-Pearson method (Science, 1985, 227: 1435-1441). Specifically, it is calculated by performing an analysis with Unit size to compare (ktup) as 2, using a homology analysis (Search homology) program of genetic information processing software Genetyx-Win.

本明細書において、アミノ酸配列上の「相当する位置」又は「相当する領域」は、目的アミノ酸配列を参照配列(例えば、配列番号2で示されるアミノ酸配列)と比較し、各アミノ酸配列中に存在する保存アミノ酸残基に最大の相同性を与えるように配列を整列(アラインメント)させることにより決定することができる。アラインメントは、公知のアルゴリズムを用いて実行することができ、その手順は当業者に公知である。例えば、アラインメントは、上述のLipman−Pearson法等に基づいて手作業で行うこともできるが、Clustal Wマルチプルアラインメントプログラム(Thompson,J.D.et al,1994,Nucleic Acids Res.22:4673−4680)をデフォルト設定で用いることにより行うことができる。Clustal Wは、例えば、欧州バイオインフォマティクス研究所(European Bioinformatics Institute:EBI[www.ebi.ac.uk/index.html])や、国立遺伝学研究所が運営する日本DNAデータバンク(DDBJ[www.ddbj.nig.ac.jp/Welcome−j.html])のウェブサイト上で利用することができる。   In this specification, the “corresponding position” or “corresponding region” on the amino acid sequence is present in each amino acid sequence by comparing the target amino acid sequence with a reference sequence (for example, the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 2). Can be determined by aligning the sequences so as to give the greatest homology to the conserved amino acid residues. The alignment can be performed using known algorithms, the procedures of which are known to those skilled in the art. For example, the alignment can be performed manually based on the above-described Lipman-Pearson method or the like, but the Clustal W multiple alignment program (Thompson, JD et al, 1994, Nucleic Acids Res. 22: 4673-4680). ) With default settings. Clustal W is, for example, the European Bioinformatics Institute (EBI [www.ebi.ac.uk/index.html]) and the Japan DNA Data Bank (DDBJ [www. ddbj.nig.ac.jp/Welcome-j.html]).

本明細書において、「グリコシドヒドロラーゼファミリー(Glycoside Hydrolase family)11」(又はGH11ということがある)とは、CARBOHYDRATE−ACTIVE ENZYME CAZY−Home([www.cazy.org/])にて分類されるファミリーの第11族を意味する。本明細書において、グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼ(又はGH11キシラナーゼ)とは、アミノ酸200個程度のタンパク質でβジェリーロール構造を有し、エンド− β−1,4−キシラナーゼ活性又はエンド− β−1,3−キシラナーゼ活性を有するヘミセルラーゼファミリーである(バイオマス分解酵素研究の最前線−セルラーゼ・へミセルラーゼを中心として−近藤昭彦、天野良彦、田丸浩 株式会社シーエムシー出版)。   In this specification, the “glycoside hydrolase family 11” (or sometimes GH11) is a family classified by CARBOHYDRATE-ACTIVE ENZYME CAZY-Home ([www.casey.org/]). Means the 11th group. In the present specification, a xylanase (or GH11 xylanase) belonging to glycoside hydrolase family 11 is a protein having about 200 amino acids, has a β-jelly roll structure, and has endo-β-1,4-xylanase activity or endo-β-. It is a family of hemicellulases having 1,3-xylanase activity (the forefront of biomass degrading enzyme research-centering on cellulase and hemicellulase-Akihiko Kondo, Yoshihiko Amano, Hiroshi Tamaru Co., Ltd.)

本明細書において、「キシラナーゼ」とは、キシラン中のキシロースβ−1,4−グリコシド結合を加水分解する活性を有する酵素をいう。より詳細には、「キシラナーゼ触媒ドメイン(Catalytic Domain;CD)」、又はリンカーを介して結合されたCDと「糖質結合モジュール(Carbohydrate binding module;CBM)」からなる酵素をいう。   In the present specification, “xylanase” refers to an enzyme having an activity of hydrolyzing a xylose β-1,4-glycoside bond in xylan. More specifically, it refers to an enzyme consisting of a “Catalytic Domain (CD)” or a CD bound via a linker and a “Carbohydrate binding module (CBM)”.

本明細書において、「キシラナーゼ活性」とは、キシラン中のキシロースβ−1,4−グリコシド結合を加水分解する活性をいう。タンパク質のキシラナーゼ活性は、キシランを基質として当該タンパク質と反応させ、キシラン分解産物の生成量を測定することによって決定することができる。例えば、タンパク質のキシラナーゼ活性は、3,5−ジニトロサリチル酸(DNS)法にて、キシランから生成した糖の還元末端を定量化することによって測定することができる。より詳細には、可溶キシラン、酢酸ナトリウムバッファー(pH5.0)、及び対象タンパク質を混合し、50℃で反応させた後、DNS溶液(水酸化ナトリウム、ジニトロサリチル酸、酒石酸ナトリウムカリウムを含む溶液)を添加して99.9℃で反応させ、次いで反応液の波長540nmでの吸光度を測定する。測定値を、キシロースを用いて作成した検量線により標準化することにより、生成糖の還元末端を定量化することができる。DNS法によるキシラナーゼ活性測定の具体的手順は、後述の実施例に詳述されている。   In the present specification, “xylanase activity” refers to an activity of hydrolyzing a xylose β-1,4-glycoside bond in xylan. The xylanase activity of a protein can be determined by reacting with the protein using xylan as a substrate and measuring the amount of xylan degradation product produced. For example, the xylanase activity of a protein can be measured by quantifying the reducing end of a sugar produced from xylan by the 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS) method. More specifically, soluble xylan, sodium acetate buffer (pH 5.0), and target protein are mixed, reacted at 50 ° C., and then DNS solution (solution containing sodium hydroxide, dinitrosalicylic acid, sodium potassium tartrate). Is added and allowed to react at 99.9 ° C., and then the absorbance of the reaction solution at a wavelength of 540 nm is measured. By standardizing the measured value with a calibration curve created using xylose, the reducing end of the produced sugar can be quantified. Specific procedures for measuring xylanase activity by the DNS method are described in detail in Examples below.

本明細書において、「キシラナーゼ触媒ドメイン」又は単に「触媒ドメイン」(いずれもCDということがある)とは、キシラナーゼに含まれる、キシラナーゼ活性を保有するドメインをいう。天然に存在するCDの例としては、配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるキシラニモナス・セルロシリティカ(Xylanimonas cellulosilytica)(DSM15894)由来のドメイン、配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるサーモビフィダ・フスカ(Thermobifida fusca)YX由来のドメイン、及びそれらのドメインの領域に相当する他のGH11キシラナーゼのキシラナーゼ活性を保有する領域、が挙げられる。   In the present specification, the term “xylanase catalytic domain” or simply “catalytic domain” (both may be referred to as CD) refers to a domain possessing xylanase activity, which is included in xylanase. Examples of naturally occurring CDs include a domain derived from Xylanimonas cellulolytica (DSM 15894) consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, a thermobifida fusca consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 ( Thermobifida fusca) domains derived from YX, and regions possessing the xylanase activity of other GH11 xylanases corresponding to regions of those domains.

本明細書において、「糖質結合モジュール(CBM)」とは、CDにリンカーを介して共有結合されている、キシラナーゼの触媒反応の基質(例えば、キシラン)と結合するドメインをいう。天然に存在するCBMの例としては、配列番号5で示されるアミノ酸配列からなるキシラニモナス・セルロシリティカ(DSM15894)由来のモジュール、配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるサーモビフィダ・フスカXY由来のモジュール、及びそれらのモジュールの領域に相当する他のGH11キシラナーゼの基質結合性領域、が挙げられる。   In the present specification, the “carbohydrate binding module (CBM)” refers to a domain that is covalently bound to CD via a linker and binds to a xylanase catalytic substrate (eg, xylan). Examples of naturally occurring CBMs include a module derived from Xylanimonas cellulolytica (DSM 15894) consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5, a module derived from Thermobifida fusca XY consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, And other GH11 xylanase substrate binding regions corresponding to those module regions.

本明細書において、「バイオマス」とは、植物や藻類が生産するヘミセルロース成分を含むセルロース系及び/又はリグノセルロース系バイオマスをいう。バイオマスの具体例としては、カラマツやヌマスギ等の針葉樹や、アブラヤシ(幹部)、ヒノキ等の広葉樹などから得られる各種木材;ウッドチップなどの木材の加工物又は粉砕物;木材から製造されるウッドパルプ、綿の種子の周囲の繊維から得られるコットンリンターパルプなどのパルプ類;新聞紙、ダンボール、雑誌、上質紙などの紙類;バガス(サトウキビの搾りかす)、パーム空果房(EFB)、稲わら、とうもろこし茎若しくは葉などの植物の茎、葉、果房など;籾殻、パーム殻、ココナッツ殻などの植物殻類、藻類などからなる群より選ばれる1種以上が挙げられる。このうち、入手容易性及び原料コストの観点から、木材、木材の加工物又は粉砕物、植物の茎、葉、果房などが好ましく、バガス、EFB、アブラヤシ(幹部)がより好ましく、バガスがさらに好ましい。上記バイオマスは、単独で又は2種以上を混合して使用してもよい。また上記バイオマスは乾燥されていてもよい。   In the present specification, “biomass” refers to cellulosic and / or lignocellulosic biomass containing hemicellulose components produced by plants and algae. Specific examples of biomass include various types of wood obtained from conifers such as larch and cedar, and broad-leaved trees such as oil palm (stem) and cypress; processed or pulverized products of wood such as wood chips; wood pulp produced from wood Pulp such as cotton linter pulp obtained from fibers around cotton seeds; Paper such as newspaper, cardboard, magazines, fine paper; bagasse (sugar cane residue), palm empty fruit bunch (EFB), rice straw Stalks of plants such as corn stalks or leaves, leaves, fruit bunches, etc .; plant shells such as rice husks, palm husks, coconut husks, algae and the like. Among these, from the viewpoint of availability and raw material cost, wood, processed or pulverized wood, plant stems, leaves, fruit bunches and the like are preferable, bagasse, EFB, oil palm (stem) are more preferable, and bagasse is further. preferable. You may use the said biomass individually or in mixture of 2 or more types. The biomass may be dried.

本明細書において、「糖化残渣」とは、バイオマス中のセルロース、ヘミセルロースを糖化酵素で糖化した後の残存固形分をいう。キシラナーゼの「糖化残渣吸着性」の高さは、例えば、糖化残渣とキシラナーゼとを反応させて、該糖化残渣にキシラナーゼを吸着させた後、反応液の上清に残存するキシラナーゼ活性を測定し、該糖化残渣と反応させなかった場合のキシラナーゼ活性に対する相対活性を求めることによって算出することができる。例えば、糖化残渣吸着率は以下の式で表すことができる。

糖化残渣吸着率(%)=100−相対比活性(%)
相対比活性(%)=(糖化残渣との反応後の酵素試料のキシラナーゼ活性/糖化残渣と未反応の酵素試料のキシラナーゼ活性)×100

上記相対比活性がより低いキシラナーゼほど、より高い糖化残渣吸着性を有する。糖化残渣としては、例えば、リグニン、又は公知のセルラーゼ若しくはセルラーゼ製剤(例えば、ノボザイムズ社製Cellic(登録商標)CTec2)を用いてアルカリ混合粉砕バガスを24時間50℃で糖化した後の固形残渣を用いることができる。糖化残渣とキシラナーゼとの反応には、例えば、50℃で1時間の処理を採用することができる。キシラナーゼの糖化残渣吸着性の測定のための具体的手順は、後述の実施例に詳述されている。
In the present specification, the “saccharification residue” refers to a solid content remaining after saccharification of cellulose and hemicellulose in biomass with a saccharification enzyme. The xylanase “adsorbability of saccharification residue” is high, for example, by reacting the saccharification residue with xylanase, adsorbing xylanase to the saccharification residue, and then measuring the xylanase activity remaining in the supernatant of the reaction solution, It can calculate by calculating | requiring the relative activity with respect to xylanase activity when not making it react with this saccharification residue. For example, the saccharification residue adsorption rate can be expressed by the following formula.

Saccharification residue adsorption rate (%) = 100-relative specific activity (%)
Relative specific activity (%) = (xylanase activity of enzyme sample after reaction with saccharification residue / xylanase activity of enzyme sample unreacted with saccharification residue) × 100

A xylanase having a lower relative specific activity has a higher saccharification residue adsorbability. As the saccharification residue, for example, lignin or a solid residue after saccharification of an alkali mixed crushed bagasse at 50 ° C. for 24 hours using a known cellulase or cellulase preparation (for example, Cellic (registered trademark) CTec2 manufactured by Novozymes) is used. be able to. For the reaction between the saccharification residue and xylanase, for example, treatment at 50 ° C. for 1 hour can be employed. Specific procedures for measuring xylanase saccharification residue adsorptivity are described in detail in Examples below.

(2.変異キシラナーゼの製造方法)
一実施形態において、本発明の変異キシラナーゼは、GH11キシラナーゼの触媒ドメイン中の糖化残渣吸着に関わる領域を、キシラニモナス・セルロシリティカ由来キシラナーゼ触媒ドメインの対応する領域で置換することによって製造された、組換えキシラナーゼである。本発明者らによる鋭意研究の結果、GH11キシラナーゼにおける糖化残渣吸着に関わる領域は、その触媒ドメイン中の特定の領域、例えば、配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるサーモビフィダ・フスカ由来キシラナーゼ触媒ドメインにおいては、該アミノ酸配列の114位〜167位までの領域であることが明らかにされた。また、当該領域を、糖化残渣吸着性の低いキシラニモナス・セルロシリティカ由来キシラナーゼ触媒ドメインの相当する領域、すなわち配列番号2で示されるアミノ酸配列の118位〜172位領域で置換することにより、酵素の糖化残渣吸着性が低減されることが明らかにされた。さらに、当該領域を部分的に置換した場合でも、同様の糖化残渣吸着性低減効果が得られることも明らかにされた。したがって、GH11キシラナーゼにおいて糖化残渣吸着性に関与する領域は、配列番号4で示されるアミノ酸配列の114位〜167位領域(又は配列番号2で示されるアミノ酸配列の118位〜172位領域)に相当する領域であり、この領域の一部又は全部をキシラニモナス・セルロシリティカ由来キシラナーゼ触媒ドメインの相当する領域(すなわち、配列番号2で示されるアミノ酸配列の118位〜172位領域の対応する一部又は全部)で置換することにより、糖化残渣吸着性が改善された変異キシラナーゼを得ることができる。
(2. Method for producing mutant xylanase)
In one embodiment, the mutant xylanase of the present invention is produced by substituting a region involved in saccharification residue adsorption in the catalytic domain of GH11 xylanase with a corresponding region of the xylanase catalytic domain from Xylanimonas cellulolytica. It is a replacement xylanase. As a result of intensive studies by the present inventors, the region involved in adsorption of glycation residue in GH11 xylanase is a specific region in the catalytic domain, for example, the Thermobifida fusca-derived xylanase catalytic domain consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. Was revealed to be the region from position 114 to position 167 of the amino acid sequence. Further, by substituting the region with a region corresponding to the xylanase catalytic domain derived from Xylanimonas cellulosilytica having low saccharification residue adsorptivity, that is, the region at positions 118 to 172 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, It was revealed that saccharification residue adsorptivity is reduced. Furthermore, it has been clarified that the same saccharification residue adsorptivity reducing effect can be obtained even when the region is partially substituted. Therefore, the region involved in glycation residue adsorptivity in GH11 xylanase corresponds to the region of positions 114 to 167 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 (or the region of positions 118 to 172 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2). A part or all of this region is a region corresponding to the xylanase catalytic domain derived from Xylanimonas cellulosilytica (that is, a corresponding part of the region from position 118 to position 172 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or By substituting all of them, a mutant xylanase with improved saccharification residue adsorption can be obtained.

したがって、一態様において、本発明は、配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部からなる断片、又は該断片と少なくとも90%の配列同一性を有する断片により、GH11キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列における、該配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部に相当する領域を置換することを含む、変異キシラナーゼ触媒ドメインの製造方法を提供する。
別の態様において、本発明は、GH11キシラナーゼにおいて、配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部からなる断片、又は該断片と少なくとも90%の配列同一性を有する断片により、該キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列における、該配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部に相当する領域を置換することを含む、変異キシラナーゼの製造方法を提供する。
Accordingly, in one aspect, the present invention provides a GH11 xylanase comprising a fragment consisting of part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2, or a fragment having at least 90% sequence identity with the fragment. A method for producing a mutant xylanase catalytic domain comprising substituting a region corresponding to part or all of the amino acid sequence represented by positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain of
In another embodiment, the present invention relates to a fragment consisting of a part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2, or a fragment having at least 90% sequence identity with the GH11 xylanase. And a method for producing a mutant xylanase, comprising substituting a region corresponding to part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain of the xylanase.

