JP4683531B2 - Novel α-L-arabinofuranosidase and method of using the same - Google Patents
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Description
本発明は、α−L−アラビノフラノシダーゼとその利用方法に関し、詳しくはアクレモニウム属微生物に由来する新規なα−L−アラビノフラノシダーゼ、該酵素をコードするDNA、及び酵素組成物並びにこれらの用途に関する。 The present invention relates to α-L-arabinofuranosidase and a method for using the same, and more specifically, novel α-L-arabinofuranosidase derived from Acremonium microorganisms, DNA encoding the enzyme, and enzyme composition, and It relates to these uses.
穀類外皮には繊維質が多く含まれ、これらの繊維質はセルロースやヘミセルロース等から構成される。このうち、小麦ふすま、トウモロコシ外皮又はもみ殻のヘミセルロースは、主にキシロースとアラビノースからなるアラビノキシランという多糖であることが知られている。また、大豆皮にはヘミセルロースとしてアラビノガラクタンが含まれている。更に、ビートからショ糖を回収した後に排出されるパルプ(ビートパルプ)中におけるアラビノースは、その多数が、鎖状に結合した多糖類であるアラビナンとして存在する。 Cereal hulls contain a lot of fibers, and these fibers are composed of cellulose, hemicellulose, and the like. Among these, wheat bran, corn hull or rice husk hemicellulose is known to be a polysaccharide called arabinoxylan mainly composed of xylose and arabinose. In addition, soybean hulls contain arabinogalactan as hemicellulose. Furthermore, most of arabinose in pulp (beet pulp) discharged after recovering sucrose from beet exists as arabinan, which is a polysaccharide linked in a chain.
アラビノキシラン、アラビノガラクタン、及びアラビナンは、それぞれ、β−1,4結合したキシロースサブユニット、β−1,3又はβ−1,4結合したガラクトースサブユニット、及びα−1,5結合したL−アラビノフラノースサブユニットを主鎖とし、該主鎖に、側鎖としてのL−アラビノフラノース残基がα−(1→3)又はα−(1→2)の形で結合していることが知られている。 Arabinoxylan, arabinogalactan, and arabinan are respectively β-1,4 linked xylose subunits, β-1,3 or β-1,4 linked galactose subunits, and α-1,5 linked L- The main chain is an arabinofuranose subunit, and an L-arabinofuranose residue as a side chain is bonded to the main chain in the form of α- (1 → 3) or α- (1 → 2). It has been known.
アラビノース含有多糖を分解する酵素をアラビナナーゼと総称し、その作用様式により、エンド−アラビナナーゼとα−L−アラビノフラノシダーゼに分類される。
α−L−アラビノフラノシダーゼは、アラビノキシラン、アラビノガラクタン、アラビナン等の多糖に含まれるα−1,5、1,3又は1,2−L−アラビノシド結合に作用し、L−アラビノフラノースを遊離させる反応を触媒すると考えられ、植物又は植物由来物中のヘミセルロース分解酵素、食品加工用酵素、又は木材パルプの脱リグニン化剤として近年注目されている。
α−L−アラビノフラノシダーゼの各分野への応用例を挙げると、まず飼料用途では、飼料に添加することにより、家畜の増体及び/又は飼料効率を改善できる。食品分野では、ジュース生産における生産収量の増加、麦汁生産における濾過性の改善及び/又は収率の増加、ワイン醸造等における芳香成分の増加、食品の粘度またはゲル強度の増加に用いることができる。また、木材パルプを本酵素で処理することにより、パルプの脱リグニン化に利用できることが開示されている(特許文献1参照)。
Enzymes that degrade arabinose-containing polysaccharides are collectively referred to as arabinanase, and are classified into endo-arabinanase and α-L-arabinofuranosidase according to their mode of action.
α-L-arabinofuranosidase acts on α-1,5,1,3 or 1,2-L-arabinoside bonds contained in polysaccharides such as arabinoxylan, arabinogalactan, arabinan, etc. In recent years, it has been attracting attention as a hemicellulose-degrading enzyme in plants or plant-derived materials, food processing enzymes, or wood pulp delignifying agents.
As an application example of α-L-arabinofuranosidase in each field, first, in feed applications, the increase in livestock and / or feed efficiency can be improved by adding to the feed. In the food field, it can be used to increase production yield in juice production, improve filterability and / or increase yield in wort production, increase aroma components in wine brewing, etc., increase food viscosity or gel strength . It is also disclosed that wood pulp can be used for delignification of pulp by treating with this enzyme (see Patent Document 1).
糸状菌アクレモニウム・セルロリティカス(Acremonium cellulolyticus)の生産する酵素に関して言えば、セルラーゼやペクチナーゼ(ポリガラクチュロナーゼ)、キシラナーゼに関しては多くの報告がなされており(特許文献2、非特許文献1、2、及び3参照)、これらの酵素が飼料用途やサイレージ用途において有効であることが示されている(特許文献3及び特許文献4参照)。
しかしながら、α−L−アラビノフラノシダーゼに関しては未だ詳細な報告は無く、該宿主由来の酵素又は酵素組成物を産業上さらに有効利用するためにも、α−L−アラビノフラノシダーゼの詳細な酵素的、タンパク質的諸性質の解明、及び該酵素をコードする遺伝子の単離が待ち望まれていた。
Regarding the enzymes produced by the filamentous fungus Acremonium cellulolyticus, there have been many reports on cellulase, pectinase (polygalacturonase), and xylanase (
However, there is no detailed report yet on α-L-arabinofuranosidase, and in order to further effectively use the host-derived enzyme or enzyme composition in the industry, detailed description of α-L-arabinofuranosidase is not provided. The elucidation of various enzymatic and protein properties and the isolation of the gene encoding the enzyme have been awaited.
ところで、アラビノキシランを構成し、ビートパルプに含まれるL−アラビノースは、蔗糖に近い味質を有し、腸管粘膜からはほとんど吸収されることがないといった性質を持つ。また、腸管粘膜に存在するα−グルコシダーゼ活性を阻害することで蔗糖の分解を抑制し、血糖上昇を抑制することが知られている。このように、アラビノースはその有用性が注目されている。 By the way, L-arabinose, which constitutes arabinoxylan and is contained in beet pulp, has a taste similar to that of sucrose, and is hardly absorbed from the intestinal mucosa. It is also known to inhibit the decomposition of sucrose by inhibiting the α-glucosidase activity present in the intestinal mucosa and suppress the increase in blood sugar. Thus, arabinose is attracting attention for its usefulness.
このL−アラビノースは、ビートパルプなどに含まれるヘミセルロースをアルカリ抽出し、これを酸分解することにより製造できることが、既に報告されている(特許文献5、特許文献6、及び非特許文献4参照)。
しかし、これらの製造方法は、強酸、強アルカリ等の厳しい条件が要求されるため、反応装置、取り扱い操作上の問題は避けられない。さらに、これらの製造法ではコストがかかるため、L−アラビノースを製造する上での問題点となっていた。
It has already been reported that this L-arabinose can be produced by alkaline extraction of hemicellulose contained in beet pulp and the like, and acid decomposition of this (see
However, since these production methods require severe conditions such as strong acid and strong alkali, problems in the reaction apparatus and handling operation are inevitable. Furthermore, since these production methods are costly, it has been a problem in producing L-arabinose.
一方、ビートパルプに酵素作用させてもL−アラビノースを製造できることが報告されている(特許文献7及び特許文献8参照)。
しかし、その製造方法では分解産物の分離・精製作業が複雑化して効率的にL−アラビノースを得難いという問題があった。
On the other hand, it has been reported that L-arabinose can also be produced by enzymatic action on beet pulp (see
However, the production method has a problem in that it is difficult to efficiently obtain L-arabinose due to the complicated separation and purification work of the degradation products.
α−L−アラビノフラノシダーゼを産業上有効利用するためには、該酵素を単離して精製し、酵素的及び物理的性質を明らかにすることが不可欠である。また、該酵素の発現増強及び大量生産を可能にするには、該酵素をコードする遺伝子を単離し解析することが必要となる。
また、飼料添加用酵素としては、低いpH、好ましくはpH3以下、より好ましくはpH2以下で安定でなくてはならない。
In order to use α-L-arabinofuranosidase in an industrially effective manner, it is essential to isolate and purify the enzyme and clarify its enzymatic and physical properties. In addition, in order to enable expression enhancement and mass production of the enzyme, it is necessary to isolate and analyze a gene encoding the enzyme.
