JP4137526B2 - Keratinase and production method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケラチン分解能の高い新規なアルカリプロテアーゼおよびその製造法ならびに該アルカリプロテアーゼ産生能を有する新規な好アルカリ性放線菌に関する。
【0002】
【従来の技術】
アルカリプロテアーゼはタンパク質のペプチド結合をアルカリ領域において特異的に加水分解する酵素であり、食品、繊維、皮革、洗剤等の工業において広く利用されている。このようなアルカリプロテアーゼは糸状菌、酵母、細菌等の微生物により広く生産されることが知られており、またいわゆる好アルカリ性微生物と呼ばれる一群の微生物によっても生産される。
【0003】
前述された好アルカリ性微生物から生産されるアルカリプロテアーゼとしては、いわゆる好アルカリ性バチルス属菌から得られる酵素(例えば、特公平7-63366、特公平7-63367、特公平7-63368等)が多数既に知られており、主に洗剤用として開発が進められている。また、同様な好アルカリ性バチルス属菌から得られる耐熱性酵素として、AH-101株の生産するアルカリプロテアーゼ(特開平2-255087)およびB18-1株の生産するアルカリプロテアーゼ(特公平7-63368)等が知られている。しかしながら、同じ好アルカリ性微生物である好アルカリ性放線菌の産生するプロテアーゼについてはあまり知られておらず、わずかにストレプトマイセス属由来の酵素(Agr. Biol. Chem., 38, (1), 37-44, 1974)、サーモアクチノマイセス属HS682株の生産するアルカリプロテアーゼ(Biosci. Biotech. Biochem.,56, (2), 246-250, 1992)、およびノカルディオプシス ダッソンビレイOPC-210の生産するアルカリプロテアーゼ(J. Appl. Bacteriol., 69, 520-529, 1990)等が報告されているにすぎない。
【0004】
一方、洗剤用にプロテアーゼを応用する場合、ケラチン等の不溶性タンパク質に対しても良好に作用する酵素が望ましいことが指摘されている(皆川基:繊消誌、26, 322, 1985)。また、浴槽、風呂釜、浴床排水溝、循環浴槽の配管、便器あるいは洗面化粧台ドレインの洗浄剤にプロテアーゼを応用する場合では、30℃前後の中温で充分な活性を保持し、かつ毛髪、垢あるいは汚れなどのケラチンを代表とする不溶性タンパク質を強力に分解する能力が要求される。加えて、現状の洗剤および洗浄剤は、配合組成の関係からそのpHがアルカリ領域にあることから、これらに配合する酵素はアルカリプロテアーゼが最適である。
【0005】
さらに、ケラチンを主要タンパク質とする毛髪、羽毛等は化学合成が不可能なアミノ酸であるシステインの製造原料として重要である。しかし、現状では過激な反応条件のため著量のシステインが分解されてしまい収量が極めて悪いため、プロテアーゼ処理等の温和な加水分解方法が望まれていた。さらに、発展途上国で未利用資源として大量に廃棄される牛、水牛の角および羽毛等は有用なアミノ酸で構成されており、穏和な加水分解でペプチド液、アミノ酸液が製造できれば、輸液等の医薬品あるいは栄養補助剤として、これらの国々にとって極めて有用である。これらの場合においても、ケラチンが高アルカリ領域において膨潤し酵素の作用を受けやすくなるという性質から、加水分解剤としての酵素はアルカリプロテアーゼが最適である。
【0006】
これらの用途以外にも、台所洗剤や食器洗浄器用洗剤および住宅洗剤等の洗剤、毛皮(原皮)の脱毛、絹や羊毛および皮革等の精錬(風合いの向上)、脱毛クリームや入浴剤およびコンタクトレンズ洗浄剤等の医薬部外品、さらに肉質軟化剤等の食品加工や医薬、試薬等の用途に、不溶性タンパク質の分解力に優れたアルカリプロテアーゼは極めて有用である。
【0007】
このような用途に対して、特にケラチン等の不溶性タンパク質の分解力において従来のアルカリプロテアーゼは不充分であり、さらに強力なケラチン分解力を有する新規なアルカリプロテアーゼの開発が望まれていた。
【0008】
このような観点から、本発明者らは既に新規なアルカリプロテアーゼを発見し、特許を出願している(特開2000−060547号公報)。このアルカリプロテアーゼは分子量が小さく、優れたタンパク質分解活性を有する。しかし、本酵素の生産性が培養ごとで大きくばらつき、かつ酵素がpH 10.0以上では急激に不安定となるという問題点があった。したがって、安定的に酵素の生産が可能であり、かつ高アルカリ領域でも安定なアルカリプロテアーゼの開発が望まれている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、優れたケラチン分解能と高アルカリ領域での安定性を有する新規なアルカリプロテアーゼを提供することを目的としている。
また本発明は、上記アルカリプロテアーゼを生産する新規微生物、およびその微生物を利用した上記アルカリプロテアーゼの安定した製造法を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記のような状況において、発明者らは強力なケラチン分解能を有するアルカリプロテアーゼを生産する微生物を主に好アルカリ性放線菌を中心として検索した結果、好アルカリ性のノカルディオプシス属に属する放線菌1株が、好気的培養により目的とする新規アルカリプロテアーゼを効率良く、かつ安定的に生産することを見い出し、本発明を完成するに至った。
【0011】
すなわち、本発明は下記の理化学的性質を有する新規アルカリプロテアーゼを提供する。
【0012】
(a) 作用および基質特異性:タンパク質およびペプチドに作用し、そのペプチド結合をエンド型の機作により切断して、低分子量のオリゴペプチドおよびアミノ酸を生成する。また、ケラチン等の不溶性タンパク質に対しても強力な活性を示す。
(b) 安定pH:30℃、24時間の処理条件において、pH1.5〜12.0で安定である。
(c) 分子量:SDS電気泳動法では約20,000、アミノ酸配列からの平均分子量は19,150である。
(d) 等電点:10.0以上(等電点電気泳動法)である。
(e) 比活性:カゼインを基質とした場合は約1,100(PU/mgタンパク質)であり、ケラチンを基質とした場合約3,300(KU/mgタンパク質)である。
【0013】
また、本発明による上記新規アルカリプロテアーゼの製造法は、好アルカリ性ノカルディオプシス属に属し、上記アルカリプロテアーゼ産生能を有する微生物を培養する工程と、該工程で得られる培養物より該新規アルカリプロテアーゼを分離する工程を含んでなるもの、である。さらにまた、本発明による上記新規アルカリプロテアーゼ産生能を有する新規菌株は、ノカルディオプシス エスピー TOA-1株(FERM P-18676)である。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明で提供するアルカリプロテアーゼは、上記(a)〜(e)の性質に加えて、下記の理化学的性質を有する酵素である。
【0015】
(f) 最適pH:最適pHはカゼインを基質とした場合は11.0〜11.5であり、ケラチンを基質とした場合12.0以上である。
(g) 最適温度:最適作用温度はカゼインを基質とした場合は70〜75℃であり、ケラチンを基質とした場合65〜70℃である。
(h) 安定温度:pH7.0、10分間の処理条件において、カルシウムの添加、無添加にかかわらず60℃まで安定である。