上記変異キシラナーゼ又はその触媒ドメインは、変異前のキシラナーゼ又はその触媒ドメインと比べて、糖化残渣吸着性が低減されている。
したがって、なお別の態様において、本発明は、配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部からなる断片、又は該断片と少なくとも90%の配列同一性を有する断片により、GH11キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列における、該配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部に相当する領域を置換することを含む、キシラナーゼ触媒ドメインの糖化残渣吸着性の低減方法を提供する。
なお別の態様において、本発明は、GH11キシラナーゼにおいて、配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部からなる断片、又は該断片と少なくとも90%の配列同一性を有する断片により、該キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列における、該配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部に相当する領域を置換することを含む、キシラナーゼの糖化残渣吸着性の低減方法を提供する。
The mutated xylanase or its catalytic domain has a reduced saccharification residue adsorptivity compared to the xylanase before its mutation or its catalytic domain.
Accordingly, in yet another aspect, the present invention relates to a fragment consisting of a part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2, or a fragment having at least 90% sequence identity with the fragment, Reduction of glycan residue adsorptivity of xylanase catalytic domain comprising substitution of a region corresponding to part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of catalytic domain of GH11 xylanase Provide a method.
In yet another aspect, the present invention relates to a fragment comprising a part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2, or a fragment having at least 90% sequence identity with the GH11 xylanase. Reducing the adsorption property of xylanase to a glycation residue, comprising substituting a region corresponding to part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain of the xylanase Provide a method.

上記本発明の方法の一実施形態において、上記配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部からなる断片としては、配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列からなる断片、及び配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の部分配列であって、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、又は54アミノ酸残基長の断片が挙げられる。好ましくは、配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列からなる断片、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列からなる断片、配列番号2の135〜140位で示されるアミノ酸配列からなる断片、配列番号2の133〜163位で示されるアミノ酸配列からなる断片、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列からなる断片、及び配列番号2の150〜165位で示されるアミノ酸配列からなる断片、が挙げられる。   In one embodiment of the method of the present invention, the fragment consisting of part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 is from the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2. A partial sequence of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 and 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, Examples include fragments of 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, or 54 amino acid residues. Preferably, a fragment consisting of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2, a fragment consisting of the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2, and the amino acid sequence shown at positions 135 to 140 of SEQ ID NO: 2 A fragment consisting of the amino acid sequence shown at positions 133 to 163 of SEQ ID NO: 2, a fragment consisting of the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2, and the positions 150 to 165 of SEQ ID NO: 2. A fragment consisting of an amino acid sequence.

上記本発明の方法の好ましい実施形態において、上記配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部からなる断片と少なくとも90%の配列同一性を有する断片の例としては、上記に列挙した配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部を含む断片と90%以上、好ましくは92%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは96%以上、なお好ましくは98%以上の配列同一性を有する断片;配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部を含む断片と90%以上、好ましくは92%以上、より好ましくは96%以上の配列同一性を有する断片;配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部を含む断片と90%以上、好ましくは93%以上、より好ましくは96%以上の配列同一性を有する断片;配列番号2の133〜163位で示されるアミノ酸配列と90%以上、好ましくは93%以上、より好ましくは96%以上の配列同一性を有する断片;配列番号2の150〜165位で示されるアミノ酸配列と90%以上、好ましくは93%以上の配列同一性を有する断片、などが挙げられる。   In a preferred embodiment of the method of the present invention, as an example of a fragment having at least 90% sequence identity with a fragment consisting of part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2, 90% or more, preferably 92% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 96% or more, and a fragment containing part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 Preferably, a fragment having a sequence identity of 98% or more; a fragment containing part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 and 90% or more, preferably 92% or more, more preferably 96% 90% or more of a fragment having the above sequence identity; a fragment containing a part or all of the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2, A fragment having a sequence identity of 3% or more, more preferably 96% or more; a sequence of 90% or more, preferably 93% or more, more preferably 96% or more with the amino acid sequence shown at positions 133 to 163 of SEQ ID NO: 2. Fragments having identity; fragments having a sequence identity of 90% or more, preferably 93% or more with the amino acid sequence shown at positions 150 to 165 of SEQ ID NO: 2, and the like.

好ましくは、上述した配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部からなる断片と少なくとも90%の配列同一性を有する断片は、キシラナーゼ活性及び配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるキシラナーゼ触媒ドメインと同等の糖化残渣吸着率を有するポリペプチドにおける、配列番号2で示されるアミノ酸配列の118〜172位領域に相当する領域から得られた断片であり得る。ここで、同等の糖化残渣吸着率とは、後述の参考例4〜6に従って測定された15mg/mL糖化残渣の吸着率が20%以下、好ましくは10%以下であること、又は配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるキシラナーゼ触媒ドメインの糖化残渣の吸着率に対して150%未満、好ましくは120%未満であることをいう。   Preferably, the fragment having at least 90% sequence identity with the fragment consisting of a part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 is the xylanase activity and the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 2 A fragment obtained from a region corresponding to the region corresponding to positions 118 to 172 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 in a polypeptide having an adsorption rate of glycation residue equivalent to the xylanase catalytic domain consisting of Here, the equivalent saccharification residue adsorption rate means that the adsorption rate of 15 mg / mL saccharification residue measured according to Reference Examples 4 to 6 described later is 20% or less, preferably 10% or less, or in SEQ ID NO: 2. It means that it is less than 150%, preferably less than 120%, with respect to the adsorption rate of the glycation residue of the xylanase catalytic domain comprising the amino acid sequence shown.

上記本発明の方法において、本発明の変異キシラナーゼの親キシラナーゼとなる、変異前のGH11キシラナーゼ(以下、親GH11キシラナーゼとも称する)としては、キシラニモナス属由来キシラナーゼ、サーモビフィダ属由来キシラナーゼ、トリコデルマ属(Trichoderma)由来キシラナーゼ、バチルス属由来キシラナーゼ、アスペルギルス属由来キシラナーゼ、クロストリジウム属由来キシラナーゼ、セルロモナス属由来キシラナーゼなどが挙げられる。好ましくは、上記方法において、親GH11キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列は、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性が90%未満であり、より好ましくは85%以下、さらに好ましくは80%以下である。配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるキシラナーゼ触媒ドメインは、キシラニモナス・セルロシリティカ(DSM15894)由来キシラナーゼの触媒ドメインである。   In the method of the present invention, the GH11 xylanase before mutation (hereinafter also referred to as parent GH11 xylanase), which becomes the parent xylanase of the mutant xylanase of the present invention, is a xylanase derived from Xylanimonas genus, a xylanase derived from Thermobifida, or Trichoderma. Examples include xylanase derived from Bacillus, xylanase derived from Aspergillus, xylanase derived from Clostridium, xylanase derived from Cellulomonas, and the like. Preferably, in the above method, the amino acid sequence of the catalytic domain of the parental GH11 xylanase has less than 90% identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, more preferably 85% or less, still more preferably 80% or less It is. The xylanase catalytic domain consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is a catalytic domain of xylanase derived from Xylanimonas cellulolytica (DSM 15894).

上記本発明の方法においては、好ましくは、さらに親GH11キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列における配列番号2の1〜50位に相当する領域を、配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列、又はそれと少なくとも90%、例えば、90%以上、好ましくは92%以上、より好ましくは94%以上、さらに好ましくは96%以上、なお好ましくは97.5%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる断片で置換する。好ましくは、上記配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなる断片とは、キシラナーゼ触媒ドメインのポリペプチドにおける、配列番号4で示されるアミノ酸配列の1〜46位領域に相当する領域から得られた断片であり得る。   In the method of the present invention, preferably, a region corresponding to positions 1 to 50 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain of the parent GH11 xylanase is further represented by the amino acid sequence represented by positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4, Or a fragment comprising an amino acid sequence having at least 90%, for example, 90% or more, preferably 92% or more, more preferably 94% or more, still more preferably 96% or more, still more preferably 97.5% or more. Replace with. Preferably, the fragment consisting of the amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence represented by positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 in the polypeptide of the xylanase catalytic domain. It may be a fragment obtained from the region corresponding to the region 1 to 46 position.

上記本発明の方法のまた別の実施形態においては、親GH11キシラナーゼの触媒ドメインのC末端には、配列番号4の188〜198位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%、例えば、60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、なお好ましくは95%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる断片が配置される。例えば、該断片で、上述した配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部からなる断片やそれらに相当する断片で置換した領域のC末端側領域を置換するか、又は該断片を該置換した領域のC末端側に付加する。   In another embodiment of the method of the present invention described above, the C-terminus of the catalytic domain of the parental GH11 xylanase has an amino acid sequence represented by positions 188 to 198 of SEQ ID NO: 4 or at least 60%, for example, 60% or more. Furthermore, a fragment comprising an amino acid sequence having preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more is arranged. For example, the fragment replaces the C-terminal region of the region substituted with a fragment consisting of a part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 and the fragment corresponding thereto, or The fragment is added to the C-terminal side of the substituted region.

したがって、上記本発明の方法の好ましい実施形態においては、変異前の親GH11キシラナーゼの触媒ドメインは、配列番号4で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%、例えば、90%以上、好ましくは92%以上、より好ましくは94%以上、さらに好ましくは96%以上、さらにより好ましくは98%、さらにより好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる。配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるキシラナーゼの触媒ドメインとしては、サーモビフィダ・フスカXY由来キシラナーゼの触媒ドメインが挙げられる。   Therefore, in a preferred embodiment of the method of the present invention, the catalytic domain of the parental GH11 xylanase before mutation is at least 90%, for example, 90% or more, preferably 92% or more with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 More preferably 94% or more, still more preferably 96% or more, still more preferably 98%, even more preferably 99% or more. Examples of the catalytic domain of the xylanase consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 include the catalytic domain of Thermobifida fusca XY xylanase.

好ましくは、上記本発明の方法における変異前の親GH11キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列は、配列番号4で示されるアミノ酸配列の85位に相当する位置及び/又は174位に相当する位置(言い換えれば、配列番号2で示されるアミノ酸配列の89位に相当する位置及び/又は179位に相当する位置)に、それぞれグルタミン酸残基を有し得る。これらの位置に存在するグルタミン酸残基は、キシラナーゼ活性に関与すると考えられている(Acta Crystallographica Section D Biological Crystallography,2006,62:784−792)。   Preferably, the amino acid sequence of the catalytic domain of the parental GH11 xylanase before mutation in the method of the present invention is a position corresponding to position 85 and / or a position corresponding to position 174 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 (in other words, , A position corresponding to position 89 and / or a position corresponding to position 179 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 may each have a glutamic acid residue. Glutamate residues present at these positions are believed to be involved in xylanase activity (Acta Crystallographica Section D Biological Crystallography, 2006, 62: 784-792).

(3.変異キシラナーゼ)
以上のように親GH11キシラナーゼの触媒ドメインを変異させることにより、糖化残渣吸着性が低減した変異キシラナーゼ触媒ドメインを製造することができる。
(3. Mutant xylanase)
By mutating the catalytic domain of the parent GH11 xylanase as described above, a mutant xylanase catalytic domain with reduced saccharification residue adsorptivity can be produced.

本発明の変異キシラナーゼ触媒ドメインは、GH11キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列における、配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部に相当する領域が、該配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列の一部又は全部からなるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなる。かつ本発明の変異キシラナーゼ触媒ドメインは、キシラナーゼ活性を有し、変異前の親GH11キシラナーゼと比べて糖化残渣への吸着性が低減されている。   In the mutant xylanase catalytic domain of the present invention, the region corresponding to part or all of the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain of GH11 xylanase is 118 to It consists of an amino acid sequence consisting of part or all of the amino acid sequence shown at position 172 or an amino acid sequence having at least 90% identity with it. Moreover, the mutant xylanase catalytic domain of the present invention has xylanase activity, and its adsorptivity to saccharification residues is reduced as compared to the parental GH11 xylanase before mutation.

さらに、本発明の変異キシラナーゼ触媒ドメインのアミノ酸配列においては、配列番号2の1〜50位に相当する領域が、配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなることが好ましい。   Furthermore, in the amino acid sequence of the mutant xylanase catalytic domain of the present invention, the region corresponding to positions 1 to 50 of SEQ ID NO: 2 is the amino acid sequence represented by positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4 or at least 90% identity thereto It preferably consists of an amino acid sequence having

したがって、好ましい一実施形態において、本発明の変異キシラナーゼ触媒ドメインは、N末端から順に、以下のアミノ酸配列からなる:
(a)配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列;
(b)配列番号4の47〜113位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列;
(c)以下:
(c1)配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列と、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列、あるいは
(c2)配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列と、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列、あるいは
(c3)配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列;
ならびに
(d)配列番号4の168〜187位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列。
Accordingly, in a preferred embodiment, the mutant xylanase catalytic domain of the present invention consists of the following amino acid sequences in order from the N-terminus:
(A) an amino acid sequence represented by positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto;
(B) an amino acid sequence represented by positions 47 to 113 of SEQ ID NO: 4 or an amino acid sequence having at least 60% identity thereto;
(C) The following:
(C1) The amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or the amino acid sequence having at least 90% identity thereto and the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or at least 60% identical thereto Or (c2) an amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 60% identity thereto and an amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 Or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, or (c3) an amino acid sequence represented by positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto;
And (d) the amino acid sequence shown at positions 168 to 187 of SEQ ID NO: 4, or an amino acid sequence having at least 60% identity thereto.

好ましい実施形態において、上記(a)は、配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列、又はそれと90%以上、好ましくは92%以上、より好ましくは94%以上、さらに好ましくは96%以上、なお好ましくは97.5%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、より好ましい実施形態において、上記(a)は、配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列である。   In a preferred embodiment, (a) is an amino acid sequence represented by positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4, or 90% or more, preferably 92% or more, more preferably 94% or more, and still more preferably 96% or more. The amino acid sequence is preferably composed of an amino acid sequence having a sequence identity of 97.5% or more. In a more preferred embodiment, the above (a) is an amino acid sequence represented by positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4.

好ましい実施形態において、上記(b)は、配列番号4の47〜113位で示されるアミノ酸配列、又はそれと60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、さらにより好ましくは95%以上、なお好ましくは98%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、より好ましい実施形態において、上記(b)は、配列番号4の47〜113位で示されるアミノ酸配列である。好ましくは、上記(b)において、配列番号4で示されるアミノ酸配列の85位に相当する位置にはグルタミン酸残基を有し得る。   In a preferred embodiment, the above (b) is an amino acid sequence represented by positions 47 to 113 of SEQ ID NO: 4, or 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and further preferably 90% or more. More preferably 95% or more, and still more preferably 98% or more of the amino acid sequence having a sequence identity, and in a more preferred embodiment, (b) above is the amino acid shown at positions 47 to 113 of SEQ ID NO: 4 Is an array. Preferably, in (b) above, a glutamic acid residue may be present at a position corresponding to position 85 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4.

好ましい実施形態において、上記(c1)における配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列は、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列と、好ましくは92%以上、より好ましくは96%以上の同一性を有し、さらに好ましくは配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列である。また、上記(c1)における配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列は、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列と、60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上の同一性を有するアミノ酸配列である。   In a preferred embodiment, the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 in (c1) above or the amino acid sequence having at least 90% identity thereto is the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2. And the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 is more preferably 92% or more, more preferably 96% or more. Further, the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 in the above (c1) or the amino acid sequence having at least 60% identity thereto is the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2, % Or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and still more preferably 90% or more amino acid sequences.

好ましい実施形態において、上記(c2)における配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列は、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列と、好ましくは93%以上、より好ましくは96%以上の同一性を有し、さらに好ましくは配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列である。また、上記(c2)における配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列は、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列と、60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上の同一性を有するアミノ酸配列である。   In a preferred embodiment, the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 in (c2) above or the amino acid sequence having at least 90% identity thereto is the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2. The amino acid sequence is preferably 93% or more, more preferably 96% or more, and still more preferably an amino acid sequence represented by positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2. In addition, the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 in the above (c2) or the amino acid sequence having at least 60% identity thereto is the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2, % Or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and still more preferably 90% or more amino acid sequences.

また好ましい実施形態において、上記(c3)における配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列は、配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列と、好ましくは92%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは96%以上、さらにより好ましくは98%以上の配列同一性を有し、なお好ましくは配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列である。   In a preferred embodiment, the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 in (c3) above or the amino acid sequence having at least 90% identity thereto is the amino acid shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2. Preferably 92% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 96% or more, and still more preferably 98% or more, and more preferably at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2. It is the amino acid sequence shown.

好ましい実施形態において、上記(d)は、配列番号4の168〜187位で示されるアミノ酸配列、又はそれと60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、さらにより好ましくは95%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、より好ましい実施形態において、上記(d)は、配列番号4の168〜187位で示されるアミノ酸配列である。好ましくは、上記(d)において、配列番号4で示されるアミノ酸配列の174位に相当する位置にはグルタミン酸残基を有し得る。   In a preferred embodiment, the above (d) is an amino acid sequence represented by positions 168 to 187 of SEQ ID NO: 4, or 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and still more preferably 90% or more. Even more preferably, it consists of an amino acid sequence having a sequence identity of 95% or more. In a more preferred embodiment, the above (d) is an amino acid sequence represented by positions 168 to 187 of SEQ ID NO: 4. Preferably, in (d) above, a glutamic acid residue may be present at a position corresponding to position 174 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4.

