JP3394713B2 - ペクチン酸リアーゼ遺伝子 - Google Patents
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Description
剤、繊維処理剤等として有用なペクチン酸リアーゼをコ
ードする遺伝子に関する。
多糖であるポリガラクツロン酸を分解する酵素であり、
食品工業において果汁の清澄化、柑橘類のひょう嚢の除
去等に用いられており、その性質からペクチン含有排水
の後処理、植物細胞の分解・除去、綿繊維の精練、洗浄
剤への配合等への利用が期待されている。ペクチン酸リ
アーゼ(EC4.2.2.2.)は、1962年Bacill
us polymyxaとErwinia cartovoraの培養液に初めて見い
出されたもので、それ以降、Erwinia属、Pseudomonas
属、Bacillus属、Amycolata属、Fusarium属、Penicillu
m属、Aspergillus属等に属する微生物が生産することが
知られている。
研究されているBacillus属細菌において、ペクチン酸リ
アーゼ遺伝子に関する報告例は少ない。従来、Bacillus
属のペクチン酸リアーゼ遺伝子が決定されているものは
Bacillus subtilis SO113(Nasser et al.,FEBS
Lett.,335,319-326,1993)、アルカリ耐性Bacillus sp.
YA−14(Kim et al.,Biosci.Biotech.Biochem.,58,
947-949,1994) のみであり、しかも、SO113株とY
A−14株の塩基配列は、99%の相同性を示し、且つ
アミノ酸配列は完全に一致しているものであった。
酸リアーゼは、一部製品として入手可能であるが、高価
であり、種々の糖質分解酵素も混在している等の問題が
あり、産業界ではあまり広く利用されていない。
く産業界において有用なペクチン酸リアーゼを単一で且
つ大量生産を可能にするために、それをコードする遺伝
子、該遺伝子を含有する組換えベクター、及びこれを含
有する形質転換体を提供することを目的とする。
離したBacillus属細菌が産生する新規なペクチン酸リア
ーゼについて、その遺伝子のクローニング、遺伝子組換
えによる生産技術の確立に成功し、本発明を完成した。
ミノ酸配列又は該アミノ酸配列の1若しくは数個のアミ
ノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を有
するペクチン酸リアーゼをコードする遺伝子を提供する
ものである。また、本発明は、上記のペクチン酸リアー
ゼ遺伝子を含有する組換えベクター及び該組換えベクタ
ーを含む形質転換体を提供するものである。
示すアミノ酸配列、又は該アミノ酸配列の1若しくは数
個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸
配列をコードする配列を有する。ペクチン酸リアーゼ活
性を失なわない限り、該アミノ酸配列中のアミノ酸の欠
失、置換又は付加(以下、変異ということがある)は特
に制限されない。また、配列番号1のアミノ酸配列にお
けるN−末端には、1〜数個のアミノ酸が付加、欠失し
ていてもよい。
の間で、GENETYX−CDバイオデータベースソフ
トウエア(ソフトウエア開発株式会社製、ver.3
6)を用いたマキシマムマッチングにて、従来より公知
のペクチン酸リアーゼのアミノ酸配列との相同性を検討
すると、Erwinia carotovoraに由来するpelA(Lei et a
l.,Gene,62,159-164,1988)、pelB及びpelC(Hinton et
al.,Mol.Microbiol.3,1785-1795,1989)、pelI及びpelX
(Ito et al.,Agric.Biol.Chem.,52,479-487,1988)に対
しそれぞれ16.8%、15.3%、17.6%、1
7.8%、17.9%と極めて低い相同性が認められる
に過ぎず、Bacillus subtilisに由来するpel(Nasser et
al.,FEBS Lett.335,319-326,1993)との相同性比較に
おいても、16.6%と極めて低い。また、これまでに
知られているペクチン酸リアーゼにみられる保存領域
(Henrissat et al.,Plant Physiol.107,963-976,1995)
も全く存在しないことから、本酵素はこれまでに報告の
ない新規な配列を有するペクチン酸リアーゼである。
番号1のアミノ酸配列又はその前記変異体をコードする
ものであればよいが、配列番号2で示される塩基配列又
は該塩基配列の1若しくは数個の塩基が欠失、置換若し
くは付加された塩基配列を有するものが好ましい。
えばBacillus sp.KSM−P15株(FERM BP−
6241)等からクローニングすることができる。該ク
ローニング手段としては、既知の手段、例えばショット
ガン法、PCR法で目的とする遺伝子をクローニングす
る方法等が挙げられる。
えベクターを作製するには、目的とする宿主内で遺伝子
を発現するのに適した任意のベクターにペクチン酸リア