Moreover, as an enzyme for feed addition, it must be stable at a low pH, preferably at
本発明は、新規なα−L−アラビノフラノシダーゼ、該α−L−アラビノフラノシダーゼをコードする遺伝子、この遺伝子を用いたα−L−アラビノフラノシダーゼの発現方法、α−L−アラビノフラノシダーゼを含んで成る酵素組成物並びに該α−L−アラビノフラノシダーゼ又は酵素組成物による植物及び/又は植物由来物の処理方法の提供を目的とするものである。
さらに、上述の通りL−アラビノースは高い機能性を有しながらも、従来のL−アラビノースの製造方法は、コストが高い問題があった。
本発明は、L−アラビノースを安価に製造する方法の提供を目的とするものである。
The present invention relates to a novel α-L-arabinofuranosidase, a gene encoding the α-L-arabinofuranosidase, a method for expressing α-L-arabinofuranosidase using this gene, α-L- It is an object of the present invention to provide an enzyme composition comprising arabinofuranosidase and a method for treating plants and / or plant-derived materials with the α-L-arabinofuranosidase or enzyme composition.
Furthermore, as described above, while L-arabinose has high functionality, the conventional method for producing L-arabinose has a problem of high cost.
The object of the present invention is to provide a method for producing L-arabinose at low cost.
本発明者らは、上記課題を解決するため、アクレモニウム・セルロリティカスの種々の酵素を分画、精製して鋭意検討した。その結果、これら酵素群の中から新規なα−L−アラビノフラノシダーゼを見出し、該酵素をコードする遺伝子を単離した。該酵素は、pH2付近の比較的低いpHにおいて高い安定性を示した。
さらに、種々の植物又は植物由来物に対するα−L−アラビノフラノシダーゼの作用効果を検討し、本発明を完成するに至った。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors diligently studied and purified various enzymes of Acremonium cellulolyticus. As a result, a novel α-L-arabinofuranosidase was found from these enzyme groups, and a gene encoding the enzyme was isolated. The enzyme showed high stability at a relatively low pH around
Furthermore, the effect of α-L-arabinofuranosidase on various plants or plant-derived products was examined, and the present invention was completed.
すなわち、本発明により、下記の発明が提供される。
請求の範囲第1項:アクレモニウム属微生物に由来し、下記の特性を有するα−L−アラビノフラノシダーゼ。
(a)基質特異性及び作用特性:α−L−アラビノフラノシル残基を加水分解する。
(b)分子量:57,000(SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(c)等電点:5.3〜5.5(等電点ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(d)至適pH:pH3〜4である。
(e)安定pH範囲:pH2〜7.5の範囲で安定であり、pH1.5〜2の範囲においても高い活性を保持している。
(f)作用最適温度:50℃である。
(g)温度安定性:50℃以下の範囲で安定である。
請求の範囲第2項:アクレモニウム属微生物が、アクレモニウム・セルロリティカスである請求項1記載のα−L−アラビノフラノシダーゼ。
That is, the following invention is provided by the present invention.
Claim 1: α-L-arabinofuranosidase derived from Acremonium microorganism and having the following characteristics.
(A) Substrate specificity and action characteristics: Hydrolyze α-L-arabinofuranosyl residue.
(B) Molecular weight: 57,000 (by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis)
(C) Isoelectric point: 5.3 to 5.5 (by isoelectric polyacrylamide gel electrophoresis)
(D) Optimal pH: pH 3-4.
(E) Stable pH range: Stable in the range of
(F) Optimum temperature of action: 50 ° C.
(G) Temperature stability: stable in the range of 50 ° C. or less.
Claim 2: The α-L-arabinofuranosidase according to claim 1, wherein the microorganism belonging to the genus Acremonium is Acremonium cellulolyticus.
請求の範囲第3項:以下の(a)、(b)又は(c)で表されるタンパク質。
(a)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の残基からなるタンパク質。
(b)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の残基、及び、配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち−26〜−1番目の配列部分の一部又は全部、からなるタンパク質。
(c)上記(a)又は(b)のタンパク質を構成するアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸の付加、挿入、削除、欠失、又は置換が生じた改変タンパク質であり、かつ下記の特性(イ)〜(ト)を有するタンパク質。
(イ)基質特異性及び作用特性:α−L−アラビノフラノシル残基を加水分解する。
(ロ)分子量:57,000(SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(ハ)等電点:5.3〜5.5(等電点ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(ニ)至適pH:pH3〜4である。
(ホ)安定pH範囲:pH2〜7.5の範囲で安定であり、pH1.5〜2の範囲においても高い活性を保持している。
(ヘ)作用最適温度:50℃である。
(ト)温度安定性:50℃以下の範囲で安定である。
請求の範囲第4項:タンパク質が、アクレモニウム属微生物由来のものである請求項3記載のタンパク質。
請求の範囲第5項:アクレモニウム属微生物が、アクレモニウム・セルロリティカスである請求項4記載のタンパク質。
Claim 3: Protein represented by the following (a), (b) or (c).
(A) A protein consisting of residues 1 to 481 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.
(B) One to 481 residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing , and one of the -26 to -1 sequence portions in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing part or the whole, consisting of the protein.
(C) A modified protein in which addition, insertion, deletion, deletion, or substitution of one to several amino acids has occurred in the amino acid sequence constituting the protein of (a) or (b), and has the following characteristics: A protein having (i) to (g) .
(A) Substrate specificity and action characteristics: Hydrolyze α-L-arabinofuranosyl residue.
(B) Molecular weight: 57,000 (by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis)
(C) Isoelectric point: 5.3 to 5.5 (by isoelectric polyacrylamide gel electrophoresis)
(D) Optimal pH: pH 3-4.
(E) Stable pH range: It is stable in the range of
(F) Optimum temperature of action: 50 ° C.
(G) Temperature stability: Stable within a range of 50 ° C. or less.
Claim 4: The protein according to
Claim 5: The protein according to
請求の範囲第6項:以下の(a)乃至(d)で表されるDNAからなる遺伝子。
(a)配列表の配列番号2で示される塩基配列からなるDNA。
(b)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の残基からなるタンパク質をコードするDNA。
(c)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の残基、及び、配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち−26〜−1番目の配列部分の一部又は全部、からなるタンパク質をコードするDNA。
(d)上記(b)又は(c)のタンパク質を構成するアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸の付加、挿入、削除、欠失、又は置換が生じた改変タンパク質であり、かつ下記の特性(イ)〜(ト)を有するタンパク質をコードするDNA。
(イ)基質特異性及び作用特性:α−L−アラビノフラノシル残基を加水分解する。
(ロ)分子量:57,000(SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(ハ)等電点:5.3〜5.5(等電点ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(ニ)至適pH:pH3〜4である。
(ホ)安定pH範囲:pH2〜7.5の範囲で安定であり、pH1.5〜2の範囲においても高い活性を保持している。
(ヘ)作用最適温度:50℃である。
(ト)温度安定性:50℃以下の範囲で安定である。
請求の範囲第7項:遺伝子が、アクレモニウム属微生物由来のものである請求項6記載の遺伝子。
請求の範囲第8項:アクレモニウム属微生物が、アクレモニウム・セルロリティカスである請求項7記載の遺伝子。
Claim 6 : A gene comprising DNA represented by the following (a) to (d) .
(A) DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 in the sequence listing.
(B) DNA encoding a protein consisting of residues 1 to 481 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing.
(C) Residues 1 to 481 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing and one of the sequence portions from -26 to -1 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing DNA encoding a protein consisting of part or all.
(D) A modified protein in which addition, insertion, deletion, deletion, or substitution of one to several amino acids has occurred in the amino acid sequence constituting the protein of (b) or (c) , and has the following characteristics: DNA encoding a protein having (i) to (g) .
(A) Substrate specificity and action characteristics: Hydrolyze α-L-arabinofuranosyl residue.