好ましい実施形態において、上記(a)は配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%以上の同一性を有するアミノ酸配列であり、上記(b)は配列番号4の47〜113位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%以上の同一性を有するアミノ酸配列であり、かつ上記(d)は配列番号4の168〜187位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%以上の同一性を有するアミノ酸配列である。より好ましい実施形態において、上記(a)は配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列であり、上記(b)は配列番号4の47〜113位で示されるアミノ酸配列であり、かつ上記(d)は配列番号4の168〜187位で示されるアミノ酸配列である。   In a preferred embodiment, (a) is an amino acid sequence represented by positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4, or an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence, and (b) is 47 to 47 of SEQ ID NO: 4. The amino acid sequence shown at position 113 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, and (d) above is the amino acid sequence shown at positions 168 to 187 of SEQ ID NO: 4 or at least 90% identity It is an amino acid sequence having sex. In a more preferred embodiment, (a) is an amino acid sequence represented by positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4, and (b) is an amino acid sequence represented by positions 47 to 113 of SEQ ID NO: 4, and (D) is an amino acid sequence represented by positions 168 to 187 of SEQ ID NO: 4.

一実施形態において、上記(a)〜(d)からなる本発明の変異キシラナーゼの触媒ドメインは、そのC末端に、さらに(e)配列番号4の188〜198位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%、例えば60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、さらにより好ましくは95%以上の同一性を有するアミノ酸配列をさらに含んでいてもよい。   In one embodiment, the catalytic domain of the mutated xylanase of the present invention consisting of (a) to (d) above is further (e) an amino acid sequence represented by positions 188 to 198 of SEQ ID NO: 4 or at least It may further comprise an amino acid sequence having an identity of 60%, such as 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, and even more preferably 95% or more.

別の好ましい一実施形態において、本発明の変異キシラナーゼの触媒ドメインは、配列番号7、8、11、12、13又は14で示されるアミノ酸配列、又はそれらと少なくとも90%、例えば90%以上、好ましくは92%以上、より好ましくは94%以上、さらに好ましくは95%以上、さらにより好ましくは96%以上、なお好ましくは97.5%以上、なおより好ましくは98%以上、なおさらに好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる。   In another preferred embodiment, the catalytic domain of the mutant xylanase of the present invention has an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, 8, 11, 12, 13 or 14, or at least 90%, such as 90% or more, preferably Is at least 92%, more preferably at least 94%, even more preferably at least 95%, even more preferably at least 96%, still more preferably at least 97.5%, even more preferably at least 98%, even more preferably at least 99% It consists of an amino acid sequence having the above identity.

本発明はまた、上記本発明の変異キシラナーゼ触媒ドメインを含む変異キシラナーゼを提供する。本発明の変異キシラナーゼは、上記本発明の変異キシラナーゼ触媒ドメインと、糖質結合モジュールとを含み、キシラナーゼ活性を有し、かつ本発明の変異キシラナーゼ触媒ドメインを含まないキシラナーゼと比べて糖化残渣への吸着性が低減されている、キシラナーゼである。   The present invention also provides a mutant xylanase comprising the mutant xylanase catalytic domain of the present invention. The mutated xylanase of the present invention comprises the above-described mutated xylanase catalytic domain of the present invention and a carbohydrate binding module, has xylanase activity, and has no mutated xylanase catalytic domain of the present invention. Xylanase with reduced adsorptivity.

本発明の変異キシラナーゼ又はその触媒ドメインは、後述の参考例4〜6に従って、ノボザイムズ社製セルラーゼ製剤Cellic(登録商標)CTec2を用いてアルカリ混合粉砕バガスを24時間50℃で糖化した後の固形残渣を糖化残渣とし、該糖化残渣15mg/mLと本発明の変異キシラナーゼ又はその触媒ドメインとを、50℃で1時間反応させて糖化残渣吸着率を算出した場合に、糖化残渣吸着率が、好ましくは80%以下、より好ましくは60%以下、さらに好ましくは50%以下、さらにより好ましくは40%以下、なお好ましくは30%以下、さらになお好ましくは20%以下である。あるいは、本発明の変異キシラナーゼ触媒ドメインの糖化残渣吸着率は、配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるキシラナーゼ触媒ドメインの糖化残渣吸着率に対して、150%未満、好ましくは120%未満である。   The mutant xylanase of the present invention or the catalytic domain thereof is a solid residue after saccharification of an alkali mixed crushed bagasse using a cellulase preparation Cellic (registered trademark) CTec2 manufactured by Novozymes according to Reference Examples 4 to 6 described below at 50 ° C. for 24 hours. When the saccharification residue adsorption rate is calculated by reacting the saccharification residue 15 mg / mL with the mutant xylanase of the present invention or its catalytic domain at 50 ° C. for 1 hour, the saccharification residue adsorption rate is preferably It is 80% or less, more preferably 60% or less, further preferably 50% or less, even more preferably 40% or less, still more preferably 30% or less, and still more preferably 20% or less. Alternatively, the glycation residue adsorption rate of the mutated xylanase catalytic domain of the present invention is less than 150%, preferably less than 120%, relative to the glycation residue adsorption rate of the xylanase catalytic domain consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.

(4.ベクター及び形質転換体)
本発明の変異キシラナーゼは、例えば、上記本発明の変異キシラナーゼ又はその触媒ドメイン(以下、本発明のCDともいう)をコードする遺伝子を導入された形質転換体により生産することができる。より詳細には、本発明の変異キシラナーゼ又はCDは、当該変異キシラナーゼ又はCDをコードするポリヌクレオチドを含むベクターを宿主に導入して形質転換体を得た後、当該形質転換体を培養することによって生産することができる。すなわち、当該形質転換体を適切な培地で培養すれば、形質転換体が含有する本発明の変異キシラナーゼ又はCDをコードする遺伝子が発現して、本発明の変異キシラナーゼ又はCDが生産される。生産された変異キシラナーゼ又はCDを該培養物から単離又は精製することにより、本発明の変異キシラナーゼ又はCDを取得することができる。
(4. Vectors and transformants)
The mutant xylanase of the present invention can be produced, for example, by a transformant introduced with a gene encoding the mutant xylanase of the present invention or a catalytic domain thereof (hereinafter also referred to as CD of the present invention). More specifically, the mutant xylanase or CD of the present invention is obtained by introducing a vector containing a polynucleotide encoding the mutant xylanase or CD into a host to obtain a transformant, and then culturing the transformant. Can be produced. That is, if the transformant is cultured in an appropriate medium, the gene encoding the mutant xylanase or CD of the present invention contained in the transformant is expressed, and the mutant xylanase or CD of the present invention is produced. The mutant xylanase or CD of the present invention can be obtained by isolating or purifying the produced mutant xylanase or CD from the culture.

したがって、本発明はさらに、本発明の変異キシラナーゼ又はCDをコードするポリヌクレオチドを含むベクターを提供する。本発明はさらに、本発明の変異キシラナーゼ若しくはCDをコードするポリヌクレオチド、又はそれらを含むベクターを宿主に導入することを含む、形質転換体の製造方法を提供する。さらに本発明は、該ポリヌクレオチド又はベクターを含む形質転換体を提供する。さらに本発明は、当該形質転換体を培養することを含む、変異キシラナーゼ又はその触媒ドメインの製造方法を提供する。   Accordingly, the present invention further provides a vector comprising a polynucleotide encoding the mutant xylanase or CD of the present invention. The present invention further provides a method for producing a transformant, which comprises introducing a polynucleotide encoding the mutant xylanase or CD of the present invention or a vector containing them into a host. Furthermore, the present invention provides a transformant containing the polynucleotide or vector. Furthermore, the present invention provides a method for producing a mutant xylanase or a catalytic domain thereof, comprising culturing the transformant.

本発明のCDをコードするポリヌクレオチドは、当該CDのアミノ酸配列に基づいて、遺伝子工学的又は化学的に合成することができる。例えば、本発明のCDをコードするポリヌクレオチドは、下記手順にて調製することができる:親GH11キシラナーゼの触媒ドメイン、例えば、配列番号4で示されるアミノ酸配列からなる触媒ドメインをコードするポリヌクレオチドを調製する。一方で、配列番号2で示されるアミノ酸配列又はこれと90%以上同一なアミノ酸配列からなるキシラナーゼ触媒ドメイン(以下、Xcel−CD−Xynということがある)をコードするポリヌクレオチドを調製する。次いで、両ポリヌクレオチドを定法に従って切断及び連結することにより、Xcel−CD−Xynをコードするポリヌクレオチド中の所定の領域で、親GH11キシラナーゼ触媒ドメインをコードするポリヌクレオチド中の相当する領域を置換すれば、本発明のCDをコードするポリヌクレオチドを調製することができる。ポリヌクレオチドの切断及び連結には、公知の試薬又はキット(例えば、In−Fusion(登録商標)HD Cloning Kit;タカラバイオ)を用いることができる。   The polynucleotide encoding the CD of the present invention can be synthesized genetically or chemically based on the amino acid sequence of the CD. For example, a polynucleotide encoding the CD of the present invention can be prepared by the following procedure: A polynucleotide encoding a catalytic domain of the parent GH11 xylanase, for example, a catalytic domain consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4. Prepare. On the other hand, a polynucleotide encoding a xylanase catalytic domain (hereinafter sometimes referred to as Xcel-CD-Xyn) consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence 90% or more identical thereto is prepared. Then, by cleaving and ligating both polynucleotides according to a conventional method, the corresponding region in the polynucleotide encoding the parental GH11 xylanase catalytic domain is replaced with the predetermined region in the polynucleotide encoding Xcel-CD-Xyn. For example, a polynucleotide encoding the CD of the present invention can be prepared. A known reagent or kit (for example, In-Fusion (registered trademark) HD Cloning Kit; Takara Bio) can be used for cleavage and ligation of the polynucleotide.

配列番号2で示されるアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド(配列番号1)は、キシラニモナス・セルロシリティカ(DSM15894)などから単離することができる。配列番号4で示されるアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド(配列番号3)は、サーモビフィダ・フスカXYなどから単離することができる。当該菌からのポリヌクレオチドの単離は、当該分野で用いられる任意の方法を用いて行うことができる。例えば、当該菌の全ゲノムDNAを抽出した後、配列番号1又は3の配列を元に設計したプライマーを用いたPCRにより標的核酸を選択的に増幅し、増幅した核酸を精製することで、配列番号2又は4で示されるアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを得ることができる。   The polynucleotide (SEQ ID NO: 1) encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 can be isolated from Xylanimonas cellulolytica (DSM 15894) or the like. The polynucleotide (SEQ ID NO: 3) encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 can be isolated from Thermobifida fusca XY and the like. Isolation of a polynucleotide from the bacterium can be performed using any method used in the art. For example, after extracting the whole genome DNA of the bacterium, the target nucleic acid is selectively amplified by PCR using a primer designed based on the sequence of SEQ ID NO: 1 or 3, and the amplified nucleic acid is purified, A polynucleotide encoding the amino acid sequence represented by the number 2 or 4 can be obtained.

配列番号2で示されるアミノ酸配列と90%以上同一なアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドは、上記手順で単離した配列番号1で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドに対して、紫外線照射や部位特異的変異導入のような公知の突然変異導入法により突然変異を導入することによって作製することができる。例えば、配列番号1で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドに上記公知の方法で突然変異導入し、得られたポリヌクレオチドを発現させてタンパク質を得た後、当該タンパク質のキシラナーゼ活性及び糖化残渣吸着率を調べ、所望のキシラナーゼ活性及び糖化残渣吸着性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを選択することによって得ることができる。好ましくは、後述の参考例4〜6に従って測定された15mg/mL糖化残渣の吸着率が20%以下、より好ましくは10%以下であるか、あるいは糖化残渣吸着率が配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるキシラナーゼ触媒ドメインに対して150%未満、好ましくは120%未満であり、かつキシラナーゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを選択するとよい。   A polynucleotide encoding an amino acid sequence 90% or more identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is not suitable for the polynucleotide consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 isolated by the above-mentioned procedure. It can be produced by introducing a mutation by a known mutagenesis method such as genetic mutagenesis. For example, after mutating into a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 by the above-mentioned known method and expressing the obtained polynucleotide to obtain a protein, the xylanase activity and glycation residue adsorption rate of the protein And a polynucleotide encoding a protein having the desired xylanase activity and glycation residue adsorption property can be selected. Preferably, the adsorption rate of 15 mg / mL saccharification residue measured according to Reference Examples 4 to 6 described later is 20% or less, more preferably 10% or less, or the saccharification residue adsorption rate is an amino acid represented by SEQ ID NO: 2. A polynucleotide encoding a protein having a xylanase activity of less than 150%, preferably less than 120% with respect to the xylanase catalytic domain consisting of the sequence may be selected.

本発明の変異キシラナーゼをコードするポリヌクレオチドは、そのアミノ酸配列に基づいて、遺伝子工学的又は化学的に合成することができる。あるいは、本発明の変異キシラナーゼをコードするポリヌクレオチドは、上記本発明のCDをコードするポリヌクレオチドを、糖質結合モジュールをコードするポリヌクレオチドと連結することによって調製することができる。糖質結合モジュールをコードするポリヌクレオチドは、キシラナーゼを有する公知の微生物、例えば、キシラニモナス・セルロシリティカ(DSM15894)、サーモビフィダ・フスカXYなどから単離することができる。あるいは、触媒ドメイン及び糖質結合モジュールを含むGH11キシラナーゼの遺伝子をクローニングし、当該遺伝子上の触媒ドメインコード領域の一部を、Xcel−CD−Xynをコードするポリヌクレオチドの所定の領域で置換することによって、本発明の変異キシラナーゼをコードするポリヌクレオチドを調製することができる。   The polynucleotide encoding the mutant xylanase of the present invention can be synthesized genetically or chemically based on its amino acid sequence. Alternatively, the polynucleotide encoding the mutant xylanase of the present invention can be prepared by linking the above-mentioned polynucleotide encoding the CD of the present invention to a polynucleotide encoding a carbohydrate binding module. A polynucleotide encoding a carbohydrate binding module can be isolated from a known microorganism having xylanase, for example, Xylanimonas cellulolytica (DSM 15894), Thermobifida fusca XY, and the like. Alternatively, a gene of GH11 xylanase containing a catalytic domain and a carbohydrate binding module is cloned, and a part of the catalytic domain coding region on the gene is replaced with a predetermined region of a polynucleotide encoding Xcel-CD-Xyn. Thus, a polynucleotide encoding the mutant xylanase of the present invention can be prepared.

本発明の変異キシラナーゼ又はCDをコードするポリヌクレオチドを導入すべきベクターの種類としては、特に限定されず、タンパク質産生に通常用いられるベクター、例えばプラスミド、コスミド、ファージ、ウイルス、YAC、BACなどが挙げられる。プラスミドベクターが好ましく、例えば、市販のタンパク質発現用プラスミドベクター、例えばシャトルベクターpHY300PLK、pUC19、pUC119、pBR322(いずれもタカラバイオ株式会社製)などを好適に用いることができる。   The type of vector into which the polynucleotide encoding the mutant xylanase or CD of the present invention is to be introduced is not particularly limited, and vectors usually used for protein production such as plasmids, cosmids, phages, viruses, YACs, BACs and the like can be mentioned. It is done. A plasmid vector is preferable. For example, commercially available plasmid vectors for protein expression such as shuttle vectors pHY300PLK, pUC19, pUC119, and pBR322 (all manufactured by Takara Bio Inc.) can be preferably used.

上記ベクターは、DNAの複製開始領域を含むDNA断片又は複製起点を含むDNA領域を含み得る。あるいは、上記ベクターにおいては、上記本発明の変異キシラナーゼ又はCDをコードする遺伝子の上流に、当該遺伝子の転写を開始させるためのプロモーター領域、ターミネーター領域、又は発現されたタンパク質を細胞外へ分泌させるための分泌シグナル領域などの制御配列が作動可能に連結されていてもよい。あるいは、当該ベクターが適切に導入された宿主を選択するためのマーカー遺伝子、(例えば、アンピシリン、ネオマイシン、カナマイシン、クロラムフェニコールなどの薬剤の耐性遺伝子)がさらに組み込まれていてもよい。あるいは、本発明のベクターを導入する宿主に栄養要求性株を使用する場合、要求される栄養をコードする遺伝子を含むベクターを用いてもよい。   The vector may contain a DNA fragment containing a DNA replication initiation region or a DNA region containing a replication origin. Alternatively, in the vector, in order to secrete a promoter region, terminator region, or expressed protein for initiating transcription of the gene upstream of the gene encoding the mutant xylanase or CD of the present invention. A control sequence such as a secretory signal region may be operably linked. Alternatively, a marker gene (for example, a resistance gene of a drug such as ampicillin, neomycin, kanamycin, chloramphenicol) for selecting a host into which the vector has been appropriately introduced may be further incorporated. Alternatively, when an auxotrophic strain is used as a host into which the vector of the present invention is introduced, a vector containing a gene encoding the required nutrition may be used.