(i) 阻害: EDTA(エチレンジアミン四酢酸)で活性は阻害されないが、PMSF(フェニルメタンスルフォニルフルオライド)、SSI(ストレプトミセス ズブチリシン インヒビター)では阻害される。
【0016】
本発明によるアルカリプロテアーゼは、カゼイン等の可溶性タンパク質だけでなく、従来のプロテアーゼでは分解されにくかったケラチン等の不溶性タンパク質をも強力に加水分解する。したがって、衣料用洗剤や柔軟剤および各種洗剤に洗浄効果を高める目的で配合されたり、浴槽、風呂釜、浴室排水溝、循環浴槽の配管、便器、洗面化粧台ドレインなどの閉塞除去剤に添加されれば、極めて効果的である。さらに、ケラチンを主要タンパク質とする毛髪、羽毛、牛角等からのペプチドおよびシステイン等のアミノ酸製造にも応用が可能である。また、毛皮(原皮)の脱毛、絹や羊毛および皮革等の精錬(風合いの向上)等をより穏和な条件で行うことが可能となる。さらに、脱毛クリーム、入浴剤等の化成品や食肉軟化剤あるいは医薬、試薬等、極めて広範囲の工業分野で利用され得る。また、本発明による菌株は、上記アルカリプロテアーゼを効率良く菌体外に分泌するので、簡便な工程で高効率にその生産を行うことができる点で有利である。
【0017】
【発明の具体的説明】
本発明による新規アルカリプロテアーゼは、微生物を用いて生産することができる。特に好ましくは、本発明によるアルカリプロテアーゼは、好アルカリ性ノカルディオプシス属、特にノカルディオプシス エスピー(Nocardiopsis sp.)TOA-1株により生産される。この菌株は発明者らにより、神奈川県茅ヶ崎市の一般家屋より分離されたものである。この菌株は好アルカリ性放線菌であり、下記に示す菌学的性質を有する。なお、本菌株は好アルカリ性微生物であり、通常の中性培地では生育しないか、あるいは生育が極めて不良であるため、下記の菌学的性質の検討に際しては1.0%炭酸ナトリウム添加のアルカリ性培地を用いた。
【0018】
形態学性質
1)胞子形成菌糸の分岐法および形態:単純分枝・直状
2)胞子の形成法 :気菌糸が分断して連鎖する
3)胞子の形態および大きさ :たわら型で平滑、0.5 μm×1.0 μm程度
4)鞭毛の有無 :無
5)胞子のうの有無 :無
【0019】
生理的性質
1)生育温度範囲 / pH :15〜40 ℃ / pH 7.5〜13
2)ゼラチンの液化 :する(3日で液化する)
3)スターチの加水分解 :加水分解する
4)脱脂牛乳の凝固およびペプトン化:凝固しない:4日でペプトン化する
5)メラニン様色素の生成 :生成しない
6)各炭素源の資化性(+、資化する;−、資化しない)
a)L-アラビノース :+
b)D-キシロース :+
c)D-グルコース :+
d)D-フラクトース :+
e)シュクロース :+
f)イノシトール :+
g)L-ラムノース :+
h)ラフィノース :+
i)D-マンニット :+
7)各培地における生育状況(生育状況、集落表面の色、集落裏面の色、拡散色素)
a)シュクロース硝酸塩寒天培地 :良好、白色、無色、薄肌色〜ピンク色
b)グルコース・アスパラギン寒天培地 :良好、白色、無色、無し
c)グリセリン・アスパラギン寒天培地 :良好、白色、無色、無し
d)スターチ・無機塩寒天培地 :良好、白色、無色、薄茶色
e)チロシン寒天培地 :良好、白色、無色、薄茶色、メラニン無し
f)栄養寒天培地 :良好、白色、無色、無
g)イースト・麦芽寒天培地 :良好、白色、無色、無
h)オートミール寒天培地 :良好、白色、無色、薄肌色〜ピンク色
【0020】
本菌株TOA-1株は上記の菌学的性質、特に形態学的に放線菌の特徴を有する。そこで、「放線菌の分類と同定」(日本放線菌学会編、2001)に従って属の検索を行った。まず、本菌株は細胞壁にmeso-ジアミノピメリン酸のみを含有することから、本菌株はストレプトマイセスおよびキネオスポリア以外の属に属する菌種と考えられる。また、本菌株は基生菌糸の分断とジグザグ状の菌糸は少ないものの、気菌糸の分断は旺盛であり、nocardio-formの放線菌と考えられた。
【0021】
そこで、成書(同上)に従い本菌株の16SrDNAを調製して放線菌各属との相同性を検索した。その結果、本菌株はノカルディオプシス属の各菌種と94.7〜97.6%の相同性が認められたが、完全に一致する種は認められなかった。最も相同性の高いものは、ノカルディオプシス アルバであった。また、本菌株同様に好アルカリ性であるノカルディオプシス ダッソンビレイとは96.7%と、ノカルディオプシス属の中での相同性はそれほど高いものではなかった。
【0022】
すなわち、本菌株TOA-1は好アルカリ性であること等を考慮してノカルディオプシス アルバに近縁の一菌種と判断し、ノカルディオプシス エスピー TOA-1(Nocardiopsis sp. TOA-1)と命名した。なお、本菌株は独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センターに受託番号FERM P-18676のもと寄託されている。
【0023】
培養条件
上記菌株は好アルカリ性放線菌であるため、その培養はアルカリ領域で行う必要がある。培地をアルカリ性にするための方法としては格別である必要はなく、通常の培地中に例えば炭酸ナトリウムあるいは炭酸水素ナトリウムを添加するだけで良い。炭素源としてはグルコース、可溶性デンプン、セルロース等の単糖、多糖などを用いることができる。窒素源としては、硝酸塩、アンモニウム塩などの無機物をはじめ、尿素、ペプトン、乾燥酵母、酵母エキス、スキムミルク、ダイズ粉、コーンスチープリカー、カゼイン、肉エキス、アミノ酸などが用いられる。これらの炭素源や窒素源の他に各種無機塩、例えばマグネシウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、リン酸塩などを必要に応じて添加しても良い。培地に加えるアルカリ源としては、0.5〜2.0%程度の炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩あるいは水酸化ナトリウム、アンモニアなどが使用でき、培地のpHは8.0〜11.0程度が望ましい。培養は、このような培地中で培養温度20〜40℃、好ましくは30〜35℃で2日〜7日間好気的に撹袢または振とうしながら行う。本発明による新規なアルカリプロテアーゼは、上記のような培養条件のもとで、主として培養液中に分泌され、蓄積される。
【0024】
酵素の採取
上記培養液から本発明による酵素を採取、精製するためには、既知の精製法を単独もしくは併用して利用することができる。本酵素は主として菌体外(培養液中)に分泌されるため、例えば濾過あるいは遠心分離で菌体を除去することにより容易に粗酵素液を得ることができる。この粗酵素は、さらに既知の精製法、例えば硫安などによる塩析;メタノール、エタノール、アセトンなどの有機溶媒による沈殿法;ケラチン等による吸着法;限外濾過;ゲル濾過クロマトグラフィー;イオン交換クロマトグラフィー;疎水クロマトグラフィー、その他の各種クロマトグラフィーを、単独もしくは併用して、精製することができる。
【0025】
好ましい精製法を示せば以下の通りである。まず、培養濾液に80%飽和硫安を添加して塩析を行い、得られた沈殿を緩衝液に溶解する。次いでCM-Toyopearl 650M(東ソー社製)、DEAE-Toyopearl 650M(同社製)によるイオン交換クロマトグラフィーを行うことにより、SDS電気泳動的に均一な精製酵素を得ることができる。