(B) Molecular weight: 57,000 (by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis)
(C) Isoelectric point: 5.3 to 5.5 (by isoelectric polyacrylamide gel electrophoresis)
(D) Optimal pH: pH 3-4.
(E) Stable pH range: It is stable in the range of
(F) Optimum temperature of action: 50 ° C.
(G) Temperature stability: Stable within a range of 50 ° C. or less.
Claim 7 : The gene according to claim 6 , wherein the gene is derived from an Acremonium microorganism .
Claim 8: The gene according to
請求の範囲第9項:以下の(a)乃至(d)で表される塩基配列からなる核酸構成物。
(a)配列表の配列番号2で示される塩基配列。
(b)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の残基からなるタンパク質をコードする塩基配列。
(c)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の残基、及び、配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち−26〜−1番目の配列部分の一部又は全部、からなるタンパク質をコードする塩基配列。
(d)上記(b)又は(c)のタンパク質を構成するアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸の付加、挿入、削除、欠失、又は置換が生じた改変タンパク質であり、かつ下記の特性(イ)〜(ト)を有するタンパク質をコードする塩基配列。
(イ)基質特異性及び作用特性:α−L−アラビノフラノシル残基を加水分解する。
(ロ)分子量:57,000(SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(ハ)等電点:5.3〜5.5(等電点ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(ニ)至適pH:pH3〜4である。
(ホ)安定pH範囲:pH2〜7.5の範囲で安定であり、pH1.5〜2の範囲においても高い活性を保持している。
(ヘ)作用最適温度:50℃である。
(ト)温度安定性:50℃以下の範囲で安定である。
請求の範囲第10項:請求項9記載の核酸構成物を含んでなる発現ベクター。
Claim 9 : A nucleic acid construct comprising a base sequence represented by the following (a) to (d) .
(A) The base sequence shown by
(B) A base sequence encoding a protein consisting of residues 1 to 481 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing.
(C) Residues 1 to 481 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing and one of the sequence portions from -26 to -1 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing A base sequence encoding a protein consisting of part or all.
(D) A modified protein in which addition, insertion, deletion, deletion, or substitution of one to several amino acids has occurred in the amino acid sequence constituting the protein of (b) or (c) , and has the following characteristics: A base sequence encoding a protein having (i) to (g) .
(A) Substrate specificity and action characteristics: Hydrolyze α-L-arabinofuranosyl residue.
(B) Molecular weight: 57,000 (by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis)
(C) Isoelectric point: 5.3 to 5.5 (by isoelectric polyacrylamide gel electrophoresis)
(D) Optimal pH: pH 3-4.
(E) Stable pH range: It is stable in the range of
(F) Optimum temperature of action: 50 ° C.
(G) Temperature stability: Stable within a range of 50 ° C. or less.
Claim 10 : An expression vector comprising the nucleic acid construct of claim 9 .
請求の範囲第11項:請求項9記載の核酸構成物又は請求項10記載の発現ベクターで形質転換された宿主細胞。
請求の範囲第12項:宿主が、大腸菌、酵母、放線菌又は糸状菌である請求項11記載の宿主細胞。
請求の範囲第13項:酵母が、サッカロミセス属、ハンゼヌラ属又はピキア属に属する微生物である請求項12記載の宿主細胞。
請求の範囲第14項:酵母が、サッカロミセス・セレビシエである請求項12記載の宿主細胞。
請求の範囲第15項:糸状菌が、アクレモニウム属、フミコーラ属、アスペルギルス属、トリコデルマ属又はフザリウム属に属する糸状菌である請求項12記載の宿主細胞。
請求の範囲第16項:糸状菌が、アクレモニウム・セルロリティカス、フミコーラ・インソレンス、アスペルギルス・ニガー、アスペルギルス・オリゼ、トリコデルマ・ビリデ、又はフザリウム・オキシスポーラスである請求項12記載の宿主細胞。
Claim 11 : A host cell transformed with the nucleic acid construct according to claim 9 or the expression vector according to
Claim 12 : The host cell according to claim 11 , wherein the host is Escherichia coli, yeast, actinomycetes or filamentous fungi.
Claim 13 : The host cell according to claim 12 , wherein the yeast is a microorganism belonging to the genus Saccharomyces, Hansenula or Pichia.
Claim 14 : The host cell according to claim 12 , wherein the yeast is Saccharomyces cerevisiae.
Claim 15 : The host cell according to claim 12 , wherein the filamentous fungus is a filamentous fungus belonging to the genus Acremonium, Humicola, Aspergillus, Trichoderma or Fusarium.
Claim 16 : The host cell according to claim 12 , wherein the filamentous fungus is Acremonium cellulolyticus, Humicola insolens, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Trichoderma viride, or Fusarium oxysporous.
請求の範囲第17項:請求項11〜16のいずれか一項に記載の宿主細胞を培養し、培養後の宿主細胞及び/又はその培養液から請求項1又は2記載のα−L−アラビノフラノシダーゼを単離する工程を含んでなる請求項1又は2記載のα−L−アラビノフラノシダーゼの製造法。
請求の範囲第18項:請求項11〜16のいずれか一項に記載の宿主細胞を培養し、培養後の宿主細胞及び/又はその培養液から請求項3〜5のいずれか一項に記載のタンパク質を単離する工程を含んでなる請求項3〜5のいずれか一項に記載のタンパク質の製造法。
Claim 17 : The host cell according to any one of claims 11 to 16 is cultured, and the α-L-arabi according to
Claim 18 : The host cell according to any one of claims 11 to 16 is cultured, and the cultured host cell and / or the culture solution thereof is used as described in any one of
請求の範囲第19項:請求項1又は2に記載のα−L−アラビノフラノシダーゼ又は請求項3〜5のいずれか一項に記載のタンパク質を含んでなる酵素組成物。
請求の範囲第20項:セルラーゼ、キシラナーゼ、プロテアーゼ、ガラクタナーゼ、ガラクトシダーゼ、アラビナナーゼ、マンナナーゼ、ラムノガラクツロナーゼ、ポリガラクツロナーゼ、ペクチンメチルエステラーゼ、ペクチンリアーゼ、及びポリガラクツロン酸リアーゼのうち、いずれか一若しくは二以上の成分をさらに含有することを特徴とする請求項19記載の酵素組成物。
Claim 19 : An enzyme composition comprising the α-L-arabinofuranosidase according to
Claim 20 : Any of cellulase, xylanase, protease, galactanase, galactosidase, arabinanase, mannanase, rhamnogalacturonase, polygalacturonase, pectin methylesterase, pectin lyase, and polygalacturonic acid lyase The enzyme composition according to claim 19 , further comprising one or more components.
請求の範囲第21項:請求項1又は2に記載のα−L−アラビノフラノシダーゼ、請求項3〜5のいずれか一項に記載のタンパク質、若しくは請求項19又は20に記載の酵素組成物を含有する植物又は植物由来物加工及び/又は利用効率向上用酵素剤。
請求の範囲第22項:請求項1又は2に記載のα−L−アラビノフラノシダーゼ、請求項3〜5のいずれか一項に記載のタンパク質、若しくは請求項19又は20に記載の酵素組成物を含有する飼料添加物。
請求の範囲第23項:請求項22記載の飼料添加物を飼料に添加することを特徴とする消化能に優れる飼料の製造法。
Claim 21 : The α-L-arabinofuranosidase according to
Claim 22 : The α-L-arabinofuranosidase according to
Claim 23 : A method for producing a feed having excellent digestibility, wherein the feed additive according to claim 22 is added to the feed.
請求の範囲第24項:請求項1又は2に記載のα−L−アラビノフラノシダーゼ、請求項3〜5のいずれか一項に記載のタンパク質、若しくは請求項19又は20に記載の酵素組成物を含有する食品加工用酵素剤。
請求の範囲第25項:請求項24記載の食品加工用酵素剤を用いる食品の製造法。
請求の範囲第26項:請求項1又は2に記載のα−L−アラビノフラノシダーゼ、請求項3〜5のいずれか一項に記載のタンパク質、若しくは請求項19又は20に記載の酵素組成物を含有する木材パルプ処理剤。
請求の範囲第27項:請求項26記載の木材パルプ処理剤を用いることを特徴とする木材パルプの処理法。
Claim 24 : The α-L-arabinofuranosidase according to
Claim 25 : A method for producing a food using the food processing enzyme according to claim 24 .