キシラナーゼやその触媒ドメインをコードする配列と上記制御配列やマーカー遺伝子配列との連結は、SOE(splicing by overlap extension)−PCR法(Gene,1989,77:61−68)などの方法によって行うことができる。プラスミドベクターへの遺伝子配列の導入手順は、当該分野で周知である。上記プロモーター領域、ターミネーター、分泌シグナル領域等の制御配列の種類は、特に限定されず、導入する宿主に応じて、通常使用されるプロモーターや分泌シグナル配列を適宜選択して用いることができる。   Ligation of a sequence encoding xylanase or its catalytic domain and the above-described regulatory sequence or marker gene sequence can be performed by a method such as SOE (splicing by overlap extension) -PCR (Gene, 1989, 77: 61-68). it can. Procedures for introducing gene sequences into plasmid vectors are well known in the art. The types of control sequences such as the promoter region, terminator, and secretion signal region are not particularly limited, and a commonly used promoter or secretion signal sequence can be appropriately selected and used depending on the host to be introduced.

上記制御配列の例としては、S237eglプロモーター及びシグナル配列(Biosci,Biotechnol,Biochem,2000,64(11):2281−2289)、ならびにBacillus sp.KSM−S237株(FERM BP−7875)又はBacillus sp.KSM−64株(FERM BP−2886)由来のセルラーゼ遺伝子の転写開始制御領域、翻訳開始領域及び分泌シグナルペプチド領域が挙げられる。あるいは、セロビオハイドロラーゼ、エンドグルカナーゼ、βグルコシダーゼ、キシラナーゼ、βキシロシダーゼなどの糖化酵素を発現するプロモーターを使用してもよい。あるいは、ピルビン酸デカルボキシラーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、ピルビン酸キナーゼなどの代謝経路の酵素のプロモーターを使用してもよい。   Examples of the control sequences include S237egl promoter and signal sequence (Biosci, Biotechnol, Biochem, 2000, 64 (11): 2281-2289), and Bacillus sp. KSM-S237 strain (FERM BP-7875) or Bacillus sp. Examples thereof include a transcription initiation control region, a translation initiation region, and a secretory signal peptide region of a cellulase gene derived from KSM-64 strain (FERM BP-2886). Alternatively, a promoter that expresses a saccharifying enzyme such as cellobiohydrolase, endoglucanase, β-glucosidase, xylanase, and β-xylosidase may be used. Alternatively, promoters of metabolic pathway enzymes such as pyruvate decarboxylase, alcohol dehydrogenase, and pyruvate kinase may be used.

上記ベクターを導入する形質転換体の宿主としては、細菌、糸状菌などの微生物が挙げられる。細菌の例としては、スタフィロコッカス属(Staphylococcus)、エンテロコッカス属(Enterococcus)、リステリア属(Listeria)、バチルス属(Bacillus)に属する細菌などが挙げられ、このうち、バチルス属細菌、例えば、枯草菌又はその変異株(例えば、特開2006−174707号公報に記載のプロテアーゼ9重欠損株KA8AXなど)が好ましい。糸状菌の例としては、トリコデルマ属(Trichoderma)、アスペルギルス属(Aspergillus)、リゾプス属(Rizhopus)などが挙げられ、このうち、酵素生産性の観点からはトリコデルマ属が好ましい。   Examples of the transformant host into which the vector is introduced include microorganisms such as bacteria and filamentous fungi. Examples of bacteria include bacteria belonging to the genus Staphylococcus, Enterococcus, Listeria, Bacillus, etc. Among these, Bacillus bacteria such as Bacillus subtilis Alternatively, a mutant strain thereof (for example, a protease 9-deficient strain KA8AX described in JP-A-2006-174707) is preferable. Examples of filamentous fungi include Trichoderma, Aspergillus, Rizhopus, etc. Among these, Trichoderma is preferable from the viewpoint of enzyme productivity.

宿主へのベクターの導入の方法としては、プロトプラスト法、エレクトロポレーション法などの当該分野で通常使用される方法を用いることができる。導入が適切に行われた株をマーカー遺伝子の発現、栄養要求性などを指標に選択することで、ベクターが導入された目的の形質転換体を得ることができる。   As a method for introducing a vector into a host, a method usually used in the art such as a protoplast method and an electroporation method can be used. By selecting an appropriately introduced strain using marker gene expression, auxotrophy, etc. as an index, the target transformant introduced with the vector can be obtained.

斯くして得られた、本発明の変異キシラナーゼ又はCDをコードするポリヌクレオチドを含むベクターが導入された形質転換体を適切な培地で培養すれば、当該ベクター上の遺伝子が発現して、本発明の変異キシラナーゼ又はCDが生成される。当該形質転換体の培養に使用する培地は、当該形質転換体の種類にあわせて、当業者が適宜選択することができる。生成された本発明の変異キシラナーゼ又はCDは、該培養物から通常の方法により単離又は精製することができる。このとき、当該ベクター上で本発明の変異キシラナーゼ又はCDの遺伝子と分泌シグナル配列が作動可能に連結されている場合、生成された該キシラナーゼ又はCDは菌体外に分泌されるため、より容易に回収され得る。回収された該キシラナーゼ又はCDは、さらに公知の手段で精製されてもよい。   When the thus obtained transformant introduced with the vector containing the polynucleotide encoding the mutant xylanase or CD of the present invention is cultured in an appropriate medium, the gene on the vector is expressed, and the present invention Of mutant xylanase or CD. A medium used for culturing the transformant can be appropriately selected by those skilled in the art according to the type of the transformant. The produced mutant xylanase or CD of the present invention can be isolated or purified from the culture by a conventional method. At this time, when the mutant xylanase or CD gene of the present invention and a secretory signal sequence are operably linked on the vector, the produced xylanase or CD is secreted outside the cell body, so that it is easier. Can be recovered. The recovered xylanase or CD may be further purified by a known means.

(5.バイオマス糖化方法又は糖の製造方法)
上記本発明の変異キシラナーゼ又はCDは、従来公知のキシラナーゼやキシラナーゼ製剤と比較して、糖化残渣の吸着率が低く、バイオマスを糖化する活性が向上している。したがって、本発明の変異キシラナーゼ又はCDは、バイオマスの糖化のため、又はバイオマスからの糖の製造のために好適に使用することができる。
したがって、本発明はさらに、上記本発明の変異キシラナーゼ又はその触媒ドメインを有効成分とするバイオマス糖化剤を提供する。
さらに本発明は、上記本発明の変異キシラナーゼ若しくはその触媒ドメイン、又は上記本発明のバイオマス糖化剤を用いるバイオマス糖化方法を提供する。
さらに本発明は、上記本発明の変異キシラナーゼ若しくはその触媒ドメイン、又は上記本発明のバイオマス糖化剤を用いるバイオマスからの糖の製造方法を提供する。
(5. Biomass saccharification method or sugar production method)
The mutant xylanase or CD of the present invention has a lower saccharification residue adsorption rate and improved biomass saccharification activity than conventional xylanases and xylanase preparations. Therefore, the mutant xylanase or CD of the present invention can be preferably used for saccharification of biomass or for production of sugar from biomass.
Therefore, the present invention further provides a biomass saccharifying agent containing the mutant xylanase of the present invention or a catalytic domain thereof as an active ingredient.
Furthermore, the present invention provides a biomass saccharification method using the mutant xylanase of the present invention or a catalytic domain thereof, or the biomass saccharifying agent of the present invention.
Furthermore, the present invention provides a method for producing sugar from biomass using the mutant xylanase of the present invention or a catalytic domain thereof, or the biomass saccharifying agent of the present invention.

本発明の変異キシラナーゼ又はCDを有効成分とするバイオマス糖化剤は、好ましくはバイオマス糖化用の酵素組成物(以下、本発明の酵素組成物ということもある)である。本発明の酵素組成物は、本発明の変異キシラナーゼ又はCDを含み、また糖化効率の向上の観点から、好ましくはさらにセルラーゼを含む。ここで、セルラーゼとは、セルロースのβ−1,4−グルカンのグリコシド結合を加水分解する酵素を指し、エンドグルカナーゼ、エクソグルカナーゼ又はセロビオハイドロラーゼ、及びβ−グルコシダーゼなどと称される酵素の総称である。本発明の酵素組成物に使用されるセルラーゼとしては、市販のセルラーゼ製剤や、動物、植物、微生物由来のセルラーゼが挙げられ得る。本発明の酵素組成物において、これらのセルラーゼは、単独で使用されても2種以上の組合せで使用されてもよい。糖化効率の向上の観点から、セルラーゼは、セロビオハイドロラーゼ及びエンドグルカナーゼからなる群より選ばれる1種以上を含むことが好ましい。   The biomass saccharifying agent containing the mutant xylanase or CD of the present invention as an active ingredient is preferably an enzyme composition for biomass saccharification (hereinafter sometimes referred to as the enzyme composition of the present invention). The enzyme composition of the present invention contains the mutant xylanase or CD of the present invention, and preferably further contains cellulase from the viewpoint of improving saccharification efficiency. Here, cellulase refers to an enzyme that hydrolyzes the glycosidic bond of β-1,4-glucan of cellulose, and is a generic term for enzymes called endoglucanase, exoglucanase or cellobiohydrolase, β-glucosidase, and the like. It is. Examples of the cellulase used in the enzyme composition of the present invention include commercially available cellulase preparations and cellulases derived from animals, plants and microorganisms. In the enzyme composition of the present invention, these cellulases may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of improving saccharification efficiency, the cellulase preferably contains one or more selected from the group consisting of cellobiohydrolase and endoglucanase.

本発明の変異キシラナーゼ又はCDと併用され得るセルラーゼ製剤の具体例としては、セルクラスト(登録商標)1.5L(ノボザイムズ社製)、TP−60(明治製菓株式会社製)、Cellic(登録商標)CTec2(ノボザイムズ社製)、AccelleraseTMDUET(ジェネンコア社製)、及びウルトラフロ(登録商標)L(ノボザイムズ社製)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of cellulase preparations that can be used in combination with the mutant xylanase or CD of the present invention include Celclast (registered trademark) 1.5 L (manufactured by Novozymes), TP-60 (manufactured by Meiji Seika Co., Ltd.), Cellic (registered trademark). Examples include, but are not limited to, CTec2 (manufactured by Novozymes), AcceleraseTMDUET (manufactured by Genencor), and Ultraflo (registered trademark) L (manufactured by Novozymes).

本発明の酵素組成物の総タンパク質量中における、本発明の変異キシラナーゼ又はCDの含有量は、糖化効率向上の観点から、該CDの量に換算して、好ましくは0.5〜70質量%、より好ましくは1〜50質量%さらに好ましくは2〜40質量%、さらにより好ましくは2〜30質量%である。   In the total protein amount of the enzyme composition of the present invention, the content of the mutant xylanase or CD of the present invention is preferably 0.5 to 70% by mass in terms of the amount of CD from the viewpoint of improving saccharification efficiency. More preferably, it is 1-50 mass%, More preferably, it is 2-40 mass%, More preferably, it is 2-30 mass%.

本発明の酵素組成物の総タンパク質量中における、上記セルラーゼの含有量は、糖化効率向上の観点から、好ましくは10〜99質量%、より好ましくは30〜95質量%、さらに好ましくは50〜95質量%である。また、当該本発明のバイオマス糖化剤の総タンパク質量中における、本発明の変異キシラナーゼ又はその触媒ドメイン以外のヘミセルラーゼの含有量は、糖化効率向上の観点から、好ましくは0.01〜30質量%、より好ましくは0.1〜20質量%、さらに好ましくは0.5〜20質量%である。   The content of the cellulase in the total protein amount of the enzyme composition of the present invention is preferably 10 to 99% by mass, more preferably 30 to 95% by mass, and still more preferably 50 to 95% from the viewpoint of improving saccharification efficiency. % By mass. The content of hemicellulase other than the mutant xylanase of the present invention or its catalytic domain in the total protein amount of the biomass saccharifying agent of the present invention is preferably 0.01 to 30% by mass from the viewpoint of improving saccharification efficiency. More preferably, it is 0.1-20 mass%, More preferably, it is 0.5-20 mass%.

本発明の酵素組成物における、本発明の変異キシラナーゼ又はCDと上記セルラーゼとのタンパク質量比は、糖化効率向上の観点から、[CD/セルラーゼ]の質量比として、好ましくは0.01〜100、より好ましくは0.05〜5、さらに好ましくは0.05〜1、よりさらに好ましくは0.05〜0.5である。   In the enzyme composition of the present invention, the protein amount ratio of the mutant xylanase or CD of the present invention to the above cellulase is preferably 0.01 to 100 as the mass ratio of [CD / cellulase] from the viewpoint of improving saccharification efficiency. More preferably, it is 0.05-5, More preferably, it is 0.05-1, More preferably, it is 0.05-0.5.

本発明によるバイオマスからの糖の製造方法は、バイオマスを、上記本発明の変異キシラナーゼ、本発明のCD、又は上記本発明の酵素組成物で糖化する工程を含む。本発明の糖の製造方法では、糖化残渣吸着性の低い本発明の変異キシラナーゼやCDを用いることによって、キシラナーゼの非特異的吸着が低減することによりキシラン糖化率が向上する。さらに本発明の糖の製造方法では、セルロース糖化効率も向上する。このセルロース糖化効率向上の理由は明らかではないが、本発明の変異キシラナーゼやCDを用いることにより、バイオマス中のヘミセルロースが効率的に分解されて、糖化酵素がセルロースに接触しやすい状態となり、全体として糖化効率が向上するためであると推測される。   The method for producing sugar from biomass according to the present invention includes a step of saccharifying biomass with the mutant xylanase of the present invention, the CD of the present invention, or the enzyme composition of the present invention. In the sugar production method of the present invention, by using the mutant xylanase or CD of the present invention having low saccharification residue adsorptivity, the non-specific adsorption of xylanase is reduced, thereby improving the xylan saccharification rate. Furthermore, in the sugar production method of the present invention, cellulose saccharification efficiency is also improved. The reason for this cellulose saccharification efficiency improvement is not clear, but by using the mutant xylanase or CD of the present invention, the hemicellulose in the biomass is efficiently decomposed, and the saccharification enzyme is likely to come into contact with cellulose. This is presumably because saccharification efficiency is improved.

本発明のバイオマス糖化剤が適用される、又は本発明の糖の製造方法で用いられるバイオマスとしては、(1.定義)の章で前述したとおりである。入手容易性、原料コスト、及び糖化効率向上の観点からは、当該バイオマスとしては、木材、木材の加工物又は粉砕物、植物の茎、葉又は果房などが好ましく、バガス、EFB、アブラヤシ(幹部)がより好ましく、バガスがさらに好ましい。当該バイオマスは、単独で又は2種以上を混合して使用してもよい。また当該バイオマスは乾燥されていてもよい。   The biomass to which the biomass saccharifying agent of the present invention is applied or used in the sugar production method of the present invention is as described above in the section (1. Definition). From the viewpoints of availability, raw material costs, and saccharification efficiency, the biomass is preferably wood, processed or crushed wood, plant stems, leaves, or fruit bunches. Bagasse, EFB, oil palm (stem) ) Is more preferable, and bagasse is more preferable. The said biomass may be used individually or in mixture of 2 or more types. The biomass may be dried.

本発明のバイオマス糖化方法、及び糖の製造方法は、バイオマスの粉砕効率向上、及び糖化効率又は糖生産効率向上(すなわち糖生産時間の短縮)の観点から、バイオマスを本発明の変異キシラナーゼ、CD又は酵素組成物で糖化する工程の前に、当該バイオマスを前処理する工程をさらに含むことが好ましい。   The biomass saccharification method and the sugar production method of the present invention are characterized by improving biomass pulverization efficiency and improving saccharification efficiency or sugar production efficiency (that is, shortening the sugar production time). It is preferable to further include a step of pretreating the biomass before the step of saccharification with the enzyme composition.

上記前処理としては、例えば、アルカリ処理、粉砕処理及び水熱処理からなる群より選ばれる1種以上が挙げられる。当該前処理としては、糖化効率向上の観点から、アルカリ処理が好ましく、糖化効率をさらに向上させる観点から、アルカリ処理と粉砕処理を行うことが好ましく、アルカリ処理と粉砕処理を同時に行うことがより好ましい。   Examples of the pretreatment include one or more selected from the group consisting of alkali treatment, pulverization treatment, and hydrothermal treatment. As the pretreatment, alkali treatment is preferable from the viewpoint of improving saccharification efficiency, and from the viewpoint of further improving saccharification efficiency, alkali treatment and pulverization treatment are preferably performed, and alkali treatment and pulverization treatment are more preferably performed simultaneously. .

上記アルカリ処理とは、バイオマスを、後述する塩基性化合物と反応させることをいう。当該アルカリ処理の方法としては、バイオマスを、後述する塩基性化合物を含むアルカリ溶液に浸漬する方法(以下、「浸漬処理」ということがある)や、バイオマスと塩基性化合物とを混合して、後述する粉砕処理にかける方法(以下、「アルカリ混合粉砕処理」ということがある)などが挙げられる。   The alkali treatment refers to reacting biomass with a basic compound described later. Examples of the alkali treatment method include a method of immersing biomass in an alkali solution containing a basic compound to be described later (hereinafter sometimes referred to as “immersion treatment”), or a mixture of biomass and a basic compound. And the like (hereinafter, sometimes referred to as “alkali mixed pulverization process”).