【0026】
酵素の性質
本発明によるアルカリプロテアーゼの性質は以下に示される通りである。なお、以下において活性測定法とは次の方法をいうものとする。
【0027】
プロテアーゼ活性測定法
カゼイン0.6%を含む50mMグリシン/NaCl/NaOH緩衝液(pH11.0)1.9 mlを0.1mlの酵素液と混合し、30℃で10分間反応させた後、2mlの0.11Mトリクロロ酢酸溶液を加えて30℃で30分間静置した後、アドバンテック社製濾紙N0.5Cで濾過する。次いで、この濾液の0.5mlを2.5mlの0.5M炭酸ナトリウム溶液に加え、さらに3倍希釈したフェノール試薬を0.5ml添加して撹袢後、さらに室温にて30分間放置し、660 nmの吸光度を測定する。上記の測定条件下で1分間に1μgのチロシンに相当する吸光度を増加させる酵素量を、プロテアーゼ活性1単位(1PU)と定義する。
【0028】
ケラチン分解活性測定法
60mgのケラチンパウダー(東京化成)に2.9mlの50mMグリシン/NaCl/NaOH緩衝液(pH12.0)を加え、さらに0.1mlの酵素液を添加して30℃で1時間振とう(120rpm)させて反応させる。次いで、0.11Mトリクロロ酢酸2.5mlを加えて反応を停止させ、30℃で30分静置の後アドバンテック社製濾紙NO.5Cで濾過する。このろ液の0.5mlに0.5M炭酸ナトリウム溶液2.5mlを加え、さらに3倍希釈したフェノール試薬を0.5ml添加撹拌後、さらに室温にて30分間放置し、660nmの吸光度を測定する。上記の測定条件下で10分間に1μgのチロシンに相当する吸光度を増加させる酵素量を、ケラチン分解活性1単位(1KU)と定義する。
【0029】
(1)作用および基質特異性
タンパク質およびペプチドに作用し、そのペプチド結合をエンド型の機作により切断して、低分子量のオリゴペプチドおよびアミノ酸を生成する。また、ケラチン等の不溶性タンパク質に対しても強力な活性を示す。
【0030】
(2)最適pHおよび安定pH
上記の活性測定法にもとづき、本酵素に及ぼすpHの影響を調べた。なお、緩衝液としてHCl/KCl(pH1.0-1.5)、グリシン/NaCl/HCl(pH2.0-3.0)、酢酸(pH4.0-5.0)、リン酸(pH6.0-7.0)、トリス塩酸(pH7.0-9.0)、グリシン/NaCl/NaOH(pH9.0-12.0)、KCl/NaOH(pH12.0-13.0)を使用した。第1図に活性の最大値を100とした場合の各pHにおける相対活性を示した。第1図により、本酵素の最適pHは30℃においてカゼインを基質とした場合は11.0〜11.5であり、ケラチンを基質とした場合は12.0以上であることが分かる。同様に本酵素のpH安定性について第2図に示した。本酵素を各pHの緩衝液中に30℃で24時間保持した後、その残存プロテアーゼ活性を未処理の酵素活性を100とした相対活性として示した。第2図から、本酵素は上記処理条件下においてpH1.5〜12.0までの極めて広範囲のpH域で安定であることが分かる。
【0031】
(3)最適温度および安定温度
上記活性測定法に準じて、本酵素に及ぼす温度の影響を調べた。第3図に最大活性を100とした場合の各温度における相対活性を示した。第3図から、本酵素の最適温度はカゼインを基質とした場合は70〜75℃であり、ケラチンを基質とした場合は65〜70℃であることが分かる。また、本酵素を100 mMトリス塩酸緩衝液(pH7.0)に添加し、40〜80℃の範囲の各条件下で10分間保持した後、その残存プロテアーゼ活性を測定した。その結果を第4図に示した。第4図により、本酵素は60℃まで安定であることがわかる。なお、本酵素の温度安定性に関しては、カルシウム添加(10mM)の効果は認められなかった。
【0032】
(4)分子量
本酵素の分子量をSDS電気泳動法により測定したところ、分子量は約20,000であった。また、後述する配列表、配列番号2記載のアミノ酸配列から算出した平均分子量は19,150であった。
【0033】
(5)等電点
本酵素の等電点を等電点電気泳動法により測定したところ、等電点は10.0以上であった。
【0034】
(6)比活性
本酵素の比活性を活性測定法に準じて測定した。なお、タンパク質濃度は酵素を塩酸により加水分解し、生成したアミノ酸をニンヒドリン法で定量することにより算出した。酵素は電気泳動的に均一な精製標品を使用した。その結果、本酵素の比活性はカゼインを基質とした場合は約1,100(PU/mgタンパク質)であり、ケラチンを基質とした場合は約3,300(KU/mgタンパク質)であった。
【0035】
(7)阻害
一般的な酵素阻害剤であるPMSF(フェニルメタンスルフオニルフルオライド) 、EDTA(エチレンジアミン四酢酸) 、およびSSI(ストレプトミセス ズブチリシン インヒビター)について、これらが本酵素の活性に及ぼす影響を調べた。各阻害剤を所定濃度となるように50mMトリス塩酸緩衝液(pH9.0)に溶解し、本酵素を添加後30℃で30分間処理を行った。次いで、処理溶液より一定量を分取し活性測定法に準じてその残存活性を測定した。その結果、本酵素はPMSFおよびSSIにより阻害され、EDTAによる阻害を受けなかった。このことから、本アルカリプロテアーゼはセリンプロテアーゼであることが判明した。
【0036】
(8)アミノ末端配列
本酵素のアミノ末端配列を気相プロテインシークエンサー(島津製作所製、PPSQ-21)を用いて決定した。本酵素のアミノ末端から25番目までの配列を下記に示した。
Ala-Asp-Ile-Ile-Gly-Gly-Leu-Ala-Tyr-Thr-Met-Gly-Gly-Arg-Cys-Ser-Val-Gly-Phe-Ala-Ala-Thr-Asn-Ala-Ser
【0037】
(9)塩基配列およびアミノ酸配列
成書(例えば、J. Sambrook, E.F. Fritsch, T. Maniatis: Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2nd. ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989など)および使用した機器、試薬キット等のプロトコルに従い、本酵素の遺伝子およびアミノ酸の配列を決定した。まず、プライマーを設計する目的で本酵素の内部配列を決定した。精製酵素を尿素処理後リシルエンドペプチダーゼ(和光純薬)で分解し、得られたフラグメントを気相プロテインシークエンサーでアミノ酸配列を決定した。ここで得られた適当な内部配列およびアミノ末端配列より、2種類のオリゴヌクレオチドプライマーをホスホアミダイト法により合成した。このプライマーによりPCR(Biometra社製、T-Gradient Thermoblock 050-801)で遺伝子の増幅を行った。その結果、0.5kbp前後に特異的な増幅断片を認めた。この断片をプローブとして本菌株TOA-1のゲノムライブラリーより、本酵素をコードする完全長の遺伝子をスクリーニングした。得られたクローンの塩基配列をジデオキシ法(F. Sanger et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 74, 5463-5467, 1977)を原理とするDNAシークエンサー(LICOR社製、LICOR-4000)により決定した。その塩基配列(564bp)を配列表、配列番号1に示した。また、塩基配列をもとにアミノ酸配列(188アミノ酸)を決定し、そのアミノ酸配列を配列表、配列番号2に示した。