Claim 26 : The α-L-arabinofuranosidase according to
Claim 27 : A method for treating wood pulp, wherein the wood pulp treating agent according to claim 26 is used.
請求の範囲第28項:請求項1又は2に記載のα−L−アラビノフラノシダーゼ、請求項3〜5のいずれか一項に記載のタンパク質、若しくは請求項19又は20に記載の酵素組成物を用いることを特徴とするL−アラビノースの製造法。
請求の範囲第29項:請求項1又は2に記載のα−L−アラビノフラノシダーゼ、請求項3〜5のいずれか一項に記載のタンパク質、若しくは請求項19又は20に記載の酵素組成物を、α−L−アラビノフラノシル残基を含有するオレンジファイバー、みかんジュース粕、アップルファイバー、リンゴジュース粕、ビートファイバー、ビートパルプ、米糖、大豆粕、落花生及びとうもろこし粕から選ばれる天然物に作用させてL−アラビノースを得ることを特徴とするL−アラビノースの製造法。
Claim 28 : α-L-arabinofuranosidase according to
Claim 29 : The α-L-arabinofuranosidase according to
本発明により、アクレモニウム属微生物由来の新規α−L−アラビノフラノシダーゼ、該酵素をコードする遺伝子、該遺伝子を含む発現ベクター、及び該発現ベクターで形質転換された宿主細胞が提供される。また、新規α−L−アラビノフラノシダーゼの効率的な製造方法も提供される。
さらに、このα−L−アラビノフラノシダーゼまたは該酵素を包含する酵素組成物を植物又は植物由来物の加工などに利用する技術も提供され、飼料分野や食品分野、L−アラビノースの製造など様々な用途での利用が期待される。
The present invention provides a novel α-L-arabinofuranosidase derived from an Acremonium microorganism, a gene encoding the enzyme, an expression vector containing the gene, and a host cell transformed with the expression vector. An efficient method for producing a novel α-L-arabinofuranosidase is also provided.
Furthermore, there is also provided a technique for utilizing this α-L-arabinofuranosidase or an enzyme composition containing the enzyme for processing of plants or plant-derived materials, and various methods such as feed field, food field, and production of L-arabinose. Use in various applications is expected.
本発明に係る酵素は、α−L−アラビノフラノシダーゼ活性を示す酵素、すなわちα−L−Arabinofuranoside arabinofuranohydrolase EC3.2.1.55であり、具体的には、α−L−アラビノフラノシド又はアラビナン、アラビノキシラン、アラビノガラクタン等のα−L−アラビノフラノシル残基を加水分解する酵素を意味する。 The enzyme according to the present invention is an enzyme exhibiting α-L-arabinofuranosidase activity, that is, α-L-arabinofuranoside arabinofuranohydrolase EC 3.2.1.55, specifically, α-L-arabinofuranoside. Or the enzyme which hydrolyzes (alpha) -L- arabinofuranosyl residues, such as arabinan, arabinoxylan, and arabinogalactan.
本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼを生産する微生物としては、アクレモニウム属微生物(アクレモニウム属の糸状菌)を挙げることができる。アクレモニウム属微生物としては、アクレモニウム・セルロリティカスY−94株(寄託番号FERM BP−5826)、アクレモニウム・セルロリティカスTN株(寄託番号FERM BP−685)などがある。
これらの微生物によるα−L−アラビノフラノシダーゼの製造については、既知の方法、例えば、特公昭60−43954号公報又は特公昭63−63197号公報に記載された方法に従って行えば良く、上記微生物の培養終了後の培養物からα−L−アラビノフラノシダーゼを採取することができる。ここで、培養物を遠心分離等により除去して得た上清液を粗酵素として用いることもできるが、通常は、この上清液を限外濾過法などにより濃縮し、防腐剤などを加えて濃縮酵素とするか、或いは濃縮後スプレードライ法によって粉末酵素とする。
Examples of microorganisms that produce the α-L-arabinofuranosidase of the present invention include Acremonium microorganisms (Acremonium filamentous fungi). Examples of Acremonium microorganisms include Acremonium cellulolyticus Y-94 (deposit number FERM BP-5826) and Acremonium cellulolyticus TN strain (deposit number FERM BP-685).
Production of α-L-arabinofuranosidase using these microorganisms may be carried out according to a known method, for example, the method described in Japanese Patent Publication No. 60-43954 or Japanese Patent Publication No. 63-63197. Α-L-arabinofuranosidase can be collected from the culture after completion of the culture. Here, the supernatant obtained by removing the culture by centrifugation or the like can be used as a crude enzyme. Usually, however, the supernatant is concentrated by an ultrafiltration method or the like, and a preservative or the like is added. To concentrate enzyme, or after concentration to powder enzyme by spray drying.
本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼは、これら濃縮酵素又は粉末酵素を必要に応じて、部分精製又は高度に精製して得ることができる。
精製方法としては、常法、即ち硫安などによる塩析法;アルコールなどによる有機溶媒沈殿法;膜分離法;イオン交換体、疎水クロマトグラフ用担体、ゲル濾過用担体などを用いるクロマト分離法などを、単独又は適宜組み合わせて用いることができる。
The α-L-arabinofuranosidase of the present invention can be obtained by partially purifying or highly purifying these concentrated enzyme or powder enzyme as necessary.
Purification methods include conventional methods, that is, salting out using ammonium sulfate, organic solvent precipitation using alcohol, membrane separation, chromatographic separation using an ion exchanger, a carrier for hydrophobic chromatography, a carrier for gel filtration, and the like. These can be used alone or in appropriate combination.
(1)本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼ
本発明の第1の態様によれば、アクレモニウム属由来の、前記請求項1に記載の特性を有するα−L−アラビノフラノシダーゼ活性を示す新規酵素が提供される。より詳細な本酵素の特性は、次の通りである。
(a)基質特異性及び作用特性
本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼは、α−L−アラビノフラノシル残基を加水分解する。
すなわち、本発明の酵素は、上記したように、α−L−アラビノフラノシダーゼ活性を示す酵素、すなわちα−L−Arabinofuranoside arabinofuranohydrolase EC3.2.1.55であり、具体的にはα−L−アラビノフラノシド又はアラビナン、アラビノキシラン、アラビノガラクタン等のα−L−アラビノフラノシル残基を加水分解するものである。
本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼは、アラビナン、アラビノキシランに対して高い活性を示し、アラビノガラクタンに対しては相対的に低い活性を示す。また、側鎖をもたないリニアアラビナンにも作用し、L−アラビノフラノースを遊離する。
尚、本発明の酵素のα−L−アラビノフラノシダーゼ活性は、DNS法(Borel et al,1952)等により、アラビナン、アラビノガラクタン、アラビノキシラン等に対するアラビノース遊離活性を測定することにより調べることができる。
(1) α-L-arabinofuranosidase of the present invention According to the first aspect of the present invention, α-L-arabinofuranosidase activity derived from the genus Acremonium and having the characteristics described in claim 1 above. A novel enzyme is provided. More detailed characteristics of the enzyme are as follows.
(A) Substrate specificity and action characteristics The α-L-arabinofuranosidase of the present invention hydrolyzes an α-L-arabinofuranosyl residue.
That is, as described above, the enzyme of the present invention is an enzyme exhibiting α-L-arabinofuranosidase activity, that is, α-L-Arabinofuranoside arabinofuranohydrolase EC3.2.55, specifically α-L -It hydrolyzes α-L-arabinofuranosyl residues such as arabinofuranoside or arabinan, arabinoxylan, arabinogalactan.
The α-L-arabinofuranosidase of the present invention shows high activity against arabinan and arabinoxylan, and relatively low activity against arabinogalactan. It also acts on linear arabinan having no side chain, and liberates L-arabinofuranose.
The α-L-arabinofuranosidase activity of the enzyme of the present invention can be examined by measuring the arabinose releasing activity against arabinan, arabinogalactan, arabinoxylan and the like by the DNS method (Borel et al, 1952). it can.