上記粉砕処理とは、バイオマスを機械的に粉砕して小粒子化することをいう。バイオマスを小粒子化することにより、糖化効率がより向上する。また、当該粉砕処理により、バイオマスに含まれるセルロースの結晶構造が破壊されると、糖化効率がなお向上する。当該粉砕処理は公知の粉砕機を用いて行うことができる。用いられる粉砕機に特に制限はなく、バイオマスを小粒子化することができる装置であればよい。当該粉砕処理は、上述した塩基性化合物によるアルカリ処理と組み合わせてもよい。当該粉砕処理は、アルカリ処理の前又は後に行ってもよく、あるいは、粉砕処理と並行してアルカリ処理、例えば上述したアルカリ混合粉砕処理を行ってもよい。アルカリ混合粉砕処理では、例えば、アルカリ溶液に浸漬したバイオマスを粉砕処理にかけてもよく(湿式粉砕)、又は固体のアルカリとバイオマスとを一緒に粉砕処理にかけてもよいが(乾式粉砕)、このうち、乾式粉砕が好ましい。   The pulverization process means that the biomass is mechanically pulverized into small particles. By making the biomass into smaller particles, the saccharification efficiency is further improved. Moreover, when the crystal structure of the cellulose contained in biomass is destroyed by the pulverization process, the saccharification efficiency is still improved. The pulverization process can be performed using a known pulverizer. There is no restriction | limiting in particular in the grinder used, What is necessary is just an apparatus which can make biomass small particles. The grinding treatment may be combined with the alkali treatment with the basic compound described above. The pulverization process may be performed before or after the alkali treatment, or may be performed in parallel with the pulverization process, for example, the alkali mixed pulverization process described above. In the alkali mixed pulverization treatment, for example, biomass immersed in an alkali solution may be subjected to pulverization treatment (wet pulverization), or solid alkali and biomass may be pulverized together (dry pulverization). Grinding is preferred.

上記水熱処理とは、バイオマスを、水分の存在下で加熱処理することをいう。当該水熱処理は、公知の反応装置を用いて行うことができ、用いられる反応装置に特に制限はない。好ましくは、当該水熱処理では、バイオマスの粗粉砕物を、水に分散した水スラリーの状態とし、これを加熱処理する。水スラリー中のバイオマスの含有量は、スラリーの流動性向上の観点から、好ましくは1〜500g/L、より好ましくは5〜400g/L、さらに好ましくは8〜300g/Lである。   The hydrothermal treatment refers to heat treatment of biomass in the presence of moisture. The hydrothermal treatment can be performed using a known reaction apparatus, and the reaction apparatus used is not particularly limited. Preferably, in the hydrothermal treatment, the coarsely pulverized biomass is made into a water slurry dispersed in water, and this is heat-treated. From the viewpoint of improving the fluidity of the slurry, the content of biomass in the water slurry is preferably 1 to 500 g / L, more preferably 5 to 400 g / L, and still more preferably 8 to 300 g / L.

本発明のバイオマス糖化方法、及び糖の製造方法は、バイオマス、好ましくは上記前処理されたバイオマスを、本発明の変異キシラナーゼ、CD又は酵素組成物で糖化する工程(本明細書において「糖化処理」ということがある)を含む。   The biomass saccharification method and the sugar production method of the present invention include a step of saccharifying biomass, preferably the pretreated biomass, with the mutant xylanase, CD or enzyme composition of the present invention (in the present specification, “saccharification treatment”). May be included).

上記糖化処理の条件は、本発明の変異キシラナーゼやCD、及び併用するその他酵素が失活しない条件であれば特に限定されない。適切な条件は、バイオマスの種類や前処理工程の手順、使用する酵素の種類により当業者が適宜決定することができる。   The conditions for the saccharification treatment are not particularly limited as long as the mutant xylanase and CD of the present invention and other enzymes used together are not inactivated. Appropriate conditions can be appropriately determined by those skilled in the art depending on the type of biomass, the procedure of the pretreatment step, and the type of enzyme used.

上記糖化処理においては、バイオマスを含む懸濁液に、本発明の変異キシラナーゼやCD、又は酵素組成物を添加することが好ましい。懸濁液中のバイオマスの含有量は、糖化効率又は糖生産効率向上(すなわち糖生産時間の短縮)の観点から、好ましくは0.5〜20質量%、より好ましくは3〜15質量%、さらに好ましくは5〜10質量%である。   In the saccharification treatment, it is preferable to add the mutant xylanase, CD, or enzyme composition of the present invention to a suspension containing biomass. The content of the biomass in the suspension is preferably 0.5 to 20% by mass, more preferably 3 to 15% by mass, more preferably 3 to 15% by mass, from the viewpoint of improving saccharification efficiency or sugar production efficiency (that is, shortening the sugar production time). Preferably it is 5-10 mass%.

上記懸濁液に対する本発明の変異キシラナーゼやCD、又は酵素組成物の使用量は、上記前処理条件、ならびに併用する酵素の種類及び性質により適宜決定されるが、バイオマス質量に対して、該CDの量に換算して、好ましくは0.04〜600質量%、より好ましくは0.1〜100質量%、さらに好ましくは0.1〜50質量%である。   The amount of the mutant xylanase or CD of the present invention to be used for the suspension is appropriately determined depending on the pretreatment conditions and the type and properties of the enzyme used together. Preferably, it is 0.04 to 600% by mass, more preferably 0.1 to 100% by mass, and still more preferably 0.1 to 50% by mass.

上記糖化処理の反応pHとしては、糖化効率又は糖生産効率向上(すなわち糖生産時間の短縮)、及び生産コスト低減の観点から、好ましくはpH4〜9、より好ましくはpH5〜8、さらに好ましくはpH5〜7である。   The reaction pH for the saccharification treatment is preferably pH 4 to 9, more preferably pH 5 to 8, and further preferably pH 5 from the viewpoints of improving saccharification efficiency or sugar production efficiency (that is, shortening the sugar production time) and reducing production costs. ~ 7.

上記糖化処理の反応温度は、糖化効率の向上、糖化効率又は糖生産効率向上(すなわち糖生産時間の短縮)、及び生産コスト低減の観点から、20〜90℃が好ましく、より好ましくは25〜85℃、さらに好ましくは30〜80℃、さらにより好ましくは40〜75℃、なお好ましくは45〜65℃、なおより好ましくは50〜65℃、さらになお好ましくは50〜60℃である。当該糖化処理の反応時間は、バイオマスの種類若しくは量、酵素量などに合わせて適宜設定することができるが、糖化効率又は糖生産効率向上(すなわち糖生産時間の短縮)、及び生産コスト低減の観点から、好ましくは1〜5日間、より好ましくは1〜4日間、さらに好ましくは1〜3日間である。   The reaction temperature of the saccharification treatment is preferably 20 to 90 ° C., more preferably 25 to 85, from the viewpoints of improvement of saccharification efficiency, improvement of saccharification efficiency or sugar production efficiency (that is, shortening of sugar production time), and reduction of production cost. ° C, more preferably 30 to 80 ° C, even more preferably 40 to 75 ° C, still more preferably 45 to 65 ° C, still more preferably 50 to 65 ° C, still more preferably 50 to 60 ° C. The reaction time of the saccharification treatment can be appropriately set according to the type or amount of biomass, the amount of enzyme, etc., but from the viewpoint of improving saccharification efficiency or saccharide production efficiency (that is, shortening saccharide production time) and reducing production costs. Therefore, it is preferably 1 to 5 days, more preferably 1 to 4 days, and further preferably 1 to 3 days.

上述した本発明の別の例示的実施形態として、さらに以下を本明細書に開示する。   As another exemplary embodiment of the present invention described above, the following is further disclosed herein.

<1>変異キシラナーゼ触媒ドメインの製造方法であって、以下:
グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列(ただし、該触媒ドメインのアミノ酸配列と、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性は90%未満である)において、
配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換するか、あるいは、
配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換する
ことを含む、方法。
<1> A method for producing a mutant xylanase catalytic domain, comprising:
In the amino acid sequence of the catalytic domain of xylanase belonging to glycoside hydrolase family 11 (however, the identity between the amino acid sequence of the catalytic domain and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is less than 90%)
A region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 is substituted with the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, or ,
Substituting the region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 with the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto ,Method.

<2>変異キシラナーゼの製造方法であって、以下:
グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼにおいて、
該キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列(ただし、該触媒ドメインのアミノ酸配列と、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性は90%未満である)における配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換するか、あるいは、
該触媒ドメインのアミノ酸配列における配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換する
ことを含む、方法。
<2> A method for producing a mutant xylanase, comprising the following:
In xylanases belonging to glycoside hydrolase family 11,
The amino acid sequence of the catalytic domain of the xylanase is shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain (the identity between the amino acid sequence of the catalytic domain and SEQ ID NO: 2 is less than 90%). Replacing the region corresponding to the amino acid sequence with the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, or
A region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain is the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid having at least 90% identity thereto A method comprising replacing with a sequence.

<3>キシラナーゼ触媒ドメインの糖化残渣吸着性の低減方法であって、以下:
グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列(ただし、該触媒ドメインのアミノ酸配列と、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性は90%未満である)において、
配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換するか、あるいは、
配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換する
ことを含む、方法。
<3> A method for reducing glycation residue adsorptivity of a xylanase catalytic domain, comprising:
In the amino acid sequence of the catalytic domain of xylanase belonging to glycoside hydrolase family 11 (however, the identity between the amino acid sequence of the catalytic domain and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is less than 90%)
A region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 is substituted with the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, or ,
Substituting the region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 with the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto ,Method.

<4>キシラナーゼの糖化残渣吸着性の低減方法であって、以下:
グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼにおいて、
該キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列(ただし、該触媒ドメインのアミノ酸配列と、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性は90%未満である)における配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換するか、あるいは、
該触媒ドメインのアミノ酸配列における配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換する
ことを含む、方法。
<4> A method for reducing saccharification residue adsorptivity of xylanase, comprising:
In xylanases belonging to glycoside hydrolase family 11,
The amino acid sequence of the catalytic domain of the xylanase is shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain (the identity between the amino acid sequence of the catalytic domain and SEQ ID NO: 2 is less than 90%). Replacing the region corresponding to the amino acid sequence with the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, or
A region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain is the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid having at least 90% identity thereto A method comprising replacing with a sequence.

<5>アルカリ混合粉砕バガスのセルラーゼ糖化処理後に生じた糖化残渣に対する吸着率が、好ましくは80%以下、より好ましくは60%以下、さらに好ましくは50%以下、さらにより好ましくは40%以下、なお好ましくは30%以下、さらになお好ましくは20%以下である、<3>又は<4>記載の方法。   <5> Adsorption rate for saccharification residue generated after cellulase saccharification treatment of alkali mixed crushed bagasse is preferably 80% or less, more preferably 60% or less, further preferably 50% or less, even more preferably 40% or less, The method according to <3> or <4>, preferably 30% or less, more preferably 20% or less.

<6>好ましくは、上記配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列が、以下:
配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列、又は
配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%、好ましくは92%以上、より好ましくは96%以上の同一性を有するアミノ酸配列、
であり、かつ
好ましくは、上記配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列が、以下:
配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列、又は
配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%、好ましくは93%以上、より好ましくは96%以上の同一性を有するアミノ酸配列、
である、<1>〜<5>のいずれか1に記載の方法。
<6> Preferably, the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto is:
It has at least 90%, preferably 92% or more, more preferably 96% or more identity with the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2, or the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2. Amino acid sequence,
And preferably, the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto is:
It has at least 90%, preferably 93% or more, more preferably 96% or more identity with the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2. Amino acid sequence,
The method according to any one of <1> to <5>.

<7>好ましくは、上記グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列における、配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域が、以下のアミノ酸配列で置換される、<1>〜<6>のいずれか1に記載の方法:
配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列、又は
配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%、好ましくは92%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは96%以上、なお好ましくは98%以上の同一性を有するアミノ酸配列。
<7> Preferably, in the amino acid sequence of the catalytic domain of xylanase belonging to the glycoside hydrolase family 11, a region corresponding to the amino acid sequence represented by positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 is substituted with the following amino acid sequence: The method according to any one of <1> to <6>:
At least 90%, preferably 92% or more, more preferably 95% or more, and still more preferably 96 with the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2, or the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2. Amino acid sequence having% or more, preferably 98% or more identity.

<8>好ましくは、上記グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼの触媒ドメインが以下である、<1>〜<7>のいずれか1に記載の方法:
(1a)キシラニモナス属由来キシラナーゼ、サーモビフィダ属由来キシラナーゼ、トリコデルマ属(Trichoderma)由来キシラナーゼ、バチルス属由来キシラナーゼ、アスペルギルス属由来キシラナーゼ、クロストリジウム属由来キシラナーゼ、セルロモナス属由来キシラナーゼの触媒ドメインであるか;
(1b)配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性が85%以下、好ましくは80%以下であるか;又は
(1c)配列番号4で示されるアミノ酸配列、又はそれと少なくとも90%、好ましくは92%以上、より好ましくは94%以上、さらに好ましくは96%以上、さらにより好ましくは98%、なお好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる。
<8> The method according to any one of <1> to <7>, wherein the catalytic domain of the xylanase belonging to the glycoside hydrolase family 11 is preferably:
(1a) It is a catalytic domain of a xylanase derived from Xylanimonas, a xylanase derived from Thermobifida, a xylanase derived from Trichoderma, a xylanase derived from Bacillus, an xylanase derived from Aspergillus, a xylanase derived from Clostridium, or a xylanase derived from Cellulomonas;
(1b) the identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is 85% or less, preferably 80% or less; or (1c) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, or at least 90%, preferably It consists of amino acid sequences having an identity of 92% or more, more preferably 94% or more, still more preferably 96% or more, even more preferably 98%, still more preferably 99% or more.

<9>好ましくは、上記グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼの触媒ドメインが、配列番号4の85位に相当する位置及び/又は174位に相当する位置にグルタミン酸残基を有する、<1>〜<8>のいずれか1に記載の方法。 <9> Preferably, the catalytic domain of xylanase belonging to the glycoside hydrolase family 11 has a glutamic acid residue at a position corresponding to position 85 and / or a position corresponding to position 174 of SEQ ID NO: 4, <1> to < 8. The method according to any one of 8>.

<10>好ましくは、上記グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列における、配列番号2の1〜50位で示されるアミノ酸配列に相当する領域が、以下のアミノ酸配列で置換される、<1>〜<9>のいずれか1に記載の方法:
配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列、又は
配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%、好ましくは92%以上、より好ましくは94%以上、さらに好ましくは96%以上、なお好ましくは97.5%以上の同一性を有するアミノ酸配列。
<10> Preferably, in the amino acid sequence of the catalytic domain of xylanase belonging to the glycoside hydrolase family 11, a region corresponding to the amino acid sequence represented by positions 1 to 50 of SEQ ID NO: 2 is substituted with the following amino acid sequence: The method according to any one of <1> to <9>:
At least 90%, preferably 92% or more, more preferably 94% or more, and still more preferably 96 with the amino acid sequence shown at positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4, or the amino acid sequence shown at positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4 % Amino acid sequence, more preferably 97.5% identity or more.

<11>好ましくは、上記置換後の触媒ドメインのアミノ酸配列における、配列番号2の1〜50位で示されるアミノ酸配列に相当する領域が、以下のアミノ酸配列からなる、<1>〜<10>のいずれか1に記載の方法:
配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列、又は
配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%、好ましくは92%以上、より好ましくは94%以上、さらに好ましくは96%以上、なお好ましくは97.5%以上の同一性を有するアミノ酸配列。
<11> Preferably, the region corresponding to the amino acid sequence represented by positions 1 to 50 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain after substitution is composed of the following amino acid sequences, <1> to <10> The method according to any one of:
At least 90%, preferably 92% or more, more preferably 94% or more, and still more preferably 96 with the amino acid sequence shown at positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4, or the amino acid sequence shown at positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4 % Amino acid sequence, more preferably 97.5% identity or more.

<12>好ましくは、配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域のC末端に、以下のアミノ酸配列からなる断片を付加する、<1>〜<11>のいずれか1に記載の方法:
配列番号4の188〜198位で示されるアミノ酸配列、又はそれと少なくとも60%、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、なお好ましくは95%以上の同一性を有するアミノ酸配列。
<12> Preferably, any one of <1> to <11>, wherein a fragment comprising the following amino acid sequence is added to the C-terminal of the region corresponding to the amino acid sequence represented by positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2. Method described in:
An amino acid sequence represented by positions 188 to 198 of SEQ ID NO: 4, or at least 60%, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more. Amino acid sequence having.