【0038】
【実施例】
次に本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0039】
実施例1 粗酵素粉末の調製
ノカルディオプシス エスピー TOA-1株の前培養液50ml(30℃、3日間振とう培養)を、スキムミルク0.5%、酵母エキス 0.1%、および別殺菌して添加した炭酸ナトリウム 1.0%を含有する培地(pH10.5)4000mlを入れた小型ジャーファーメンターに植菌し、30℃で3日間、通気量1 v/v/min、回転数200rpmで培養を行った。培養終了後、培養液を8000 rpmで10分間遠心分離して菌体を除去した。これにより、30PU/mlの粗酵素液約3,800mlを得た。
【0040】
実施例2 精製酵素の調製
実施例1と同一の培地4000mlを入れた小型ジャーファーメンターに、ノカルディオプシス エスピー TOA-1株の前培養液50mlを植菌した。これを実施例1と同様に培養した後、遠心分離により培養上清3,790mlを得た。この上清液のpH11.0におけるプロテアーゼ活性は29PU/mlであった。次いで、この上清液に硫安粉末を80%飽和になるまで加え、1昼夜5℃で暗所に静置後8000rpmで遠心分離を行い、沈殿を回収した。この沈殿を10mMリン酸緩衝液(pH7.0)に溶解し、セルロースチューブを用いて同緩衝液に対し透析を行った。透析後、その透析内液を10mM MOPS緩衝液(pH7.5)で平衡化したCM-Toyopearl 650Mカラムに通じて酵素を吸着させ、0〜0.5M のNaCl濃度勾配で溶出させた。活性画分を透析後、10mMトリス塩酸緩衝液(pH9.0)で平衡化したDEAE-Toyopearl 650Mカラムに通じて活性画分を通過させ、不純タンパク質を吸着させた。上記一連の精製により、1940PU/mlの精製アルカリプロテアーゼ(比活性:1,100PU/mg)が17ml得られ、酵素活性の回収率は30%であった。本画分はSDS電気泳動的に単一バンドを示し、酵素タンパク質として均一であることが確認された。
【0041】
実施例3 酵素の生産性
実施例1と同一の培地を用いて、フラスコを用いた振とう培養および小型ジャーファメンターによる培養を行い、培養バッチごとの酵素の生産性を比較した。まず、500ml容肩付きフラスコに培地100mlを入れ、寒天培地からTOA-1株の胞子を1白金耳接種し、30℃、130rpmで4日間振とう培養を行った。この培養を10連行い、フラスコ内のそれぞれの培養液につきプロテアーゼ活性を測定した。また、別に実施例1と全く同様の小型ジャーファメンターを用いた培養を5連行い、それぞれのバッチごとのプロテアーゼ活性を測定した。その結果、フラスコ培養では38〜41PU/ml、小型ジャーファメンター培養では28〜33PU/mlとなり、培養バッチによる活性のばらつきはほとんどなかった。このことから、本酵素の生産性は安定していることが判明した。
【0042】
【配列表】

Figure 0004137526
Figure 0004137526
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【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明によるアルカリプロテアーゼの最適pHを示すグラフである。
【図2】図2は、本発明によるアルカリプロテアーゼの安定pHを示すグラフである。
【図3】図3は、本発明によるアルカリプロテアーゼの最適温度を示すグラフである。
【図4】図4は、本発明によるアルカリプロテアーゼの安定温度を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel alkaline protease having high keratin resolution, a method for producing the same, and a novel alkaliphilic actinomycetes having the ability to produce the alkaline protease.
[0002]
[Prior art]
Alkaline protease is an enzyme that specifically hydrolyzes peptide bonds of proteins in the alkaline region, and is widely used in food, fiber, leather, detergent and other industries. Such an alkaline protease is known to be widely produced by microorganisms such as filamentous fungi, yeast, and bacteria, and is also produced by a group of microorganisms called so-called alkaliphilic microorganisms.
[0003]
As the alkaline proteases produced from the alkaliphilic microorganisms described above, there are already many enzymes obtained from so-called alkaliphilic Bacillus bacteria (for example, JP 7-63366, JP 7-63367, JP 7-63368, etc.). It is known and is being developed mainly for detergents. In addition, as thermostable enzymes obtained from the same alkaliphilic Bacillus genus, alkaline protease produced by AH-101 strain (JP-A-2-55087) and alkaline protease produced by B18-1 strain (Japanese Patent Publication No. 7-63368) Etc. are known. However, little is known about proteases produced by alkaliphilic actinomycetes, which are the same alkaliphilic microorganisms, and a few enzymes from the genus Streptomyces (Agr. Biol. Chem., 38 , (1), 37- 44, 1974), alkaline protease produced by Thermoactinomyces sp. HS682 (Biosci. Biotech. Biochem., 56 , (2), 246-250, 1992), and alkali produced by Nocardiopsis Dassonvillei OPC-210 Only proteases (J. Appl. Bacteriol., 69 , 520-529, 1990) have been reported.