(b)分子量
本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼの分子量は、SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による測定の結果、57,000である。
(c)等電点
本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼの等電点は、等電点ポリアクリルアミドゲル電気泳動による測定の結果、5.3〜5.5である。
(d)至適pH
本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼの至適pHは、温度37℃の処理条件下、アラビナン分解活性においてpH3〜4であるが、約pH1.5〜5.5の範囲で高い活性を有している(図1)。
(B) Molecular Weight The molecular weight of the α-L-arabinofuranosidase of the present invention is 57,000 as a result of measurement by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
(C) Isoelectric point The isoelectric point of the α-L-arabinofuranosidase of the present invention is 5.3 to 5.5 as a result of measurement by isoelectric point polyacrylamide gel electrophoresis.
(D) Optimum pH
The optimum pH of the α-L-arabinofuranosidase of the present invention is pH 3-4 in the arabinan degrading activity under the treatment condition at a temperature of 37 ° C., but has a high activity in the range of about pH 1.5-5.5. (Fig. 1).
(e)安定pH範囲
本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼは、室温(22℃)、24時間処理において、pH2〜7.5の範囲で安定であり、pH1.5〜2の範囲においても高い活性を保持している(図2)。
(f)作用最適温度
本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼの作用最適温度は、pH3.5の処理条件下、アラビナン分解活性において約50℃であるが、約40〜60℃の範囲においても高い活性を有している(図3)。
(g)温度安定性
本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼは、pH3.5、24時間処理において、50℃以下の範囲で安定である(図4)。
(E) Stable pH range The α-L-arabinofuranosidase of the present invention is stable in the range of
(F) Optimum temperature of action The optimum temperature of action of the α-L-arabinofuranosidase of the present invention is about 50 ° C. in the arabinan decomposition activity under the treatment conditions of pH 3.5, but in the range of about 40-60 ° C. Also has high activity (FIG. 3).
(G) Temperature stability The α-L-arabinofuranosidase of the present invention is stable within a range of 50 ° C. or less in the treatment at pH 3.5 for 24 hours (FIG. 4).
(h)比活性
本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼのアラビナン分解活性における比活性は、約29単位/mgタンパク質である。
ここで、当該酵素の活性測定法と1単位の定義については以下の通りとした。
・アラビナン分解活性
pH3.5、37℃で、5mg/mlアラビナン溶液に酵素を作用させ、1分間に1μmolの還元L−アラビノフラノースを生成する酵素量を1単位と定義した。
(H) Specific activity The specific activity of the α-L-arabinofuranosidase of the present invention in the arabinan degradation activity is about 29 units / mg protein.
Here, the activity measurement method of the enzyme and the definition of one unit are as follows.
-Arabinane decomposition activity The enzyme amount was defined as 1 unit by producing an enzyme by reacting with a 5 mg / ml arabinan solution at pH 3.5 and 37 ° C to produce 1 µmol of reduced L-arabinofuranose per minute.
本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼは、アクレモニウム属微生物、より好ましくはアクレモニウム・セルロリティカス、更により好ましくは、アクレモニウム・セルロリティカスY−94株(寄託番号FERM BP−5826)、アクレモニウム・セルロリティカスTN株(寄託番号FERM BP−685)から得ることができる。 The α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention is an Acremonium microorganism, more preferably Acremonium cellulolyticus, even more preferably Acremonium cellulolyticus strain Y-94 (deposited). No. FERM BP-5826), Acremonium cellulolyticus TN strain (deposit number FERM BP-685).
本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼは、該酵素活性を利用して各種製品に作用させることができる。その場合の使用方法としては、上記利用分野で通常使われるpH、温度などの条件下で行うことができるが、酵素の性質上、pH1.5〜5、温度50℃以下の範囲が適当である。本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼの使用量は、時間と共にそれぞれの目的が達するように調製すれば十分な効果を得ることができる。 The α-L-arabinofuranosidase of the present invention can act on various products using the enzyme activity. As a method of use in that case, it can be carried out under conditions such as pH and temperature that are usually used in the above-mentioned fields of application, but a pH of 1.5 to 5 and a temperature of 50 ° C. or lower are appropriate due to the nature of the enzyme. . A sufficient effect can be obtained if the amount of α-L-arabinofuranosidase of the present invention is adjusted so that each purpose can be achieved with time.
(2)本発明のタンパク質
本発明の第2の態様によれば、以下の(a)、(b)又は(c)で表されるタンパク質が提供される。
(a)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の配列部分の一部又は全部を含んでなるタンパク質。
ここで、「配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の配列部分の一部」とは、例えばプローブとして利用可能な程度の長さ、さらには、その一部の配列であっても依然としてα−L−アラビノフラノシダーゼ活性を維持するその部分配列を意味するものとする。
(2) Protein of this invention According to the 2nd aspect of this invention, the protein represented by the following (a), (b) or (c) is provided.
(A) A protein comprising part or all of the first to 481-th sequence portion of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.
Here, “a part of the 1st to 481st sequence portion of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing” means, for example, a length that can be used as a probe, and a partial sequence thereof. Even so, it is intended to mean that partial sequence that still maintains α-L-arabinofuranosidase activity.
(b)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の配列部分の一部又は全部を含んでなり、かつ、配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち−26〜−1番目の配列部分の一部又は全部をN末端側に含んでなるタンパク質。
このタンパク質(b)は、言い換えれば、前記タンパク質(a)において、上記タンパク質のN末端に、さらに配列番号1に記載の−26〜−1番目の配列部分の一部又は全部を有するタンパク質を意味する。従って、「配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の配列部分の一部」については、前記タンパク質(a)について説明したのと同様である。
ここで、「配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち−26〜−1番目の配列部分」は、シグナルペプチドと考えられることから、「配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち−26〜−1番目の配列部分の一部」とは、シグナルペプチド活性を保持する配列であって、発現宿主の種類によってプロセッシングされる位置に相違が生じた結果としてN末端に残る配列をも意味するものとする。
(B) part or all of the 1st to 481st sequence portion of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 of the sequence listing, and -26 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 of the sequence listing A protein comprising a part or all of the first sequence portion on the N-terminal side.
In other words, the protein (b) means a protein having a part or all of the −26 to −1 sequence portion described in SEQ ID NO: 1 at the N-terminus of the protein in the protein (a). To do. Therefore, “part of the 1st to 481st sequence portion of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing” is the same as described for the protein (a).
Here, since “the 26th to −1st sequence portion of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing” is considered to be a signal peptide, “the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing” "A part of -26 to -1 sequence part" is a sequence that retains signal peptide activity, and is a sequence that remains at the N-terminus as a result of a difference in the processing position depending on the type of expression host. Also means.
(c)上記(a)又は(b)のタンパク質を構成するアミノ酸配列の改変タンパク質であり、かつα−L−アラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質。
本発明において改変タンパク質とは、上記のタンパク質のアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸の付加、挿入、削除、欠失、又は置換が生じたタンパク質であって、依然としてα−L−アラビノフラノシダーゼ活性、すなわち本発明の第1の態様にて説明した各種特性を保持するものを意味する。
(C) a protein having an altered amino acid sequence that constitutes the protein of (a) or (b) and having α-L-arabinofuranosidase activity.
In the present invention, the modified protein is a protein in which addition, insertion, deletion, deletion, or substitution of one to several amino acids has occurred in the amino acid sequence of the above protein, and is still α-L-arabinofurano. It means a substance that retains the various characteristics described in the first aspect of the present invention, that is, the sidase activity.
本発明の第2の態様のタンパク質は、糸状菌、好ましくはアクレモニウム属微生物、より好ましくはアクレモニウム・セルロリティカス、更により好ましくは、アクレモニウム・セルロリティカスY−94株(寄託番号FERM BP−5826)、アクレモニウム・セルロリティカスTN株(寄託番号FERM BP−685)から得ることができる。 The protein of the second aspect of the present invention is a filamentous fungus, preferably a microorganism belonging to the genus Acremonium, more preferably Acremonium cellulolyticus, even more preferably Acremonium cellulolyticus strain Y-94 (deposit number FERM). BP-5826), Acremonium cellulolyticus TN strain (deposit number FERM BP-685).