<13>好ましくは、以下のアミノ酸配列からなるキシラナーゼ触媒ドメインが製造される、<1>〜<12>のいずれか1に記載の方法:
配列番号7、8、11、12、13又は14で示されるアミノ酸配列、又は
配列番号7、8、11、12、13又は14で示されるアミノ酸配列と90%以上、好ましくは92%以上、さらに好ましくは94%以上、さらに好ましくは95%以上、さらにより好ましくは96%以上、なお好ましくは97.5%以上、なおより好ましくは98%以上、なおさらに好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列。
<13> The method according to any one of <1> to <12>, wherein a xylanase catalytic domain comprising the following amino acid sequence is preferably produced:
90% or more, preferably 92% or more with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, 8, 11, 12, 13 or 14, or the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, 8, 11, 12, 13 or 14 Preferably 94% or higher, more preferably 95% or higher, even more preferably 96% or higher, still more preferably 97.5% or higher, even more preferably 98% or higher, still more preferably 99% or higher. Amino acid sequence.

<14>変異キシラナーゼ触媒ドメインであって、N末端から順に、
(a)配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列、
(b)配列番号4の47〜113位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列、
(c)配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列と、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列、又は
配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列と、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列、
ならびに
(d)配列番号4の168〜187位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列、
からなる、変異キシラナーゼ触媒ドメイン。
<14> a mutant xylanase catalytic domain, in order from the N-terminus,
(A) an amino acid sequence represented by positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto,
(B) an amino acid sequence represented by positions 47 to 113 of SEQ ID NO: 4 or an amino acid sequence having at least 60% identity thereto,
(C) the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or the amino acid sequence having at least 90% identity thereto, and the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or at least 60% identical thereto Or an amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 60% identity thereto, and an amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or at least An amino acid sequence having 90% identity,
And (d) the amino acid sequence shown at positions 168 to 187 of SEQ ID NO: 4, or an amino acid sequence having at least 60% identity thereto,
A mutant xylanase catalytic domain consisting of

<15>好ましくは、上記(a)〜(d)が以下である<14>記載の変異キシラナーゼ触媒ドメイン:
(a):配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%、好ましくは92%以上、より好ましくは94%以上、さらに好ましくは96%以上、なお好ましくは97.5%以上の同一性を有するアミノ酸配列、
(b):配列番号4の47〜113位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、さらにより好ましくは95%以上、なお好ましくは98%以上の同一性を有するアミノ酸配列、なおより好ましくは配列番号4の47〜113位で示されるアミノ酸配列で示されるアミノ酸配列;
(c)は以下の(c1)〜(c3)のいずれかである:
(c1)配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%、好ましくは92%以上、より好ましくは96%以上の同一性を有するアミノ酸配列と、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上の同一性を有するアミノ酸配列、あるいは
(c2)配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上の同一性を有するアミノ酸配列と、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%、好ましくは93%以上、より好ましくは96%以上の同一性を有するアミノ酸配列、あるいは
(c3)配配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%、好ましくは92%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは96%以上、さらにより好ましくは98%以上の同一性を有するアミノ酸配列;
(d):配列番号4の168〜187位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、さらにより好ましくは95%以上の同一性を有するアミノ酸配列。
<15> Preferably, the mutant xylanase catalytic domain according to <14>, wherein (a) to (d) are as follows:
(A): the amino acid sequence represented by positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4 or at least 90%, preferably 92% or more, more preferably 94% or more, still more preferably 96% or more, still more preferably 97.5% Amino acid sequences having the above identity,
(B): the amino acid sequence represented by positions 47 to 113 of SEQ ID NO: 4 or at least 60%, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, even more preferably 95% or more An amino acid sequence having an identity of 98% or more, still more preferably an amino acid sequence represented by the amino acid sequence represented by positions 47 to 113 of SEQ ID NO: 4;
(C) is any of the following (c1) to (c3):
(C1) the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90%, preferably 92% or more, more preferably 96% or more identity thereto, and 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 Or an amino acid sequence having at least 60%, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and still more preferably 90% or more, or (c2) 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 An amino acid sequence represented by the position or an amino acid sequence having at least 60%, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 90% or more thereof, and positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 Or at least 90%, preferably 93% or more, more preferably 96% The amino acid sequence having the above identity, or (c3) the amino acid sequence shown at positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 or at least 90%, preferably 92% or more, more preferably 95% or more, and still more preferably 96 Amino acid sequences having% or more, even more preferably 98% or more identity;
(D): Amino acid sequence shown at positions 168 to 187 of SEQ ID NO: 4 or at least 60%, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, even more preferably 95% or more Amino acid sequences having the identity of

<16>好ましくは、C末端に、(e)配列番号4の188〜198位で示されるアミノ酸配列、又はそれと少なくとも60%、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、さらにより好ましくは95%以上の同一性を有するアミノ酸配列をさらに含む、<14>又は<15>記載の変異キシラナーゼ触媒ドメイン。 <16> Preferably, at the C-terminal, (e) the amino acid sequence represented by positions 188 to 198 of SEQ ID NO: 4, or at least 60%, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and still more preferably 90 The mutant xylanase catalytic domain according to <14> or <15>, further comprising an amino acid sequence having an identity of at least%, even more preferably at least 95%.

<17>好ましくは、上記(c)が(c3)である、<15>又は<16>記載の変異キシラナーゼ触媒ドメイン。 <17> The mutant xylanase catalytic domain according to <15> or <16>, wherein (c) is preferably (c3).

<18>配列番号7、8、11、12、13又は14で示されるアミノ酸配列、又はそれらと90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる変異キシラナーゼ触媒ドメイン。 <18> A mutant xylanase catalytic domain consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, 8, 11, 12, 13 or 14, or an amino acid sequence having 90% or more identity to them.

<19>好ましくは以下のアミノ酸配列からなる、<18>記載の変異キシラナーゼ触媒ドメイン:
配列番号7、8、11、12、13又は14で示されるアミノ酸配列;又は
配列番号7、8、11、12、13又は14で示されるアミノ酸配列と90%以上、好ましくは92%以上、さらに好ましくは94%以上、さらに好ましくは95%以上、さらにより好ましくは96%以上、なお好ましくは97.5%以上、なおより好ましくは98%以上、なおさらに好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列。
<19> The mutant xylanase catalytic domain according to <18>, preferably consisting of the following amino acid sequence:
Amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, 8, 11, 12, 13 or 14; or 90% or more, preferably 92% or more, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, 8, 11, 12, 13 or 14; Preferably 94% or higher, more preferably 95% or higher, even more preferably 96% or higher, still more preferably 97.5% or higher, even more preferably 98% or higher, still more preferably 99% or higher. Amino acid sequence.

<20>上記<14>〜<19>のいずれか1に記載の変異キシラナーゼ触媒ドメインと糖質結合モジュールとを含む変異キシラナーゼ。 <20> A mutant xylanase comprising the mutant xylanase catalytic domain according to any one of <14> to <19> above and a carbohydrate binding module.

<21>上記<14>〜<19>のいずれか1に記載の変異キシラナーゼ触媒ドメイン又は<20>記載の変異キシラナーゼをコードするポリヌクレオチド。 <21> A polynucleotide encoding the mutant xylanase catalytic domain according to any one of <14> to <19> or the mutant xylanase according to <20>.

<22>上記<21>記載のポリヌクレオチドを含むベクター。 <22> A vector comprising the polynucleotide according to <21> above.

<23>上記<22>記載のベクターを宿主に導入する形質転換体の製造方法。 <23> A method for producing a transformant, wherein the vector according to <22> is introduced into a host.

<24>上記<21>記載のポリヌクレオチド又は上記<22>記載のベクターを含む形質転換体。 <24> A transformant comprising the polynucleotide according to <21> above or the vector according to <22> above.

<25>上記<14>〜<19>のいずれか1に記載の変異キシラナーゼ触媒ドメイン又は<20>記載の変異キシラナーゼを含む、バイオマス糖化剤。 <25> A biomass saccharifying agent comprising the mutant xylanase catalytic domain according to any one of <14> to <19> or the mutant xylanase according to <20>.

<26>好ましくはセルラーゼをさらに含む、<25>記載のバイオマス糖化剤。 <26> The biomass saccharifying agent according to <25>, preferably further comprising cellulase.

<27>上記<14>〜<19>のいずれか1に記載の変異キシラナーゼ触媒ドメイン又は<20>記載の変異キシラナーゼを用いるバイオマス糖化方法。 <27> A biomass saccharification method using the mutant xylanase catalytic domain according to any one of <14> to <19> or the mutant xylanase according to <20>.

<28>好ましくはさらにセルラーゼを用いる、<27>記載の方法。 <28> The method according to <27>, preferably further using cellulase.

<29>上記<14>〜<19>のいずれか1に記載の変異キシラナーゼ触媒ドメイン又は<20>記載の変異キシラナーゼのバイオマス糖化のための使用。 <29> Use of the mutant xylanase catalytic domain according to any one of the above <14> to <19> or the biomass saccharification of the mutant xylanase according to <20>.

<30>好ましくはセルラーゼと併用される、<29>記載の使用。 <30> Use according to <29>, preferably in combination with cellulase.

<31>上記<14>〜<19>のいずれか1に記載の変異キシラナーゼ触媒ドメイン、上記<20>記載の変異キシラナーゼ、又は上記<25>又は<26>記載のバイオマス糖化剤を用いる、バイオマスからの糖の製造方法。 <31> Biomass using the mutant xylanase catalytic domain according to any one of <14> to <19>, the mutant xylanase according to <20>, or the biomass saccharifying agent according to <25> or <26> Of sugar production from

以下、実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。   EXAMPLES Hereinafter, an Example is shown and this invention is demonstrated more concretely.

<参考例1 PCR反応>
以下の実施例におけるDNA断片増幅のためのポリメラーゼ連鎖反応(PCR)においては、Applied Biosystems 2720サーマルサイクラー(アプライドバイオシステムズ)を使用し、PrimeSTAR Max Premix(タカラバイオ)又はPrimeSTAR GXL DNA Polymerase(タカラバイオ)と付属の試薬類を用いてDNA増幅を行った。PCRの反応液組成は、適宜希釈した鋳型DNAを1μL、センスプライマーとアンチセンスプライマーを各々20pmol、及びPrimeSTAR Max Premixを10μL添加して、反応液総量を20μLとした。PCRの反応条件は、98℃で10秒間、55〜60℃で10秒間及び72℃で10〜90秒間(目的増幅産物に応じて調整。目安は1kbあたり10秒)の3段階の温度変化を30回繰り返すことにより行った。
<Reference Example 1 PCR reaction>
In the polymerase chain reaction (PCR) for DNA fragment amplification in the following examples, an Applied Biosystems 2720 thermal cycler (Applied Biosystems) was used, and PrimeSTAR Max Premix (Takara Bio) or PrimeSTAR GXL DNA Polymerase (Takara Bio). DNA amplification was performed using the attached reagents. The PCR reaction solution composition was 1 μL of appropriately diluted template DNA, 20 pmol each of sense primer and antisense primer, and 10 μL PrimeStar Max Premix, so that the total reaction solution volume was 20 μL. PCR reaction conditions were 98 ° C. for 10 seconds, 55-60 ° C. for 10 seconds and 72 ° C. for 10 to 90 seconds (adjusted according to the target amplification product. Standard is 10 seconds per kb). This was done by repeating 30 times.

<参考例2 タンパク質濃度測定 (Lowry法)>
タンパク質の定量にはLowry法を用いた。酵素溶液は適切な濃度にイオン交換水で希釈した後、DCプロテインアッセイ(バイオラッド)を用いて定量した。Reagent A 1mLに対してReagent Sを20μLの割合で混合し、タンパク質5μL対してこの混合液を25μL添加した。さらにReagent B(発色液)を200μL添加し、15分間室温で静置した。マイクロプレートリーダー(Versa max、Molecular Devices)で750nmの吸光度を測定し、BSAの検量線からタンパク質の濃度を定量した。
<Reference Example 2 Protein Concentration Measurement (Lowry Method)>
The Lowry method was used for protein quantification. The enzyme solution was diluted with ion-exchanged water to an appropriate concentration, and then quantified using a DC protein assay (BioRad). Reagent S was mixed at a ratio of 20 μL to 1 mL of Reagent A, and 25 μL of this mixed solution was added to 5 μL of protein. Further, 200 μL of Reagent B (color developing solution) was added, and left at room temperature for 15 minutes. Absorbance at 750 nm was measured with a microplate reader (Versa max, Molecular Devices), and the protein concentration was quantified from a BSA calibration curve.

<参考例3 キシラナーゼ活性の測定>
キシラナーゼ活性の測定は3,5−ジニトロサリチル酸(DNS)法にて、生成糖の還元末端を定量化した。終濃度可溶キシラン1%(w/v)(2%(w/v)xylan from beechwood(Sigma Aldrich)を1分間煮沸し、室温に静置後、遠心分離により得られた上清を可溶キシランとした)、50mM酢酸ナトリウムバッファー(pH5.0)、酵素10μLを混合し、50℃で10分間反応させた。反応終了後、100μLのDNS溶液(水酸化ナトリウム(和光純薬工業)1.6%(w/v)、ジニトロサリチル酸(和光純薬工業)0.5%(w/v)、酒石酸ナトリウムカリウム(和光純薬工業)30.0%(w/v))を添加し、99.9℃で10分間反応させた。マイクロプレートリーダー(モレキュラーデバイスジャパン)で波長540nmの吸光度を測定することにより、生成糖の還元末端を定量化した。検量線にはキシロースを用いた。
<Reference Example 3 Measurement of Xylanase Activity>
The xylanase activity was measured by quantifying the reducing end of the produced sugar by the 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS) method. Final concentration soluble xylan 1% (w / v) (2% (w / v) xylan from beechwood (Sigma Aldrich) is boiled for 1 minute, allowed to stand at room temperature, and then the supernatant obtained by centrifugation is soluble Xylan), 50 mM sodium acetate buffer (pH 5.0), and 10 μL of enzyme were mixed and reacted at 50 ° C. for 10 minutes. After the reaction, 100 μL of DNS solution (sodium hydroxide (Wako Pure Chemical Industries) 1.6% (w / v), dinitrosalicylic acid (Wako Pure Chemical Industries) 0.5% (w / v), sodium potassium tartrate ( 30.0% (w / v)) was added and reacted at 99.9 ° C. for 10 minutes. By measuring the absorbance at a wavelength of 540 nm with a microplate reader (Molecular Device Japan), the reducing end of the produced sugar was quantified. Xylose was used for the calibration curve.

<参考例4 バイオマスの調製>
(1)バガス調製
バガス(サトウキビの搾りかす、ホロセルロース含有量71.3質量%、結晶化度29%、水分量7.0質量%)を減圧乾燥機VO−320(アドバンテック東洋)中に入れ、窒素流通下の条件で2時間減圧乾燥し、ホロセルロース含有量71.3質量%、結晶化度29%、水分量2.0質量%の乾燥バガスを得た。
(2)混合粉砕処理
得られた乾燥バガス100gと粒径0.7mmの粒状の水酸化ナトリウム「トーソーパール」(東ソー社製)8.8g(ホロセルロースを構成するAGU1モルに対し0.5モル相当量)を、バッチ式振動ミルMB−1(中央化工機:容器全容積3.5L、媒体としてφ30mm、長さ218mm、断面形状が円形のSUS304製ロッドを13本使用、ロッド充填率57%)に投入し、2時間粉砕処理することでバガス粉砕物(平均粒子径約16.6μm)を得た。
<Reference Example 4 Preparation of Biomass>
(1) Bagasse preparation Bagasse (sugar cane pomace, holocellulose content 71.3 mass%, crystallinity 29%, moisture content 7.0 mass%) is placed in a vacuum dryer VO-320 (Advantech Toyo). The dried bagasse was dried under reduced pressure for 2 hours under conditions of nitrogen flow to obtain a dry bagasse having a holocellulose content of 71.3% by mass, a crystallinity of 29% and a water content of 2.0% by mass.
(2) Mixing and grinding treatment 100 g of the obtained dry bagasse and 8.8 g of granular sodium hydroxide “Tosoh Pearl” (manufactured by Tosoh Corporation) with a particle size of 0.7 mm (0.5 mol with respect to 1 mol of AGU constituting holocellulose) Equivalent amount), batch type vibration mill MB-1 (Central Chemical Machine: Container total volume 3.5L, φ30mm, length 218mm as medium, 13 SUS304 rods with circular cross section, rod filling rate 57% ) And pulverized for 2 hours to obtain a bagasse pulverized product (average particle size of about 16.6 μm).

<参考例5 糖化残渣>
参考例4で調製したアルカリ混合粉砕バガス5%(w/v)、セルラーゼ製剤Cellic(登録商標)CTec2(ノボザイムズ社)5mg/g−バイオマス、30μg/mLテトラサイクリン塩酸塩(wako)、0.6μg/mLエリスロマイシン(wako)を含む10mLの液を、25mLの自立型遠沈管中で50℃、150rpm(タイテック:BR−40F)にて24時間反応させ、バガスを糖化させた。反応終了後、遠心分離(11000rpm×10分)により上清を除去し、50mM酢酸ナトリウムバッファー(pH5.0)で2回洗浄し、固形分を回収した。得られた糖化残渣を(以下、CTec2糖化残渣という)を、以下のキシラナーゼ吸着性解析に用いた。
<Reference Example 5 Saccharification Residue>
Alkaline mixed ground bagasse 5% (w / v) prepared in Reference Example 4, cellulase preparation Cellic (registered trademark) CTec2 (Novozymes) 5 mg / g-biomass, 30 μg / mL tetracycline hydrochloride (wako), 0.6 μg / 10 mL of the solution containing mL erythromycin (wako) was reacted in a 25 mL free-standing centrifuge tube at 50 ° C. and 150 rpm (Tytech: BR-40F) for 24 hours to saccharify bagasse. After completion of the reaction, the supernatant was removed by centrifugation (11000 rpm × 10 minutes) and washed twice with 50 mM sodium acetate buffer (pH 5.0) to recover the solid content. The obtained saccharification residue (hereinafter referred to as CTec2 saccharification residue) was used for the following xylanase adsorptive analysis.