ーゼ遺伝子を組み込めば良い。かかるベクターとして
は、大腸菌を宿主とする場合、pUC18、pUC1
9、pBR322等が挙げられ、枯草菌を宿主とする場
合、pUB110等が挙げられる。
宿主菌を形質転換するには、常法、例えばプロトプラス
ト法、コンピテントセル法、エレクトロポレーション法
等により行われる。宿主菌としては、特に制限されない
が、Bacillus属(枯草菌)、Streptomyces属(放線菌)
等のグラム陽性菌;Escherichia coli(大腸菌)等のグ
ラム陰性菌;Saccharomyces属(酵母)、Aspergillus属
(カビ)等の真菌が挙げられる。
からペクチン酸リアーゼを採取すれば、ペクチン酸リア
ーゼを得ることが出来る。培養は、微生物の資化可能な
炭素源、窒素源その他の必須栄養素を含む培地に接種
し、常法に従って行えば良い。かくして得られた培養液
から、一般に知られている酵素の採取及び精製方法に準
じ、ペクチン酸リアーゼを得ることができる。
ン酸リアーゼは、土壌から分離したBacillus属に属する
微生物、例えばBacillus sp.KSM−P15株(FER
MBP−6241)やそれらの変異株を培養し、得られ
た培養物から採取することもできる。
色体DNAの調製Bacillus sp.KSM−P15株を液体培地で振盪培養し
た後、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。得られた
菌体からSaitoとMiuraの方法(Biochim.Biophys.Acta,7
2,619-629,1963)により、染色体DNAを調製した。
ガンクローニング 実施例1で調製したKSM−P15株染色体DNA約1
μgを制限酵素EcoRIで切断し、エタノール沈殿に
て回収した後、予め同様の制限酵素でマルチクローニン
グサイトを切断し、Bacterial Alkaline Phosphatase処
理を行ったプラスミドpUC18(TaKaRa社製)と混合
し、T4DNA Ligaseを用いて、16℃で2時
間の結合反応を行った。調製されたプラスミドと大腸菌
HB101コンピテントセル(TaKaRa社製)を用いて形
質転換を行った。50μg/mLのアンピシリンを含むL
B寒天培地に出現した形質転換体の中から、目的とする
ペクチン酸リアーゼを生産する形質転換体を、Mcevoyら
の方法(J.Bacteriol.,172,3284-3292,1990)に準じて
重層法により検出した。得られた形質転換体を50μg
/mLのアンピシリンを添加したLB液体培地1.5mLに
接種し、37℃にて一晩振盪培養した後、遠心分離(1
2,000×g、5分)にて菌体を回収した。このよう
にして得られた菌体からプラスミド抽出キット(ベーリ
ンガーマンハイム社製)を用いて組換えプラスミドの調
製を行った。
のペクチン酸リアーゼ遺伝子の塩基配列の決定 目的のDNA断片の入ったプラスミド約1μgを鋳型と
して、プライマーとBigDye Terminator Cycle Sequenci
ng Kit(アプライド バイオシステム社製)とDNAシ
ークエンサー(377型:アプライド バイオシステム
社製)を用いて、KSM−P15ペクチン酸リアーゼ遺
伝子の塩基配列を決定した。その結果、KSM−P15
株のペクチン酸リアーゼは配列番号2に示すように、配
列番号222から1181番目までの963残基の塩基
配列によりコードされ、320アミノ酸残基より構成さ
れる酵素であることが判明した。更に34アミノ酸残基
からなるシグナルペプチドの存在が推定され、分泌型の
酵素は、286アミノ酸残基からなり、その分子量は、
32,085Daと推定された。
ーゼのpHSP64へのクローニング 実施例3で決定したKSM−P15ペクチン酸リアーゼ
遺伝子の塩基配列を基に、配列番号3、4に示す配列の
プライマーを作製し、実施例1にて調製したKSM−P
15株染色体DNA50ngを鋳型として、PCR法を用
いてKSM−P15ペクチン酸アリーゼ遺伝子を増幅し
た。この際、作製するプライマーにはプラスミドベクタ
ーpHSP64(Sumitomoet al.,Biosci.Biotech.Bioc
hem.,56,872-877,1992)の高発現誘導領域の下流にある
マルチクローニングサイトに効率よくクローニングする
ことが可能となるように、マルチクローニングサイトの
SalI、XbaI認識配列を付加させた。プラスミド
ベクターpHSP64及びPCRにて増幅させたペクチ
ン酸リアーゼ遺伝子DNA断片を制限酵素SalI、X
baIを用いて消化した後、フェノール/クロロホルム
抽出を行い、T4DNA Ligaseにより結合させ
た。この結合サンプルを用いて、大腸菌HB101コン
ピテントセル(TaKaRa社製)の形質転換を行い、得られ
た形質転換体の中から実施例2と同様の方法を用いて目
的の形質転換体を選別し、プラスミドの調製を行った。
このようにして得られたプラスミドをpHSP−P15
Eとした(図1)。
草菌形質転換体によるペクチン酸リアーゼ大量生産 プラスミドpHSP−P15Eを用い、プロトプラスト