本発明のタンパク質は、α−L−アラビノフラノシダーゼ活性、すなわち本発明の第1の態様で説明した各種特性を有するものである。従って、該酵素活性を利用して各種製品に作用させることができる。その場合の使用方法としては、上記利用分野で通常使われるpH、温度などの条件下で行うことができるが、酵素の性質上、pH1.5〜5、温度50℃以下の範囲が適当である。本発明のタンパク質の使用量は、時間と共にそれぞれの目的が達するように調製すれば十分な効果を得ることができる。 The protein of the present invention has α-L-arabinofuranosidase activity, that is, the various characteristics described in the first aspect of the present invention. Accordingly, the enzyme activity can be used to act on various products. As a method of use in that case, it can be carried out under conditions such as pH and temperature that are usually used in the above-mentioned fields of application, but a pH of 1.5 to 5 and a temperature of 50 ° C. or lower are appropriate due to the nature of the enzyme. . A sufficient effect can be obtained if the amount of the protein of the present invention is adjusted so that each purpose can be achieved with time.
(3)本発明の遺伝子
本発明の第2の態様により、α−L−アラビノフラノシダーゼを構成するタンパク質のアミノ酸配列が与えられるので、それをコードする遺伝子の塩基配列は容易に定まり、よって、配列番号1に記載のアミノ酸配列及びその改変タンパク質をコードする種々の塩基配列を選択することができる。
そこで、本発明の第3の態様によれば、配列番号1に記載のアミノ酸配列及びその改変タンパク質をコードする塩基配列からなる遺伝子として、以下の(a)、(b)又は(c)で表されるDNAからなる遺伝子が提供される。
(3) Gene of the present invention According to the second aspect of the present invention, since the amino acid sequence of the protein constituting α-L-arabinofuranosidase is given, the base sequence of the gene encoding it is easily determined. Various amino acid sequences encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 and its modified protein can be selected.
Therefore, according to the third aspect of the present invention, the gene comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 and the base sequence encoding the modified protein is represented by the following (a), (b) or (c): A gene comprising the DNA to be produced is provided.
(a)配列表の配列番号2で示される塩基配列からなるDNA。
配列表の配列番号2に記載の塩基配列からなるDNAは、α−L−アラビノフラノシダーゼのアミノ酸配列をコードする典型的配列である。配列表の配列番号2に記載の塩基配列は、1〜3番目のATGで始まり、1522〜1524番目のTGAで終了するオープンリーディングフレームを有する。また、同塩基配列の79〜81番目の塩基部分は、481残基からなる前記成熟タンパク質のN末端アミノ酸に対応する。
(A) DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 in the sequence listing.
DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing is a typical sequence encoding the amino acid sequence of α-L-arabinofuranosidase. The base sequence described in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing has an open reading frame that starts with the 1st to 3rd ATG and ends with the 1522 to 1524th TGA. The 79th to 81st base portion of the base sequence corresponds to the N-terminal amino acid of the mature protein consisting of 481 residues.
(b)上記(a)の塩基配列の改変配列であり、かつα−L−アラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。
本発明において改変配列とは、上記(a)の塩基配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつα−L−アラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質をコードする塩基配列を意味する。
ストリンジェントな条件とは、プローブとして標識化した配列番号2に記載のDNA配列の全長を有するものを用い、ECL ダイレクト DNA/RNA ラベリング検出システム(アマシャム社製)の方法に従って、1時間のプレハイブリダイゼーション(42℃)の後、前記プローブを添加し、15時間(42℃)ハイブリダイゼーションを行った後、0.4% SDS、6M 尿素添加1倍濃度SSC(SSC;15mM クエン酸三ナトリウム、150 mM 塩化ナトリウム)で42℃、20分間の洗浄を2回繰り返し、次に5倍濃度SSCで室温、10分間の洗浄を2回行うような条件である。
(B) DNA encoding a protein which is a modified sequence of the base sequence of (a) and has α-L-arabinofuranosidase activity.
In the present invention, the altered sequence means a base sequence that hybridizes with the base sequence of (a) above under stringent conditions and encodes a protein having α-L-arabinofuranosidase activity.
The stringent conditions are those having the full length of the DNA sequence set forth in SEQ ID NO: 2 labeled as a probe and pre-high for 1 hour according to the method of ECL direct DNA / RNA labeling detection system (Amersham). After hybridization (42 ° C.), the probe was added, hybridization was performed for 15 hours (42 ° C.), and then 0.4% SDS, 6 M urea added 1 × concentration SSC (SSC; 15 mM trisodium citrate, 150 The condition is such that washing at 42 ° C. for 20 minutes is repeated twice with mM sodium chloride, and then twice with 10 times washing at room temperature for 10 minutes at 5 times concentration SSC.
(c)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質、又はその改変タンパク質であり、かつα−L−アラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。
すなわち、本DNA(c)は、本発明の第2の態様のタンパク質をコードするDNAであって、上記DNA(a)及び(b)に含まれないものを全て含む趣旨である。ここで、改変タンパク質については、上記本発明の第2の態様のタンパク質の(c)タンパク質の説明で述べたとおりである。
(C) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, or a modified protein thereof and having α-L-arabinofuranosidase activity.
That is, the present DNA (c) is a DNA that encodes the protein of the second aspect of the present invention and includes all that are not included in the DNAs (a) and (b). Here, the modified protein is as described in the description of the protein (c) of the protein of the second aspect of the present invention.
本発明の第3の態様の遺伝子は、糸状菌、好ましくはアクレモニウム属微生物、より好ましくはアクレモニウム・セルロリティカス、更により好ましくは、アクレモニウム・セルロリティカスY−94株(寄託番号FERM BP−5826)、アクレモニウム・セルロリティカスTN株(寄託番号FERM BP−685)から得ることができる。
宿主アクレモニウム・セルロリティカス中で多量に発現しているα−L−アラビノフラノシダーゼをコードする遺伝子(abf)は、例えば以下の方法によりアクレモニウム・セルロリティカスから単離することができる。
すなわち、アクレモニウム・セルロリティカス由来の染色体ライブラリー又はcDNAライブラリーから、遺伝子工学の分野で慣用されている方法、例えば、部分アミノ酸配列の情報を基にして作成した適当なDNAプローブを用いてスクリーニングを行う方法などが挙げられる。
The gene of the third aspect of the present invention is a filamentous fungus, preferably a microorganism belonging to the genus Acremonium, more preferably Acremonium cellulolyticus, even more preferably Acremonium cellulolyticus strain Y-94 (deposit number FERM). BP-5826), Acremonium cellulolyticus TN strain (deposit number FERM BP-685).
The gene (abf) encoding α-L-arabinofuranosidase that is abundantly expressed in the host Acremonium cellulolyticus can be isolated from Acremonium cellulolyticus by the following method, for example. .
That is, from a chromosome library or cDNA library derived from Acremonium cellulolyticus, a method commonly used in the field of genetic engineering, for example, using an appropriate DNA probe prepared based on partial amino acid sequence information Examples include screening methods.
本発明の遺伝子は、本発明の第2の態様のタンパク質をコードすると共に、該タンパク質は、α−L−アラビノフラノシダーゼ活性、すなわち本発明の第1の態様で説明した各種活性を有するものであるから、本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼをもコードするものである。
したがって、本発明の遺伝子は、本発明の第2の態様のタンパク質及び本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼの効率的な製造に寄与するものである。
The gene of the present invention encodes the protein of the second aspect of the present invention, and the protein has α-L-arabinofuranosidase activity, that is, the various activities described in the first aspect of the present invention. Therefore, it also encodes the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention.
Therefore, the gene of the present invention contributes to efficient production of the protein of the second aspect of the present invention and the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention.