<参考例6 糖化残渣に対する吸着性解析>
基質(糖化残渣)としてCTec2糖化残渣を用い、キシラナーゼの吸着挙動を解析した。所定濃度の基質(糖化残渣懸濁液を分注し、遠心分離により含水状態の固形分のみとした。糖化残渣の質量は検量線より算出した。)、50mM酢酸ナトリウムバッファー、キシラナーゼ50〜200μg/mLを含む0.5〜1mLの反応液を2mLのエッペンドルフチューブ又は96穴ディープウェルプレート(Thermo SIENTIFIC)で、50℃、150rpmにて1時間振盪した。反応終了後、遠心分離(11000rpm、5分、4℃)にて上清を回収し、キシラナーゼ活性を前述のDNS法で測定した。下記式で示すように、基質濃度0mg/mLの場合の活性を100とし、基質と反応させた反応液の上清のキシラナーゼ相対比活性を算出した。得られた活性値を100から減算することでキシラナーゼの糖化残渣吸着率を算出した。
糖化残渣吸着率(%)=100−相対比活性(%)
相対比活性(%)=(糖化残渣を添加した反応液上清のキシラナーゼ活性/糖化残渣未添加の反応液上清のキシラナーゼ活性)×100
<Reference Example 6 Adsorbability Analysis for Saccharification Residue>
The CTec2 saccharification residue was used as a substrate (saccharification residue), and the adsorption behavior of xylanase was analyzed. Substrate of a predetermined concentration (a saccharification residue suspension was dispensed and centrifuged to obtain a water-containing solid content only. The mass of the saccharification residue was calculated from a calibration curve), 50 mM sodium acetate buffer, xylanase 50 to 200 μg / 0.5 to 1 mL of the reaction solution containing mL was shaken in a 2 mL Eppendorf tube or a 96-well deep well plate (Thermo SIENTIFIC) at 50 ° C. and 150 rpm for 1 hour. After completion of the reaction, the supernatant was collected by centrifugation (11000 rpm, 5 minutes, 4 ° C.), and the xylanase activity was measured by the DNS method described above. As shown by the following formula, the activity at the substrate concentration of 0 mg / mL was defined as 100, and the xylanase relative specific activity of the supernatant of the reaction solution reacted with the substrate was calculated. By subtracting the obtained activity value from 100, the saccharification residue adsorption rate of xylanase was calculated.
Saccharification residue adsorption rate (%) = 100-relative specific activity (%)
Relative specific activity (%) = (xylanase activity of reaction supernatant with addition of saccharification residue / xylanase activity of reaction supernatant without addition of saccharification residue) × 100

<参考例7 生成糖分析>
キシランの糖化反応後の上清中の還元糖量分析では、キシロース、キシロビオース、キシロトリオース量をHPLCで定量した。HPLCには、Dionex社のDX500クロマトグラフィーシステム、CarboPacPA1カラム(4×250mm)、ED40パルスドアンペロメトリー検出器を使用し、溶離液には、A:100mM水酸化ナトリウム水溶液、B:1M酢酸ナトリウム/100mM水酸化ナトリウム水溶液、C:超純水を使用した。
<Reference Example 7 Analysis of produced sugar>
In the analysis of the amount of reducing sugar in the supernatant after the xylan saccharification reaction, the amounts of xylose, xylobiose and xylotriose were quantified by HPLC. For HPLC, a Dionex DX500 chromatography system, a CarboPacPA1 column (4 × 250 mm), an ED40 pulsed amperometric detector was used, and the eluent was A: 100 mM sodium hydroxide aqueous solution, B: 1 M sodium acetate / A 100 mM sodium hydroxide aqueous solution, C: ultrapure water was used.

<実施例1 変異キシラナーゼの調製>
(1)キシラナーゼ遺伝子含有ベクターの作製
キシラニモナス・セルロシリティカ DSM15894株(Xcel)、及びサーモビフィダ・フスカ YX株(Tfu)を、それぞれTrypticase Soy Agar培地(3.0%Trypticase Soy、2.0%Agar)に植菌し、28℃にて1日間培養した。培養で得られた菌体から、UltraCleanTMMicrobial DNA Isolation Kit(Mo Bio Laboratories,Inc.)を用いてゲノムDNAを取得した。
<Example 1 Preparation of Mutant Xylanase>
(1) Preparation of xylanase gene-containing vector Xylanimonas cellulosilytica DSM15894 strain (Xcel) and Thermobifida fusca YX strain (Tfu) were mixed with Trypticase Soy Agar medium (3.0% Trypticase Soy, 2.0% Agar), respectively. And inoculated at 28 ° C. for 1 day. Genomic DNA was obtained from the cells obtained by the culture using an UltraClean Microbial DNA Isolation Kit (Mo Bio Laboratories, Inc.).

得られたゲノムDNAを鋳型として、表1に示したフォワードプライマーXcel−Xyn F(配列番号18)とリバースプライマーXcel−Xyn R(配列番号19)を用いて、Xcelキシラナーゼ(Xcel−Xyn)遺伝子領域(配列番号15)の約1.0kbp断片(A)を増幅した。同様に、Tfuキシラナーゼ(Tfu−Xyn)遺伝子領域(配列番号16)の約1.0kbp断片(B)を含むベクターを作製した。プライマーにはフォワードプライマーTfu−Xyn F(配列番号20)とリバースプライマーTfu−Xyn R(配列番号21)を用いた。   Xcel xylanase (Xcel-Xyn) gene region using forward primer Xcel-Xyn F (SEQ ID NO: 18) and reverse primer Xcel-Xyn R (SEQ ID NO: 19) shown in Table 1 using the obtained genomic DNA as a template An approximately 1.0 kbp fragment (A) of (SEQ ID NO: 15) was amplified. Similarly, a vector containing an approximately 1.0 kbp fragment (B) of the Tfu xylanase (Tfu-Xyn) gene region (SEQ ID NO: 16) was prepared. As the primer, forward primer Tfu-Xyn F (SEQ ID NO: 20) and reverse primer Tfu-Xyn R (SEQ ID NO: 21) were used.

シャトルベクターpHY300PLK(タカラバイオ)のBamHI制限酵素切断点に、バチルス属細菌KSM−S237株(FERM BP−7875)由来のS237アルカリセルラーゼ遺伝子(特開2000−210081号公報参照)(配列番号17)をコードするDNA断片が挿入された組換えプラスミドpHY−S237を鋳型とし、表1に示したフォワードプライマーpHY−S237 F(配列番号22)とリバースプライマーpHY−S237 R(配列番号23)を用いてS237アルカリセルラーゼ構造遺伝子を除く領域の約5.6kbp断片(C)を増幅した。増幅した遺伝子断片をHigh Pure PCR Product Purification kit(Roche製)にて精製した。   The S237 alkaline cellulase gene derived from the Bacillus genus KSM-S237 strain (FERM BP-7875) (see Japanese Patent Laid-Open No. 2000-210081) (SEQ ID NO: 17) at the BamHI restriction enzyme breakpoint of the shuttle vector pHY300PLK (Takara Bio) Using the recombinant plasmid pHY-S237 into which the DNA fragment to be encoded was inserted as a template, using the forward primer pHY-S237 F (SEQ ID NO: 22) and reverse primer pHY-S237 R (SEQ ID NO: 23) shown in Table 1, S237 An approximately 5.6 kbp fragment (C) in the region excluding the alkaline cellulase structural gene was amplified. The amplified gene fragment was purified with High Pure PCR Product Purification kit (Roche).

精製されたDNA断片(A)又は(B)1μLとDNA断片(C)1μL、In−Fusion(登録商標)HD Cloning Kit(タカラバイオ)に含まれる5×In−Fusion(登録商標)HD Enzyme Premi×2μL、DNaseフリーの水6μLを混合し、50℃で15分反応させ、キシラナーゼ遺伝子の断片をベクターにクローニングした。その後、反応液2μLを用いて、コンピテントセルE.coli DH5α(タカラバイオ)20μLを形質転換した。形質転換体の再生培地には、50ppmアンピシリンナトリウム(和光純薬工業)、2.0%アガー(和光純薬工業)を含むLB寒天培地を用いた。アンピシリン耐性株として得られた形質転換体の中から、コロニーPCRにより目的の遺伝子が挿入されたプラスミドを保持する菌株を選別した。選別した形質転換体は同様のLB寒天培地を用いて培養後(37℃、1日間)、得られた菌体からプラスミドをHigh Pure Plasmid Isolation kit(Roche)を用いて回収、精製した。   Purified DNA fragment (A) or (B) 1 μL and DNA fragment (C) 1 μL, 5 × In-Fusion (registered trademark) HD Enzyme Premi included in In-Fusion (registered trademark) HD Cloning Kit (Takara Bio) × 2 μL and DNase-free water 6 μL were mixed and reacted at 50 ° C. for 15 minutes, and the xylanase gene fragment was cloned into a vector. Then, using 2 μL of the reaction solution, competent cell E.I. 20 μL of E. coli DH5α (Takara Bio) was transformed. An LB agar medium containing 50 ppm ampicillin sodium (Wako Pure Chemical Industries) and 2.0% agar (Wako Pure Chemical Industries) was used as the regeneration medium for the transformant. From the transformants obtained as ampicillin resistant strains, a strain carrying the plasmid into which the target gene was inserted was selected by colony PCR. The selected transformant was cultured using the same LB agar medium (37 ° C., 1 day), and then the plasmid was recovered and purified from the obtained bacterial cell using High Pure Plasmid Isolation kit (Roche).

(2)キシラナーゼ触媒ドメイン遺伝子の調製
キシラナーゼ触媒ドメイン(CD)をコードする遺伝子の発現ベクターを作製するために、上述のXcel−Xyn遺伝子、又はTfu−Xyn遺伝子が挿入された組み換えプラスミドを鋳型とし、表1に示したフォワードプライマーXcel−CD−Xyn F(配列番号24)とリバースプライマーXcel−CD−Xyn R(配列番号25)、又はフォワードプライマーTfu−CD−Xyn F(配列番号26)とリバースプライマーTfu−CD−Xyn R(配列番号27)を用いたPCRにて、Xcel−Xyn又はTfu−XynのCDをコードする遺伝子を含む約5.6〜6.0kbp断片を増幅した。プライマーの作製はPrimeSTAR(登録商標)Mutagenesis Basal Kit(タカラバイオ)のマニュアルに従った。遺伝子断片をHigh Pure PCR Product Purification kit(Roche製)にて精製した。精製したPCR断片2μLを用いてコンピテンとセルE.coli DH5α(タカラバイオ)20μLを形質転換した。
以下において、Xcel由来キシラナーゼCDをXcel−CD−Xynということがある。またTfu由来キシラナーゼ触媒CDをTfu−CD−Xynということがある。
(2) Preparation of xylanase catalytic domain gene In order to prepare an expression vector for a gene encoding xylanase catalytic domain (CD), the above-mentioned Xcel-Xyn gene or the recombinant plasmid inserted with Tfu-Xyn gene was used as a template. Forward primer Xcel-CD-Xyn F (SEQ ID NO: 24) and reverse primer Xcel-CD-Xyn R (SEQ ID NO: 25) shown in Table 1 or forward primer Tfu-CD-Xyn F (SEQ ID NO: 26) and reverse primer About 5.6 to 6.0 kbp fragment containing a gene encoding Xcel-Xyn or Tfu-Xyn CD was amplified by PCR using Tfu-CD-Xyn R (SEQ ID NO: 27). Primers were prepared according to the manual of PrimeSTAR (registered trademark) Mutagenesis Basal Kit (Takara Bio). The gene fragment was purified with High Pure PCR Product Purification kit (Roche). Using 2 μL of the purified PCR fragment, competence and cell E. coli were used. 20 μL of E. coli DH5α (Takara Bio) was transformed.
Hereinafter, the Xcel-derived xylanase CD may be referred to as Xcel-CD-Xyn. The Tfu-derived xylanase catalyst CD is sometimes referred to as Tfu-CD-Xyn.

(3)変異キシラナーゼ遺伝子の調製
Xcel−CD−XynとTfu−CD−Xynとのキメラキシラナーゼを作製した。上述のXcel−CD−Xynをコードする遺伝子の導入されたプラスミド及びTfu−CD−Xynをコードする遺伝子の導入されたプラスミドを鋳型に、表2〜3記載のプライマーを用いてPCRを行い、各触媒ドメインの部分断片をコードするDNAを増幅した。上記(2)と同様の方法で、各部分断片をコードするDNAを所定の順序でプラスミドベクター上に連結し、得られたプラスミドを用いて大腸菌の形質転換、形質転換株の選抜、及びプラスミドの精製を行った。
(3) Preparation of mutant xylanase gene A chimeric xylanase of Xcel-CD-Xyn and Tfu-CD-Xyn was prepared. PCR was performed using the above-described plasmid introduced with the gene encoding Xcel-CD-Xyn and the plasmid introduced with the gene encoding Tfu-CD-Xyn as a template, using the primers described in Tables 2-3, DNA encoding a partial fragment of the catalytic domain was amplified. In the same manner as in (2) above, DNA encoding each partial fragment is ligated onto a plasmid vector in a predetermined order, and the resulting plasmid is used to transform E. coli, select a transformant, and Purification was performed.

(4)変異キシラナーゼ生産
精製したプラスミドの宿主菌への導入は、プロトプラスト形質転換法(Mol.Gen.Genet.,1979,168:111−115)に従って行った。宿主には、枯草菌168株から9つの菌体外プロテアーゼ、溶菌酵素を欠損させ、タンパク質のフォールディング効率を向上させたΔDpr9lyt↑prsA株、168株から9つの菌体外プロテアーゼ、菌体外セルラーゼを欠損させ、タンパク質のフォールディング効率を向上させた874・Dpr7・eglS↑prsA株を使用した。形質転換体の再生培地には、テトラサイクリン含有DM3再生寒天培地(バクトカザミノ酸(Difco)0.5%(w/v)、酵母エキス(Difco)0.5%(w/v)、コハク酸二ナトリウム六水和物(和光純薬工業)4.05%(w/v)、リン酸一水素二カリウム(和光純薬工業)0.35%(w/v)、リン酸二水素一カリウム(和光純薬工業)0.15%(w/v)、グルコース(和光純薬工業)0.1%(w/v)、塩化マグネシウム(和光純薬工業)20mM、牛血清アルブミン(和光純薬工業)0.01%(w/v)、トリパンブルー0.005%(w/v)(ACROS ORGANICS)、テトラサイクリン塩酸塩(和光純薬工業)0.005%(w/v)、カルボキシメチルセルロース1.0%(w/v)、寒天1.0%(w/v))を用いた。
(4) Production of mutant xylanase The purified plasmid was introduced into a host bacterium according to the protoplast transformation method (Mol. Gen. Genet., 1979, 168: 111-115). As hosts, nine extracellular proteases and lytic enzymes from Bacillus subtilis strain 168 were deleted, and ΔDpr9lyt ↑ prsA strain, which improved protein folding efficiency, nine extracellular proteases and extracellular cellulase from 168 strains. The 874 · Dpr7 · eglS ↑ prsA strain which had been deleted and improved the protein folding efficiency was used. Transformant regeneration medium includes tetracycline-containing DM3 regeneration agar medium (Bactocasamino acid (Difco) 0.5% (w / v), yeast extract (Difco) 0.5% (w / v), disodium succinate Hexahydrate (Wako Pure Chemical Industries) 4.05% (w / v), dipotassium monohydrogen phosphate (Wako Pure Chemical Industries) 0.35% (w / v), dipotassium dihydrogen phosphate (wa) Kojun Pharmaceutical) 0.15% (w / v), Glucose (Wako Pure Chemical Industries) 0.1% (w / v), Magnesium Chloride (Wako Pure Chemical Industries) 20 mM, Bovine Serum Albumin (Wako Pure Chemical Industries) 0.01% (w / v), trypan blue 0.005% (w / v) (ACROS ORGANICS), tetracycline hydrochloride (Wako Pure Chemical Industries) 0.005% (w / v), carboxymethylcellulose 1.0 % (W / v), cold 1.0% (w / v)) was used.