[0004]
On the other hand, when protease is applied to detergents, it has been pointed out that an enzyme that works well against insoluble proteins such as keratin is desirable (Minakawa, Motoshi: 26 , 322, 1985). In addition, when protease is applied to a detergent for a bathtub, bath tub, bath bed drain, circulation bathtub piping, toilet bowl or vanity drain, it retains sufficient activity at medium temperature around 30 ° C, The ability to strongly decompose insoluble proteins such as keratin such as dirt or dirt is required. In addition, since the pH of current detergents and cleaning agents is in the alkaline region due to the compositional composition, alkaline protease is the optimum enzyme to be blended with them.
[0005]
Furthermore, hair, feathers, and the like whose main protein is keratin are important as raw materials for producing cysteine, an amino acid that cannot be chemically synthesized. However, under the present circumstances, since a significant amount of cysteine is decomposed due to the extreme reaction conditions and the yield is extremely poor, a mild hydrolysis method such as protease treatment has been desired. Furthermore, cows, buffalo horns, and feathers that are discarded in large quantities as unused resources in developing countries are composed of useful amino acids. If peptide solutions and amino acid solutions can be produced by mild hydrolysis, It is extremely useful for these countries as a pharmaceutical or nutritional supplement. In these cases, alkaline protease is the most suitable enzyme as the hydrolyzing agent because of the property that keratin swells in a highly alkaline region and is easily affected by the enzyme.
[0006]
In addition to these applications, detergents such as kitchen detergents, dishwasher detergents and house detergents, hair removal of fur (raw leather), refining of silk, wool and leather (improving texture), hair removal creams, bathing agents and contact lenses Alkaline proteases that are excellent in degradability of insoluble proteins are extremely useful for quasi-drugs such as detergents, food processing such as meat softeners, medicines, and reagents.
[0007]
For such applications, conventional alkaline proteases are inadequate particularly in terms of degrading ability of insoluble proteins such as keratin, and development of a novel alkaline protease having stronger keratin degrading ability has been desired.
[0008]
From such a viewpoint, the present inventors have already discovered a novel alkaline protease and have applied for a patent (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-060547). This alkaline protease has a low molecular weight and an excellent proteolytic activity. However, the productivity of this enzyme varies greatly from culture to culture, and the enzyme becomes unstable rapidly at pH 10.0 or higher. Therefore, it is desired to develop an alkaline protease capable of stably producing an enzyme and stable even in a high alkaline region.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a novel alkaline protease having excellent keratin resolution and stability in a high alkaline region.
Another object of the present invention is to provide a novel microorganism that produces the alkaline protease, and a stable production method of the alkaline protease using the microorganism.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Under the circumstances as described above, the inventors searched for microorganisms producing alkaline protease having strong keratin degradability mainly focusing on alkalophilic actinomycetes. As a result, one strain of actinomycetes belonging to the genus alkalophilic Nocardiopsis However, it has been found that the desired novel alkaline protease can be produced efficiently and stably by aerobic culture, and the present invention has been completed.
[0011]
That is, the present invention provides a novel alkaline protease having the following physicochemical properties.
[0012]
(a) Action and substrate specificity: acts on proteins and peptides and cleaves their peptide bonds by an endo-type mechanism to produce low molecular weight oligopeptides and amino acids. In addition, it exhibits strong activity against insoluble proteins such as keratin.
(b) Stable pH: Stable at pH 1.5 to 12.0 under treatment conditions of 30 ° C. for 24 hours.
(c) Molecular weight: About 20,000 by SDS electrophoresis, and average molecular weight from amino acid sequence is 19,150.
(d) Isoelectric point: 10.0 or more (isoelectric focusing method).
(e) Specific activity: about 1,100 (PU / mg protein) when casein is used as a substrate and about 3,300 (KU / mg protein) when keratin is used as a substrate.
[0013]
The novel alkaline protease production method according to the present invention comprises a step of culturing a microorganism belonging to the genus alkalophilic Nocardiopsis and having the ability to produce the alkaline protease, and the novel alkaline protease from the culture obtained in the step. Comprising the step of separating. Furthermore, the novel strain having the ability to produce the novel alkaline protease according to the present invention is Nocardiopsis sp. TOA-1 strain (FERM P-18676).
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The alkaline protease provided by the present invention is an enzyme having the following physicochemical properties in addition to the properties (a) to (e).
[0015]
(f) Optimum pH: The optimum pH is 11.0 to 11.5 when casein is used as a substrate, and 12.0 or more when keratin is used as a substrate.
(g) Optimal temperature: The optimal working temperature is 70 to 75 ° C. when casein is used as a substrate, and 65 to 70 ° C. when keratin is used as a substrate.
(h) Stable temperature: Stable up to 60 ° C under the treatment conditions of pH 7.0 and 10 minutes regardless of the addition or absence of calcium.
(i) Inhibition: The activity is not inhibited by EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), but is inhibited by PMSF (phenylmethanesulfonyl fluoride) and SSI (Streptomyces subtilisin inhibitor).
[0016]
The alkaline protease according to the present invention strongly hydrolyzes not only soluble proteins such as casein but also insoluble proteins such as keratin that are difficult to be degraded by conventional proteases. Therefore, it is added to detergents and softeners for clothes and various detergents for the purpose of enhancing the cleaning effect, and is added to clogging removers such as bathtubs, bathtubs, bathroom drains, circulation bathtub pipes, toilets, and vanity drains. Is extremely effective. Furthermore, it can also be applied to the production of amino acids such as cysteine and other peptides from hair, feathers, cow horn and the like containing keratin as the main protein. Further, it is possible to perform fur removal (raw leather), refining silk, wool, leather, etc. (improving the texture) under milder conditions. Furthermore, it can be used in an extremely wide range of industrial fields such as chemicals such as hair removal creams, bathing agents, meat softeners, medicines, reagents and the like. In addition, since the strain according to the present invention efficiently secretes the alkaline protease outside the cells, it is advantageous in that it can be produced efficiently with a simple process.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The novel alkaline protease according to the present invention can be produced using microorganisms. Particularly preferably, the alkaline protease according to the invention is produced by the alkalophilic Nocardiopsis genus, in particular the Nocardiopsis sp. TOA-1 strain. This strain was isolated from a general house in Chigasaki City, Kanagawa Prefecture by the inventors. This strain is an alkalophilic actinomycete and has the following mycological properties. Since this strain is an alkaliphilic microorganism and does not grow in normal neutral medium or grows very poorly, an alkaline medium supplemented with 1.0% sodium carbonate is used for the examination of the following mycological properties. It was.