(4)本発明の核酸構成物
また、本発明の第3の態様として示した遺伝子は、DNA構成物やRNA構成物などの核酸構成物として各種遺伝子関連技術に利用することもでき、このような核酸構成物を提供するのが本発明の第4の態様である。
すなわち、本発明の第4の態様は、以下の(a)、(b)又は(c)で表される塩基配列からなる核酸構成物である。
(a)配列表の配列番号2で示される塩基配列。
(b)上記(a)の塩基配列の改変配列であり、かつα−L−アラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質をコードする塩基配列。
(c)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質、又はその改変タンパク質であり、かつα−L−アラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質をコードする塩基配列。
上記(a)、(b)及び(c)の詳細については、本発明の第3の態様の(a)、(b)および(c)の各DNAを構成する塩基配列に関し説明した通りである。
(4) Nucleic acid composition of the present invention The gene shown as the third aspect of the present invention can also be used in various gene-related technologies as a nucleic acid composition such as a DNA composition or an RNA composition. It is the fourth aspect of the present invention to provide a simple nucleic acid construct.
That is, the fourth aspect of the present invention is a nucleic acid composition comprising a base sequence represented by the following (a), (b) or (c).
(A) The base sequence shown by
(B) A nucleotide sequence that is a modified sequence of the nucleotide sequence of (a) and encodes a protein having α-L-arabinofuranosidase activity.
(C) A base sequence encoding a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, or a modified protein thereof, and a protein having α-L-arabinofuranosidase activity.
The details of (a), (b) and (c) above are as described for the base sequences constituting the DNAs of (a), (b) and (c) of the third aspect of the present invention. .
本発明の第4の態様の核酸構成物は、上記した糸状菌やその他の生物など天然由来のものであっても良いし、全合成したものであっても良い。また、天然由来のものの一部を利用して合成を行ったものでも良い。 The nucleic acid construct of the fourth aspect of the present invention may be naturally derived from the above-mentioned filamentous fungi and other organisms, or may be fully synthesized. Moreover, what synthesize | combined using a part of natural origin may be used.
本発明の核酸構成物は、本発明の第2の態様のタンパク質をコードすると共に、該タンパク質は、α−L−アラビノフラノシダーゼ活性、すなわち本発明の第1の態様で説明した各種活性を有するものであるから、本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼをもコードするものである。
したがって、本発明の核酸構成物は、本発明の第2の態様のタンパク質及び本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼの効率的な製造に寄与するものである。
そして、本発明の核酸構成物は、DNA構成物やRNA構成物として、各種遺伝子関連技術に利用することができ、例えば、細胞内に導入し、ターゲットとする遺伝子の発現を抑制することができる。
The nucleic acid construct of the present invention encodes the protein of the second aspect of the present invention, and the protein exhibits α-L-arabinofuranosidase activity, that is, the various activities described in the first aspect of the present invention. Therefore, it also encodes the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention.
Therefore, the nucleic acid construct of the present invention contributes to efficient production of the protein of the second aspect of the present invention and the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention.
The nucleic acid construct of the present invention can be used in various gene-related technologies as a DNA construct or RNA construct, and can be introduced into a cell to suppress the expression of a target gene, for example. .
(5)本発明の発現ベクター
本発明の第5の態様によれば、本発明の第4の態様である核酸構成物を含んでなる発現ベクターが提供される。
この本発明の発現ベクターは、宿主微生物内で複製可能で、かつ、上記本発明の核酸構成物を、その塩基配列がコードするタンパク質を発現可能な状態で含んでなるものである。
(5) Expression vector of the present invention According to the fifth aspect of the present invention, an expression vector comprising the nucleic acid construct according to the fourth aspect of the present invention is provided.
This expression vector of the present invention is capable of replicating in a host microorganism, and comprises the nucleic acid composition of the present invention in a state capable of expressing a protein encoded by the base sequence.
本発明の発現ベクターは、自己複製ベクター、即ち、染色体外の独立体として存在し、その複製が染色体の複製に依存しない、例えば、プラスミドを基本に構築することができる。また、本発明の発現ベクターは、宿主微生物に導入されたとき、その宿主微生物のゲノム中に組み込まれ、それが組み込まれた染色体と一緒に複製されるものであってもよい。 The expression vector of the present invention can be constructed on the basis of a self-replicating vector, that is, as an extrachromosomal independent entity, and its replication does not depend on chromosomal replication, for example, a plasmid. Moreover, when the expression vector of the present invention is introduced into a host microorganism, it may be integrated into the genome of the host microorganism and replicated together with the chromosome into which it has been integrated.
本発明の発現ベクターは、実際に宿主細胞に導入された際に所望の活性を有するタンパク質を発現させるために、前記した本発明の核酸構成物の他に、その発現を制御するDNA配列(塩基配列)や微生物を選択するための遺伝子マーカー等を含んでいることが望ましい。発現を制御するDNA配列としては、プロモーター、ターミネーター、及びシグナルペプチドのそれぞれをコードするDNA配列等がこれに含まれる。
プロモーターは、宿主微生物において転写活性を示すものであれば特に限定されず、宿主微生物と同種若しくは異種のいずれかのタンパク質をコードする遺伝子の発現を制御するDNA配列として得ることができる。また、シグナルペプチドは、宿主微生物において、タンパク質の分泌に寄与するものであれば特に限定されず、宿主微生物と同種もしくは異種のいずれかのタンパク質をコードする遺伝子から誘導されるDNA配列より得ることができる。
また、本発明における遺伝子マーカーは、形質転換体の選択の方法に応じて適宜選択されてよいが、例えば薬剤耐性をコードする遺伝子、栄養要求性を相補する遺伝子を利用することができる。
In order to express a protein having a desired activity when actually introduced into a host cell, the expression vector of the present invention contains a DNA sequence (base) that controls the expression in addition to the nucleic acid composition of the present invention described above. Sequence) and genetic markers for selecting microorganisms. Examples of the DNA sequence that controls the expression include a DNA sequence that encodes each of a promoter, a terminator, and a signal peptide.
The promoter is not particularly limited as long as it exhibits transcriptional activity in the host microorganism, and can be obtained as a DNA sequence that controls the expression of a gene encoding a protein that is the same or different from the host microorganism. The signal peptide is not particularly limited as long as it contributes to protein secretion in the host microorganism, and can be obtained from a DNA sequence derived from a gene encoding a protein that is the same or different from the host microorganism. it can.
The gene marker in the present invention may be appropriately selected according to the method for selecting a transformant. For example, a gene encoding drug resistance and a gene complementary to auxotrophy can be used.
本発明の発現ベクターを構築する際の手順及び方法は、遺伝子工学の分野で慣用されている方法に従うことができる。
例えば、導入する宿主細胞として、糸状菌の一種であるアクレモニウム・セルロリティカスを用いる場合は、特開2001−17180号公報に記載の方法で行うことができる。すなわち、アクレモニウム・セルロリティカスにおいて最も高発現しているcbh1遺伝子のプロモーターの下流に、前記した本発明の核酸構成物を連結させて遺伝子発現用の組換えベクターを作製する。この発現ベクターを、アクレモニウム・セルロリティカスに導入することにより、α−L−アラビノフラノシダーゼタンパク質を大量に発現させることができる。
The procedures and methods for constructing the expression vector of the present invention can follow the methods commonly used in the field of genetic engineering.
For example, when Acremonium cellulolyticus, which is a type of filamentous fungus, is used as the host cell to be introduced, it can be performed by the method described in JP-A-2001-17180. That is, a recombinant vector for gene expression is prepared by linking the above-described nucleic acid construct of the present invention downstream of the promoter of the cbh1 gene that is most highly expressed in Acremonium cellulolyticus. By introducing this expression vector into Acremonium cellulolyticus, a large amount of α-L-arabinofuranosidase protein can be expressed.
(6)本発明の宿主細胞
さらに、本発明の第6の態様によれば、上記発現ベクターによって形質転換された宿主細胞が提供される。
この宿主−ベクター系は、特に限定されず、例えば、大腸菌、酵母、放線菌、糸状菌などを用いた系、および、それらを用いた他のタンパク質との融合タンパク質発現系などを用いることができる。
本発明における好ましい態様によれば、酵母(酵母細胞)を用いることにより、本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ又は本発明の第2の態様のタンパク質を効率的に発現させ得る。酵母細胞としては、例えばサッカロミセス(Saccharomyces)属、ハンゼヌラ(Hansenula)属、またはピキア(Pichia)属に属する微生物、例えばサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)が挙げられる。さらに、それらの好ましい例としては、サッカロミセス・セレビシエを挙げることができる。
(6) Host cell of the present invention Furthermore, according to the sixth aspect of the present invention, a host cell transformed with the expression vector is provided.