DM3再生寒天培地上に生育した形質転換体をLB(15μg/mLテトラサイクリン・大試験管)5mLに植菌し、30℃、120rpmで16時間振盪培養した。培養液600μLを2×L Mal培地30mL(バクトトリプトン2%(w/v)、酵母エキス1.0%(w/v)、塩化ナトリウム1.0%(w/v)、硫酸マンガン五水和物(和光純薬工業)75ppm、マルトース一水和物(和光純薬工業)7.5%(w/v)、テトラサイクリン塩酸塩15ppm)に接種し、30℃、120rpmにて2〜3日間振盪培養(PRECi:PRXYg−98−R型)した。得られた培養液は遠心分離(8000rpm、15分)により上清を回収した。得られた上清はEcono−Pac(登録商標)10DG Columns(BIO RAD)により脱塩、バッファー置換した。置換用のバッファーには50mM Tris−HCl(pH7.5)バッファーを用いた。   The transformant grown on the DM3 regeneration agar medium was inoculated into 5 mL of LB (15 μg / mL tetracycline / large test tube) and cultured with shaking at 30 ° C. and 120 rpm for 16 hours. 600 μL of the culture solution was added to 30 mL of 2 × L Mal medium (bactotryptone 2% (w / v), yeast extract 1.0% (w / v), sodium chloride 1.0% (w / v), manganese sulfate pentahydrate Inoculated into Japanese product (Wako Pure Chemical Industries) 75ppm, maltose monohydrate (Wako Pure Chemical Industries) 7.5% (w / v), tetracycline hydrochloride 15ppm) at 30 ° C, 120rpm for 2-3 days Shake culture (PRECi: PRXYg-98-R type) was performed. The supernatant of the obtained culture broth was collected by centrifugation (8000 rpm, 15 minutes). The obtained supernatant was desalted and buffer-substituted with Econo-Pac (registered trademark) 10DG Columns (BIO RAD). A 50 mM Tris-HCl (pH 7.5) buffer was used as a replacement buffer.

得られたキメラキシラナーゼCDの構造を表4に示す。   The structure of the obtained chimeric xylanase CD is shown in Table 4.

<実施例2 変異キシラナーゼの糖化残渣吸着性>
参考例6の条件にて、実施例1で調製した各変異キシラナーゼCDについて、CTec2糖化残渣に対する吸着率を解析した。CTec2糖化残渣濃度は15又は58mg/mLとした。結果を図1に示す。(c1)〜(c2)領域にXcel−CD−Xynの配列を有する本発明の変異キシラナーゼCD(TTXXX、TXXXX)は、Tfu−CD−Xynと比較して、糖化残渣吸着率が低減していた。これらの結果から、配列番号4で示されるTfu−CD−Xynのアミノ酸配列の114〜167位領域に相当する領域がキシラナーゼの糖化残渣吸着に関与していること、当該領域をXcel−CD−Xyn由来の配列と置き換えることによって、キシラナーゼの糖化残渣吸着を低減できることが示された。
<Example 2 Adsorption property of saccharification residue of mutant xylanase>
Under the conditions of Reference Example 6, the adsorption rate for the CTec2 saccharification residue was analyzed for each mutant xylanase CD prepared in Example 1. The CTec2 saccharification residue concentration was 15 or 58 mg / mL. The results are shown in FIG. The mutant xylanase CD (TTXXX, TXXXX) of the present invention having the Xcel-CD-Xyn sequence in the (c1) to (c2) regions had a reduced glycation residue adsorption rate compared to Tfu-CD-Xyn. . From these results, it was confirmed that the region corresponding to the region of positions 114 to 167 of the amino acid sequence of Tfu-CD-Xyn represented by SEQ ID NO: 4 is involved in the adsorption of xylanase saccharification residue, and this region is expressed as Xcel-CD-Xyn. It was shown that glycan residue adsorption by xylanase can be reduced by substituting the derived sequence.

<実施例3 変異キシラナーゼの糖化残渣吸着性>
配列の異なる(c1)〜(c2)領域を有する変異キシラナーゼCDについて、実施例2と同じ条件で糖化残渣吸着率を解析した。結果を図2に示す。(c1)及び(c2)領域のいずれかにXcel−CD−Xynの配列を有するキシラナーゼCD(XXTXT、XXTXX、XXXTT、XXXXT)は、(c1)〜(c2)領域にTfu−CD−Xynの配列を有するもの(XXTTT、XXTTX)と比較して、糖化残渣吸着率が低減していた。
<Example 3 Adsorption of saccharification residue of mutant xylanase>
With respect to the mutant xylanase CD having regions (c1) to (c2) having different sequences, the saccharification residue adsorption rate was analyzed under the same conditions as in Example 2. The results are shown in FIG. The xylanase CD (XXTXT, XXXTX, XXXTT, XXXXT) having the Xcel-CD-Xyn sequence in any of the (c1) and (c2) regions is the sequence of Tfu-CD-Xyn in the (c1) to (c2) regions. The adsorption rate of the saccharification residue was reduced as compared with those having XXTT (XXTTTT, XXTTX).

<実施例4 リグニン存在下でのキシランの糖化>
(1)可溶キシランの調製
2%(w/v)xylan from beechwood(Sigma Aldrich)を1分間煮沸し、室温に静置後、遠心分離(8000rpm、10分間)により得られた上清を可溶キシランとした。
<Example 4 Saccharification of xylan in the presence of lignin>
(1) Preparation of soluble xylan 2% (w / v) xylan from beechwood (Sigma Aldrich) is boiled for 1 minute, allowed to stand at room temperature, and the supernatant obtained by centrifugation (8000 rpm, 10 minutes) is acceptable Soluble xylan was used.

(2)糖の製造
50mM酢酸ナトリウムバッファー、可溶キシラン1%(w/v)、リグニン0〜2mg/mL、セルラーゼ1mg/g−バイオマス、キシラナーゼ1mg/g−バイオマス、30μg/mLテトラサイクリン塩酸塩(wako)、0.6μg/mLエリスロマイシン(wako)を含む1mLの液を2mLのエッペンドルフチューブ中で50℃、150rpm(タイテック:BR−40F)にて反応させ、キシランの糖化を行った。上記キシラナーゼとしては、実施例1で調製した変異キシラナーゼCD(TTXXX、TXXXX、XXTTT)、Xcel−CD−Xyn(配列番号2)又はTfu−CD−Xyn(配列番号4)を用いた。上記セルラーゼとしては、市販のセルラーゼ製剤(セルクラスト(登録商標);ノボザイムズ社)を用いた。
(2) Production of sugar 50 mM sodium acetate buffer, soluble xylan 1% (w / v), lignin 0-2 mg / mL, cellulase 1 mg / g-biomass, xylanase 1 mg / g-biomass, 30 μg / mL tetracycline hydrochloride ( 1 ml of a solution containing wako) and 0.6 μg / mL erythromycin (wako) was reacted in a 2 mL Eppendorf tube at 50 ° C. and 150 rpm (Tytech: BR-40F) to saccharify xylan. As the xylanase, the mutant xylanase CD (TXXXX, TXXXX, XXTTTT), Xcel-CD-Xyn (SEQ ID NO: 2) or Tfu-CD-Xyn (SEQ ID NO: 4) prepared in Example 1 was used. As the cellulase, a commercially available cellulase preparation (Celcrust (registered trademark); Novozymes) was used.

反応終了後、反応液を11000rpm、5分間、4℃で遠心分離することで上清を回収した。上清中の還元糖量は、参考例7に記載した手法で定量した。結果を図3に示す。リグニン存在下におけるキシランからの生成糖量は、本発明の変異キシラナーゼCDを含む酵素組成物を使用した場合、Tfu−CD−Xynを含む酵素組成物と比較して最大3.5倍に増加した。このことから、本発明の変異キシラナーゼはリグニン等の糖化残渣を含むバイオマスの糖化に適していることが示された。   After completion of the reaction, the supernatant was recovered by centrifuging the reaction solution at 11000 rpm for 5 minutes at 4 ° C. The amount of reducing sugar in the supernatant was quantified by the method described in Reference Example 7. The results are shown in FIG. The amount of sugar produced from xylan in the presence of lignin increased up to 3.5 times compared to the enzyme composition containing Tfu-CD-Xyn when the enzyme composition containing the mutant xylanase CD of the present invention was used. . From this, it was shown that the mutant xylanase of the present invention is suitable for saccharification of biomass containing saccharification residues such as lignin.

Claims (18)

変異キシラナーゼ触媒ドメインの製造方法であって、以下:
グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列(ただし、該触媒ドメインのアミノ酸配列と、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性は90%未満である)において、
配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換するか、あるいは、
配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換する
ことを含む、方法。
A method for producing a mutant xylanase catalytic domain comprising:
In the amino acid sequence of the catalytic domain of xylanase belonging to glycoside hydrolase family 11 (however, the identity between the amino acid sequence of the catalytic domain and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is less than 90%)
A region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 is substituted with the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, or ,
Substituting the region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 with the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto ,Method.
変異キシラナーゼの製造方法であって、以下:
グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼにおいて、
該キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列(ただし、該触媒ドメインのアミノ酸配列と、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性は90%未満である)における配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換するか、あるいは、
該触媒ドメインのアミノ酸配列における配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換する
ことを含む、方法。
A method for producing a mutant xylanase comprising:
In xylanases belonging to glycoside hydrolase family 11,
The amino acid sequence of the catalytic domain of the xylanase is shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain (the identity between the amino acid sequence of the catalytic domain and SEQ ID NO: 2 is less than 90%). Replacing the region corresponding to the amino acid sequence with the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, or
A region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain is the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid having at least 90% identity thereto A method comprising replacing with a sequence.
キシラナーゼ触媒ドメインの糖化残渣吸着性の低減方法であって、以下:
グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列(ただし、該触媒ドメインのアミノ酸配列と、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性は90%未満である)において、
配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換するか、あるいは、
配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換する
ことを含む、方法。
A method for reducing the adsorption of saccharification residues of a xylanase catalytic domain, comprising:
In the amino acid sequence of the catalytic domain of xylanase belonging to glycoside hydrolase family 11 (however, the identity between the amino acid sequence of the catalytic domain and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is less than 90%)
A region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 is substituted with the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, or ,
Substituting the region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 with the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto ,Method.
キシラナーゼの糖化残渣吸着性の低減方法であって、以下:
グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼにおいて、
該キシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列(ただし、該触媒ドメインのアミノ酸配列と、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性は90%未満である)における配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換するか、あるいは、
該触媒ドメインのアミノ酸配列における配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列に相当する領域を、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列で置換する
ことを含む、方法。
A method for reducing the saccharification residue adsorptivity of xylanase, comprising:
In xylanases belonging to glycoside hydrolase family 11,
The amino acid sequence of the catalytic domain of the xylanase is shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain (the identity between the amino acid sequence of the catalytic domain and SEQ ID NO: 2 is less than 90%). Replacing the region corresponding to the amino acid sequence with the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto, or
A region corresponding to the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain is the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid having at least 90% identity thereto A method comprising replacing with a sequence.
前記置換後の触媒ドメインのアミノ酸配列における配列番号2の1〜50位で示されるアミノ酸配列に相当する領域が、配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列又はそれと90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。   The region corresponding to the amino acid sequence represented by positions 1 to 50 of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence of the catalytic domain after substitution is the amino acid sequence represented by positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4 or 90% or more identity thereto The method according to claim 1, comprising an amino acid sequence having 前記グリコシドヒドロラーゼファミリー11に属するキシラナーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列が配列番号4で示されるアミノ酸配列又はそれと90%以上の同一性を有するアミノ酸配列である、請求項1〜5のいずれか1項記載の方法。   The amino acid sequence of the catalytic domain of the xylanase belonging to the glycoside hydrolase family 11 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 or an amino acid sequence having 90% or more identity thereto. Method. 配列番号7、8、11、12、13又は14で示されるアミノ酸配列、又はそれらと90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるキシラナーゼ触媒ドメインが製造される、請求項1〜6のいずれか1項記載の方法。   The xylanase catalytic domain consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, 8, 11, 12, 13 or 14 or an amino acid sequence having 90% or more identity with them is produced. The method according to claim 1. 変異キシラナーゼ触媒ドメインであって、N末端から順に、
(a)配列番号4の1〜46位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列、
(b)配列番号4の47〜113位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列、
(c)配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列と、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列、又は
配列番号2の118〜143位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列と、配列番号2の144〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列、
ならびに
(d)配列番号4の168〜187位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列、
からなる、変異キシラナーゼ触媒ドメイン。
A mutated xylanase catalytic domain, in order from the N-terminus;
(A) an amino acid sequence represented by positions 1 to 46 of SEQ ID NO: 4 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto,
(B) an amino acid sequence represented by positions 47 to 113 of SEQ ID NO: 4 or an amino acid sequence having at least 60% identity thereto,
(C) the amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or the amino acid sequence having at least 90% identity thereto, and the amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or at least 60% identical thereto Or an amino acid sequence shown at positions 118 to 143 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 60% identity thereto, and an amino acid sequence shown at positions 144 to 172 of SEQ ID NO: 2 or at least An amino acid sequence having 90% identity,
And (d) the amino acid sequence shown at positions 168 to 187 of SEQ ID NO: 4, or an amino acid sequence having at least 60% identity thereto,
A mutant xylanase catalytic domain consisting of
C末端に、(e)配列番号4の188〜198位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも60%の同一性を有するアミノ酸配列をさらに含む、請求項8記載の変異キシラナーゼ触媒ドメイン。   The mutant xylanase catalytic domain according to claim 8, further comprising (e) an amino acid sequence represented by positions 188 to 198 of SEQ ID NO: 4 or an amino acid sequence having at least 60% identity thereto at the C-terminus. 前記(c)が、配列番号2の118〜172位で示されるアミノ酸配列又はそれと少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列である、請求項8又は9記載の変異キシラナーゼ触媒ドメイン。   The mutant xylanase catalytic domain according to claim 8 or 9, wherein (c) is an amino acid sequence represented by positions 118 to 172 of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence having at least 90% identity thereto. 配列番号7、8、11、12、13又は14で示されるアミノ酸配列、又はそれらと90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる変異キシラナーゼ触媒ドメイン。   A mutant xylanase catalytic domain comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, 8, 11, 12, 13 or 14, or an amino acid sequence having 90% or more identity with them. 請求項8〜11のいずれか1項記載の変異キシラナーゼ触媒ドメインと糖質結合モジュールとを含む変異キシラナーゼ。   A mutant xylanase comprising the mutant xylanase catalytic domain according to any one of claims 8 to 11 and a carbohydrate binding module. 請求項8〜11のいずれか1項記載の変異キシラナーゼ触媒ドメイン又は請求項12記載の変異キシラナーゼをコードするポリヌクレオチド。   A polynucleotide encoding the mutant xylanase catalytic domain according to any one of claims 8 to 11 or the mutant xylanase according to claim 12. 請求項13記載のポリヌクレオチドを含むベクター。   A vector comprising the polynucleotide according to claim 13. 請求項14記載のベクターを宿主に導入する形質転換体の製造方法。   A method for producing a transformant, wherein the vector according to claim 14 is introduced into a host. 請求項8〜11のいずれか1項記載の変異キシラナーゼ触媒ドメイン又は請求項12記載の変異キシラナーゼを含むバイオマス糖化剤。   A biomass saccharifying agent comprising the mutant xylanase catalytic domain according to any one of claims 8 to 11 or the mutant xylanase according to claim 12. セルラーゼをさらに含む、請求項16記載のバイオマス糖化剤。   The biomass saccharifying agent of claim 16, further comprising cellulase. 請求項16又は17記載のバイオマス糖化剤を用いるバイオマスからの糖の製造方法。   The manufacturing method of the saccharide | sugar from biomass using the biomass saccharifying agent of Claim 16 or 17.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016119877A (en) * 2014-12-25 2016-07-07 花王株式会社 Mutant xylanase
JP2018104504A (en) * 2016-12-22 2018-07-05 花王株式会社 Manufacturing method of glucan-containing composition
CN111757939A (en) * 2018-02-27 2020-10-09 花王株式会社 Mutant beta-glucosidase

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013176205A1 (en) * 2012-05-24 2013-11-28 花王株式会社 Xylanase, and method for producing sugar using same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5759840A (en) * 1996-09-09 1998-06-02 National Research Council Of Canada Modification of xylanase to improve thermophilicity, alkalophilicity and thermostability
EP2542673A2 (en) * 2010-03-03 2013-01-09 Novozymes, Inc. Xylanase variants and polynucleotides encoding same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013176205A1 (en) * 2012-05-24 2013-11-28 花王株式会社 Xylanase, and method for producing sugar using same

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SUN, J. ET AL.: "Improvement of the thermostability and catalytic activity of a mesophilic family 11 xylanase by N-te", PROTEIN EXPRESSION AND PURIFICATION, vol. Vol. 42, JPN6015022783, 2005, pages 122 - 130, XP027390231, DOI: doi:10.1016/j.pep.2005.03.009 *
ZHANG, S. ET AL.: "Five mutations in N-terminus confer thermostability on mesophilic xylanase", BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, vol. Vol. 395, JPN6015022785, 2010, pages 200 - 206, XP027035398, DOI: doi:10.1016/j.bbrc.2010.03.159 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016119877A (en) * 2014-12-25 2016-07-07 花王株式会社 Mutant xylanase
JP2018104504A (en) * 2016-12-22 2018-07-05 花王株式会社 Manufacturing method of glucan-containing composition
CN111757939A (en) * 2018-02-27 2020-10-09 花王株式会社 Mutant beta-glucosidase
CN111757939B (en) * 2018-02-27 2023-11-07 花王株式会社 Mutant beta-glucosidase

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