[0018]
Morphological properties
1) Branching method and morphology of spore-forming mycelium: simple branching / straight
2) Spore formation method: aerial hyphae break up and chain
3) Spore morphology and size: Straw-shaped, smooth, about 0.5 μm x 1.0 μm
4) Presence or absence of flagella: None
5) Presence or absence of spores: None [0019]
Physiological properties
1) Growth temperature range / pH: 15-40 ° C / pH 7.5-13
2) Gelatin liquefaction: Yes (liquefaction in 3 days)
3) Starch hydrolysis: Hydrolyzes
4) Coagulation and peptization of defatted milk: No coagulation: Peptone in 4 days
5) Generation of melanin-like pigment: Not generated
6) Utilization of each carbon source (+, assimilate;-, not assimilate)
a) L-arabinose: +
b) D-xylose: +
c) D-glucose: +
d) D-fructose: +
e) Sucrose: +
f) Inositol: +
g) L-rhamnose: +
h) Raffinose: +
i) D-man knit: +
7) Growth status in each medium (growth status, village surface color, village back surface color, diffusion dye)
a) Sucrose nitrate agar medium: good, white, colorless, light skin to pink
b) Glucose / asparagine agar medium: good, white, colorless, none
c) Glycerin / asparagine agar medium: good, white, colorless, none
d) Starch / inorganic salt agar medium: good, white, colorless, light brown
e) Tyrosine agar medium: good, white, colorless, light brown, no melanin
f) Nutrient agar medium: good, white, colorless, no
g) Yeast / malt agar medium: good, white, colorless, no
h) Oatmeal agar medium: good, white, colorless, light skin to pink [0020]
This strain TOA-1 has the above-mentioned mycological properties, in particular, morphological characteristics of actinomycetes. Therefore, the genus was searched according to “Classification and Identification of Actinomycetes” (Japan Actinomycete Society, 2001). First, since this strain contains only meso-diaminopimelic acid in the cell wall, it is considered that this strain belongs to a genus other than Streptomyces and Kineosporia. In addition, although this strain had little fragmentation of the basic hyphae and zigzag hyphae, the aerial hyphae fragmentation was vigorous and was considered to be a nocardio-form actinomycete.
[0021]
Therefore, 16S rDNA of this strain was prepared according to the adult book (same as above), and the homology with each actinomycete was searched. As a result, the strain was found to have 94.7-97.6% homology with each species of the genus Nocardiopsis, but no completely identical species was found. The most homologous was Nocardiopsis alba. Moreover, it was 96.7% with Nocardiopsis dasson belay, which is alkalophilic like this strain, and the homology among Nocardiopsis was not so high.
[0022]
In other words, considering that this strain TOA-1 is alkalophilic, etc., it is judged that it is a close relative to Nocardiopsis alba and named Nocardiopsis sp. TOA-1 (Nocardiopsis sp. TOA-1) did. This strain has been deposited at the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology under the accession number FERM P-18676.
[0023]
Culturing conditions Since the above strain is an alkalophilic actinomycete, it is necessary to perform the culturing in an alkaline region. The method for making the medium alkaline is not particularly required, and for example, sodium carbonate or sodium hydrogen carbonate may be added to a normal medium. As a carbon source, glucose, soluble starch, monosaccharides such as cellulose, polysaccharides and the like can be used. As a nitrogen source, urea, peptone, dry yeast, yeast extract, skim milk, soybean flour, corn steep liquor, casein, meat extract, amino acid, and the like are used as well as inorganic substances such as nitrate and ammonium salt. In addition to these carbon source and nitrogen source, various inorganic salts such as magnesium salt, potassium salt, sodium salt, phosphate and the like may be added as necessary. As an alkali source to be added to the medium, about 0.5 to 2.0% of sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate or the like carbonate, sodium hydroxide, ammonia or the like can be used, and the pH of the medium is preferably about 8.0 to 11.0. Culturing is performed in such a medium at a culture temperature of 20 to 40 ° C., preferably 30 to 35 ° C. for 2 to 7 days under aerobic stirring or shaking. The novel alkaline protease according to the present invention is mainly secreted and accumulated in the culture medium under the culture conditions as described above.
[0024]
Collection of enzyme In order to collect and purify the enzyme according to the present invention from the culture solution, known purification methods can be used alone or in combination. Since this enzyme is mainly secreted outside the bacterial cells (in the culture solution), a crude enzyme solution can be easily obtained by removing the bacterial cells by, for example, filtration or centrifugation. This crude enzyme is further purified by known purification methods such as salting out with ammonium sulfate, etc .; precipitation with organic solvents such as methanol, ethanol and acetone; adsorption method with keratin etc .; ultrafiltration; gel filtration chromatography; It can be purified by hydrophobic chromatography and other various chromatographies alone or in combination.
[0025]
A preferred purification method is as follows. First, 80% saturated ammonium sulfate is added to the culture filtrate for salting out, and the resulting precipitate is dissolved in a buffer solution. Subsequently, by performing ion exchange chromatography using CM-Toyopearl 650M (manufactured by Tosoh Corporation) and DEAE-Toyopearl 650M (manufactured by the same company), a purified enzyme uniform by SDS electrophoresis can be obtained.
[0026]
Properties of the enzyme The properties of the alkaline protease according to the present invention are as follows. In the following, the activity measurement method refers to the following method.
[0027]
Protease activity measurement method 1.9 ml of 50 mM glycine / NaCl / NaOH buffer solution (pH 11.0) containing 0.6% casein is mixed with 0.1 ml of enzyme solution, reacted at 30 ° C for 10 minutes, and then 2 ml of 0.11 M trichloroacetic acid. After adding the solution and allowing to stand at 30 ° C. for 30 minutes, the solution is filtered with a filter paper N0.5C manufactured by Advantech. Next, 0.5 ml of this filtrate was added to 2.5 ml of 0.5M sodium carbonate solution, 0.5 ml of a further 3-fold diluted phenol reagent was added, and the mixture was stirred and then allowed to stand at room temperature for 30 minutes to obtain an absorbance at 660 nm. taking measurement. The amount of enzyme that increases the absorbance corresponding to 1 μg of tyrosine per minute under the above measurement conditions is defined as one unit of protease activity (1 PU).
[0028]
Keratin degradation activity assay
Add 2.9 ml of 50 mM glycine / NaCl / NaOH buffer (pH 12.0) to 60 mg of keratin powder (Tokyo Kasei), add 0.1 ml of enzyme solution, and shake at 30 ° C for 1 hour (120 rpm). React. Next, 2.5 ml of 0.11M trichloroacetic acid is added to stop the reaction, and the mixture is allowed to stand at 30 ° C. for 30 minutes, followed by filtration through Advantech filter paper NO.5C. Add 0.5 ml of 0.5 M sodium carbonate solution to 0.5 ml of the filtrate, add 0.5 ml of a 3-fold diluted phenol reagent, and then stir for 30 minutes at room temperature, and measure the absorbance at 660 nm. The amount of enzyme that increases the absorbance corresponding to 1 μg of tyrosine in 10 minutes under the above measurement conditions is defined as 1 unit (1KU) of keratin degradation activity.