法(Chang S.,Cohen S.N.,Mol.Gen.Genet.,168,111-11
5,1978)にてBacillus subtilis ISW1214株の形
質転換を行った。得られた形質転換体を、20μg/mL
のテトラサイクリンを添加したLB培地に接種し、30
℃で一晩振盪培養を行い種培養とした。この種培養液
0.5mLを坂口フラスコ中のポリペプトンS、マルトー
スを主成分とする主培養培地50mLに接種し、30℃、
120rpm で3日間、振盪培養を行った。組換えペクチ
ン酸リアーゼの生産量は26U/mLであった。
性 実施例5で得られたペクチン酸リアーゼの粗酵素液を陰
イオン交換樹脂、陽イオン交換樹脂を用いて、精製を行
い組換え酵素の性質について検討を行った。
ポリガラクツロン酸(シグマ社製)、0.6mM塩化カル
シウムを含む50mMグリシン−水酸化ナトリウム緩衝液
pH10.5を酵素反応液とし、この反応液3mLを試験管
に分注した。30℃で恒温した後、酵素液100μLを
添加し、添加後直ちに攪拌、反応開始とした。恒温セル
ホルダーにより反応系の温度を30℃に一定に保ち、2
35nmの吸光度の増加を分光光度計U−2000(日立
製作所製)を用いて経時的に測定した。活性はポリガラ
クツロン酸の切断非還元末端のC4位とC5位の間に生
じる不飽和結合に由来する235nmの吸光度の増加量を
測定し、不飽和ジガラクツロニドのモル分子吸光係数
(ε)4600M-1・cm-1を用いて生成する不飽和オリ
ゴガラクツロニド量を求めた。酵素1単位(U)は上記
反応条件において1分間に1μmolの不飽和ジガラクツ
ロニド相当の不飽和オリゴガラクツロニドを生じる酵素
量と定義した。
リシン−水酸化ナトリウム緩衝液(pH8.5〜11)を
用い、最適反応pHを調べたところ、図2に示すように本
酵素の最適反応pHは9.5〜10(グリシン−水酸化ナ
トリウム緩衝液)であった。
法(12.5%アクリルアミドゲル)にて分子量を求め
た結果、本酵素の分子量は32±1kDaと推定され
た。
膜にブロッティングし、プロテインシークエンサー(4
76A型:アプライド バイオシステム社製)を用い
て、N−末端アミノ酸配列を決定した結果、Asp-Gly-As
p-Gly-Thr-Thr-Ala-Ser-Ile-Glu-Gln-Ile-Leu-Arg-Asn
の配列を有することが明らかとなった。
いて洗浄剤、食品加工剤、繊維処理剤等として有用なペ
クチン酸リアーゼを単一且つ大量に生産することが可能
である。
由来)の分泌ベクター(pHSP64)への導入と構築
したペクチン酸リアーゼ発現分泌ベクターpHSP−P
15Eを示す図である。
のpH−活性曲線を示す。50mMグリシン−水酸化ナトリ
ウム緩衝液で最大活性を示すpH約9.5の値を100%
として、相対活性を表示した。
Claims (5)
- 【請求項1】 配列番号1に示すアミノ酸配列又は該ア
ミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若
しくは付加されたアミノ酸配列をコードするペクチン酸
リアーゼ遺伝子。 - 【請求項2】 ペクチン酸リアーゼ遺伝子が、配列番号
2に示す塩基配列又は該塩基配列の1若しくは数個の塩
基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列を有するも
のである請求項1記載のペクチン酸リアーゼ遺伝子。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の遺伝子を含有する
組換えベクター。 - 【請求項4】 請求項3記載の組換えベクターを含む形
質転換体。 - 【請求項5】 宿主が、微生物である請求項4記載の形
質転換体。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP30069298A JP3394713B2 (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | ペクチン酸リアーゼ遺伝子 |
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JP2000125877A JP2000125877A (ja) | 2000-05-09 |
JP3394713B2 true JP3394713B2 (ja) | 2003-04-07 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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1998
- 1998-10-22 JP JP30069298A patent/JP3394713B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Bioscience,Biotechnology,and Biochemistry,1994年,Vol.58,No.5,p.947−949 |
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