[0029]
(1) Action and substrate specificity Acts on proteins and peptides and cleaves the peptide bonds by endo-type mechanism to produce low molecular weight oligopeptides and amino acids. In addition, it exhibits strong activity against insoluble proteins such as keratin.
[0030]
(2) Optimum pH and stable pH
Based on the above activity measurement method, the effect of pH on this enzyme was examined. As buffers, HCl / KCl (pH 1.0-1.5), glycine / NaCl / HCl (pH 2.0-3.0), acetic acid (pH 4.0-5.0), phosphoric acid (pH 6.0-7.0), Tris-HCl (pH 7.0-9.0), glycine / NaCl / NaOH (pH 9.0-12.0), KCl / NaOH (pH 12.0-13.0) were used. FIG. 1 shows the relative activity at each pH when the maximum value of activity is 100. FIG. 1 shows that the optimum pH of this enzyme is 11.0 to 11.5 when casein is used as a substrate at 30 ° C. and 12.0 or more when keratin is used as a substrate. Similarly, the pH stability of this enzyme is shown in FIG. After the enzyme was kept in a buffer solution at each pH at 30 ° C. for 24 hours, the remaining protease activity was shown as a relative activity with the untreated enzyme activity as 100. FIG. 2 shows that this enzyme is stable in a very wide pH range from pH 1.5 to 12.0 under the above treatment conditions.
[0031]
(3) Optimum temperature and stable temperature According to the above activity measurement method, the influence of temperature on this enzyme was examined. FIG. 3 shows the relative activity at each temperature when the maximum activity is 100. FIG. 3 shows that the optimum temperature of this enzyme is 70 to 75 ° C. when casein is used as a substrate, and 65 to 70 ° C. when keratin is used as a substrate. Further, this enzyme was added to 100 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0) and held for 10 minutes under each condition in the range of 40 to 80 ° C., and then the remaining protease activity was measured. The results are shown in FIG. FIG. 4 shows that this enzyme is stable up to 60 ° C. In addition, regarding the temperature stability of this enzyme, the effect of calcium addition (10 mM) was not recognized.
[0032]
(4) Molecular weight The molecular weight of the enzyme was measured by SDS electrophoresis, and the molecular weight was about 20,000. Further, the average molecular weight calculated from the amino acid sequence described in the sequence listing and SEQ ID NO: 2 described later was 19,150.
[0033]
(5) Isoelectric point The isoelectric point of the enzyme was measured by isoelectric focusing, and the isoelectric point was 10.0 or more.
[0034]
(6) Specific activity The specific activity of this enzyme was measured according to the activity measurement method. The protein concentration was calculated by hydrolyzing the enzyme with hydrochloric acid and quantifying the produced amino acid by the ninhydrin method. As the enzyme, an electrophoretically uniform purified sample was used. As a result, the specific activity of this enzyme was about 1,100 (PU / mg protein) when casein was used as a substrate, and about 3,300 (KU / mg protein) when keratin was used as a substrate.
[0035]
(7) Inhibition Regarding the general enzyme inhibitors PMSF (phenylmethanesulfonyl fluoride), EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), and SSI (Streptomyces subtilisin inhibitor), the effects of these on the activity of this enzyme Examined. Each inhibitor was dissolved in 50 mM Tris-HCl buffer (pH 9.0) to a predetermined concentration, followed by treatment at 30 ° C. for 30 minutes after the addition of this enzyme. Next, a fixed amount was taken from the treatment solution, and the residual activity was measured according to the activity measurement method. As a result, this enzyme was inhibited by PMSF and SSI, and not inhibited by EDTA. From this, it was found that the alkaline protease is a serine protease.
[0036]
(8) Amino terminal sequence The amino terminal sequence of this enzyme was determined using a gas phase protein sequencer (manufactured by Shimadzu Corporation, PPSQ-21). The sequence from the amino terminus of the enzyme to the 25th position is shown below.
Ala-Asp-Ile-Ile-Gly-Gly-Leu-Ala-Tyr-Thr-Met-Gly-Gly-Arg-Cys-Ser-Val-Gly-Phe-Ala-Ala-Thr-Asn-Ala-Ser
[0037]
(9) Base sequence and amino acid sequence documents (for example, J. Sambrook, EF Fritsch, T. Maniatis: Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2nd. Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989, etc.) and equipment and reagents used The gene and amino acid sequences of this enzyme were determined according to a protocol such as a kit. First, the internal sequence of this enzyme was determined for the purpose of designing primers. The purified enzyme was treated with urea and then decomposed with lysyl endopeptidase (Wako Pure Chemical Industries), and the amino acid sequence of the resulting fragment was determined with a gas phase protein sequencer. Two types of oligonucleotide primers were synthesized by the phosphoramidite method from the appropriate internal sequence and amino terminal sequence obtained here. The gene was amplified by PCR (Biometra, T-Gradient Thermoblock 050-801) using this primer. As a result, a specific amplified fragment was observed around 0.5 kbp. Using this fragment as a probe, a full-length gene encoding this enzyme was screened from the genomic library of this strain TOA-1. The DNA sequencer based on the dideoxy method (F. Sanger et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 74 , 5463-5467, 1977) was used as the principle of the base sequence of the obtained clone (LICOR, LICOR-4000) Determined by. The base sequence (564 bp) is shown in Sequence Listing, SEQ ID NO: 1. Further, the amino acid sequence (188 amino acids) was determined based on the base sequence, and the amino acid sequence is shown in Sequence Listing, SEQ ID NO: 2.
[0038]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.
[0039]
Example 1 Preparation of Crude Enzyme Powder Nocardiopsis SP TOA-1 strain 50 ml of pre-culture solution (30 ° C, shaking culture for 3 days), skim milk 0.5%, yeast extract 0.1%, and carbonate added after further sterilization A small jar fermenter containing 4000 ml of a medium containing 1.0% sodium (pH 10.5) was inoculated and cultured at 30 ° C. for 3 days at an aeration rate of 1 v / v / min and a rotation speed of 200 rpm. After completion of the culture, the culture was centrifuged at 8000 rpm for 10 minutes to remove the cells. As a result, approximately 3,800 ml of a 30 PU / ml crude enzyme solution was obtained.
[0040]
Example 2 Preparation of Purified Enzyme A small jar fermenter containing 4000 ml of the same medium as in Example 1 was inoculated with 50 ml of Nocardiopsis sp. TOA-1 preculture. This was cultured in the same manner as in Example 1, and then 3,790 ml of culture supernatant was obtained by centrifugation. The protease activity of this supernatant at pH 11.0 was 29 PU / ml. Next, ammonium sulfate powder was added to the supernatant until 80% saturation, and the mixture was left standing in the dark at 5 ° C. for 1 day and then centrifuged at 8000 rpm to collect the precipitate. This precipitate was dissolved in 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) and dialyzed against the same buffer using a cellulose tube. After dialysis, the enzyme was adsorbed through a CM-Toyopearl 650M column equilibrated with 10 mM MOPS buffer (pH 7.5) and eluted with a NaCl concentration gradient of 0 to 0.5M. After dialysis of the active fraction, the active fraction was passed through a DEAE-Toyopearl 650M column equilibrated with 10 mM Tris-HCl buffer (pH 9.0) to adsorb the impure protein. By the above series of purification, 17 ml of 1940 PU / ml purified alkaline protease (specific activity: 1,100 PU / mg) was obtained, and the recovery rate of enzyme activity was 30%. This fraction showed a single band by SDS electrophoresis and was confirmed to be uniform as an enzyme protein.
[0041]
Example 3 Enzyme Productivity Using the same medium as in Example 1, shake culture using a flask and culture with a small jar fermenter were performed, and enzyme productivity for each culture batch was compared. First, 100 ml of medium was placed in a 500 ml shoulder flask, one platinum loop of TOA-1 strain spores was inoculated from the agar medium, and cultured with shaking at 30 ° C. and 130 rpm for 4 days. This culture was repeated 10 times, and the protease activity was measured for each culture solution in the flask. Separately, five cultures using the same small jar fermenter as in Example 1 were carried out, and the protease activity for each batch was measured. As a result, it was 38 to 41 PU / ml in the flask culture and 28 to 33 PU / ml in the small jar fermenter culture, and there was almost no variation in activity depending on the culture batch. From this, it was found that the productivity of this enzyme was stable.
[0042]
[Sequence Listing]
Figure 0004137526
Figure 0004137526
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[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the optimum pH of an alkaline protease according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the stable pH of the alkaline protease according to the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the optimum temperature of the alkaline protease according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the stable temperature of the alkaline protease according to the present invention.

Claims (9)

配列表の配列番号2に示すアミノ酸配列を有し、下記の理化学的性質を有するケラチナーゼ
(a)作用および基質特異性:ケラチンに作用し、そのペプチド結合をエンド型の機作により切断して、低分子量のオリゴペプチドおよびアミノ酸を生成する
(b)安定pH:30℃、24時間の処理条件において、pH 1.5〜12.0で安定である。
(c)分子量:SDS電気泳動法では約20,000、アミノ酸配列からの分子量は19,150である。
(d)等電点:10.0 等電点電気泳動法)である。
(e)比活性:カゼインを基質とした場合は約1,100(PU/mgタンパク質)であり、ケラチンを基質とした場合約3,300(KU/mgタンパク質)である。
A keratinase having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing and having the following physicochemical properties:
(A) Action and substrate specificity: Acts on keratin and cleaves its peptide bond by an endo-type mechanism to produce low molecular weight oligopeptides and amino acids .
(B) Stable pH: Stable at pH 1.5 to 12.0 under the treatment conditions of 30 ° C. and 24 hours.
(C) molecular weight: about 20,000 in SDS electrophoresis, minutes Koryou from the amino acid sequence is 19,150.
(D) Isoelectric point: 10.0 ( isoelectric focusing method).
(E) Specific activity: about 1,100 (PU / mg protein) when casein is used as a substrate and about 3,300 (KU / mg protein) when keratin is used as a substrate.
さらに、下記の理化学的性質を有する請求項1記載のケラチナーゼ
(f)最適pH:最適pHはカゼインを基質とした場合は11.0〜11.5であり、ケラチンを基質とした場合は、 pH8 12 の測定範囲において、12.0 ある。
(g)最適温度:最適作用温度はカゼインを基質とした場合は70〜75℃であり、ケラチンを基質とした場合65〜70℃である。
(h)安定温度:pH7.0、10分間の処理条件において、カルシウムの添加、無添加にかかわらず60℃まで安定である。
(i)阻害: EDTA(エチレンジアミン四酢酸)で活性は阻害されないが、PMSF(フェニルメタンスルフォニルフルオライド)、SSI(ストレプトミセスズブチリシンインヒビター)では阻害される。
Furthermore, the keratinase of Claim 1 which has the following physicochemical property.
(F) optimum pH: optimum pH is when the casein as a substrate is 11.0 to 11.5, if you keratin as a substrate, the measurement range of pH 8 ~ 12, is 12.0.
(G) Optimal temperature: The optimal action temperature is 70 to 75 ° C. when casein is used as a substrate, and 65 to 70 ° C. when keratin is used as a substrate.
(H) Stable temperature: Stable up to 60 ° C. under the treatment conditions of pH 7.0 and 10 minutes irrespective of the addition or absence of calcium
(I) Inhibition: The activity is not inhibited by EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), but is inhibited by PMSF (phenylmethanesulfonyl fluoride) and SSI (Streptomyces subtilisin inhibitor).
請求項1または2に記載のケラチナーゼをコードする配列表、配列番号1に示す遺伝子。The gene shown in the sequence table and SEQ ID NO: 1 encoding the keratinase according to claim 1 or 2 . 好アルカリ性放線菌ノカルディオプシス(Nocardiopsis)属菌から得られる、請求項1〜3のいずれか一項に記載のケラチナーゼThe keratinase according to any one of claims 1 to 3, which is obtained from an alkalophilic actinomycete Nocardiopsis genus. ノカルディオプシス エスピー(Nocardiopsis sp.)TOA-1株 FERM P-18676 から得られる、請求項4に記載のケラチナーゼThe keratinase according to claim 4, which is obtained from Nocardiopsis sp. TOA-1 strain ( FERM P-18676 ) . 請求項1〜5のいずれか一項に記載のケラチナーゼの製造法であって、ノカルディオプシス エスピー( Nocardiopsis sp. TOA-1 株( FERM P-18676 を培養する工程と、該工程で得られた培養物より該ケラチナーゼを分離する工程とを含んでなるケラチナーゼの製造法。 A method for producing keratinase according to any one of claims 1 to 5, comprising the steps of culturing Nocardioides Opsys sp (Nocardiopsis sp.) TOA-1 strain (FERM P-18676), obtained in about該工preparation keratinase comprising the step of separating the keratinase from obtained culture product. 前記微生物の培養が培養温度15〜35℃でpH8.0〜11.0のアルカリ性で行われる、請求項6に記載のケラチナーゼの製造法。 The method for producing keratinase according to claim 6, wherein the microorganism is cultured at a culture temperature of 15 to 35 ° C in an alkaline pH of 8.0 to 11.0. 好アルカリ性放線菌ノカルディオプシス エスピー TOA-1株(FERM P-18676)。 An alkaliphilic actinomycete Nocardiopsis sp. TOA-1 strain (FERM P-18676). ケラチンを分解するための、配列番号2に示すアミノ酸配列を有する酵素の使用方法。A method for using an enzyme having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 for degrading keratin.
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