This host-vector system is not particularly limited, and for example, a system using Escherichia coli, yeast, actinomycetes, filamentous fungi, etc., and a fusion protein expression system with other proteins using them can be used. .
According to a preferred aspect of the present invention, by using yeast (yeast cells), the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention or the protein of the second aspect of the present invention is efficiently expressed. Can be. Examples of yeast cells include microorganisms belonging to the genus Saccharomyces, Hansenula, or Pichia, such as Saccharomyces cerevisiae. Furthermore, Saccharomyces cerevisiae can be mentioned as a preferable example thereof.
さらに、本発明における好ましい態様によれば、糸状菌を用いることにより、α−L−アラビノフラノシダーゼ又は本発明の第2の態様のタンパク質を効率的に発現させ得る。宿主糸状菌としては、アクレモニウム(Acremonium)属、フミコーラ(Humicola)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、トリコデルマ(Trichoderma)属、又はフザリウム(Fusarium)属に属する微生物があげられる。さらに、それらの好ましい例としては、アクレモニウム・セルロリティカス(Acremonium cellulolyticus)、フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus orezae)、トリコデルマ・ビリデ(Trichoderma viride)、フザリウム・オキシスポーラス(Fusarium oxysporus)等が挙げられる。
本発明の発現ベクターにより形質転換された宿主細胞を得る際の手順及び方法も、この分野で慣用されている方法に従い実施することができる。
Furthermore, according to a preferred embodiment of the present invention, α-L-arabinofuranosidase or the protein of the second embodiment of the present invention can be efficiently expressed by using a filamentous fungus. Examples of host filamentous fungi include microorganisms belonging to the genus Acremonium, the genus Humicola, the genus Aspergillus, the genus Trichoderma, or the genus Fusarium. In addition, preferred examples thereof include Acremonium cellulolyticus, Humicola insolens, Aspergillus niger, Aspergillus Triger, Aspergillus orgels ), Fusarium oxysporus, and the like.
Procedures and methods for obtaining host cells transformed with the expression vector of the present invention can also be carried out according to methods commonly used in this field.
このような本発明の宿主細胞の具体例として、実施例に記載するように、配列表の配列番号2に示される塩基配列を含んでなるプラスミド(発現ベクター)で形質転換された大腸菌を挙げることができる。この形質転換大腸菌は、FERM P−18243の受託番号のもと日本国茨城県つくば市中央第6の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寄託されている。 Specific examples of such host cells of the present invention include Escherichia coli transformed with a plasmid (expression vector) comprising the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing as described in the Examples. Can do. This transformed Escherichia coli is deposited in the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Tsukuba, Ibaraki, Japan under the accession number of FERM P-18243.
(7)本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼ又はタンパク質の製造法
本発明によれば、上記本発明の第6の態様の宿主細胞を適当な培地で培養し、培養後の宿主細胞及び/又はその培養液から、上記の本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、又は本発明の第2の態様のタンパク質を単離して得ることができ、このような製造法を提供するのが本発明の第7の態様である。
すなわち、本発明の第7の態様は、上記本発明の第6の態様の宿主細胞を適当な培地で培養し、培養後の宿主細胞及び/又はその培養液から、上記の本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、又は本発明の第2の態様のタンパク質を単離する工程を含んでなるα−L−アラビノフラノシダーゼ又はタンパク質の製造法に関する。
(7) Method for producing α-L-arabinofuranosidase or protein of the present invention According to the present invention, the host cell of the sixth aspect of the present invention is cultured in an appropriate medium, and the cultured host cell and And / or the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention or the protein of the second aspect of the present invention can be isolated and obtained from the culture solution, and such a production method Is a seventh aspect of the present invention.
That is, in the seventh aspect of the present invention, the host cell of the sixth aspect of the present invention is cultured in an appropriate medium, and the host cell and / or the culture solution after the culture are used to produce the first aspect of the present invention. The present invention relates to a method for producing α-L-arabinofuranosidase or protein comprising the step of isolating the protein of the second embodiment of the present invention.
宿主細胞を培養する際の手順及び条件は、使用する宿主細胞(形質転換前)のそれと本質的に同等であってよい。また、形質転換体を培養した後、目的のタンパク質を単離し回収(採取)する方法は、この分野で慣用されているものを用いることができる。 The procedures and conditions for culturing host cells may be essentially equivalent to those of the host cells used (before transformation). As a method for isolating and recovering (collecting) the target protein after culturing the transformant, those commonly used in this field can be used.
(8)本発明の酵素組成物
本発明の第8の態様によれば、上記本発明の第1の態様α−L−アラビノフラノシダーゼ又は第2の態様のタンパク質を含んでなる酵素組成物が提供される。
ここで、本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、又は第2の態様のタンパク質は、本発明の第7の態様の製造法により製造されることが好ましい。
本発明の酵素組成物は、本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、又は第2の態様のタンパク質を含むものであれば、その他に酵素組成物に一般的に含まれる成分、例えば賦形剤(例えば、乳糖、塩化ナトリウム、ソルビトール等)、界面活性剤、防腐剤等とともに混合され製造されるものであって良い。また、本発明における酵素組成物は、適当な形状、例えば粉末または液体状に成形し調製することができる。
(8) Enzyme composition of the present invention According to the eighth aspect of the present invention, the enzyme composition comprising the first aspect of the present invention α-L-arabinofuranosidase or the protein of the second aspect. Is provided.
Here, the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention or the protein of the second aspect is preferably produced by the production method of the seventh aspect of the present invention.
The enzyme composition of the present invention is generally included in the enzyme composition as long as it contains the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention or the protein of the second aspect. It may be produced by mixing with ingredients such as excipients (for example, lactose, sodium chloride, sorbitol, etc.), surfactants, preservatives and the like. In addition, the enzyme composition in the present invention can be prepared by molding into an appropriate shape, for example, powder or liquid.
本発明の酵素組成物は、さらにセルラーゼ、キシラナーゼ、プロテアーゼ、ガラクタナーゼ、ガラクトシダーゼ、アラビナナーゼ、マンナナーゼ、ラムノガラクツロナーゼ、ポリガラクツロナーゼ、ペクチンメチルエステラーゼ、ペクチンリアーゼ、ポリガラクツロン酸リアーゼのうち、いずれか一若しくは二以上の成分を更に含有するものであっても良い。これらの酵素を含むことにより、α−L−アラビノフラノシダーゼ等を単独で含んで成る酵素組成物に比べて、植物又は植物由来物の利用加工効率をより一層向上させることが期待できる。 The enzyme composition of the present invention further includes cellulase, xylanase, protease, galactanase, galactosidase, arabinanase, mannanase, rhamnogalacturonase, polygalacturonase, pectin methylesterase, pectin lyase, and polygalacturonic acid lyase. It may further contain one or more components. By containing these enzymes, it can be expected that the utilization processing efficiency of plants or plant-derived materials can be further improved as compared to an enzyme composition containing α-L-arabinofuranosidase alone.
本発明の酵素組成物の使用方法としては、上記利用分野で通常使われるpH、温度などの条件下で行うことができるが、酵素の性質上、pH1.5〜5、温度50℃以下の範囲が適当である。酵素組成物の使用量は、時間と共にそれぞれの目的が達するように調製すれば十分な効果を得ることができる。 The method of using the enzyme composition of the present invention can be performed under conditions such as pH and temperature that are usually used in the above-mentioned fields of application, but due to the nature of the enzyme, a pH range of 1.5 to 5 and a temperature of 50 ° C. or lower. Is appropriate. A sufficient effect can be obtained if the amount of the enzyme composition used is adjusted so as to achieve each purpose with time.
(9)本発明の植物又は植物由来加工物の加工及び/又は利用効率向上用酵素剤
本発明の、第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、第2の態様のタンパク質、及び第8の態様の酵素組成物は、アラビナン、アラビノキシラン、アラビノガラクタン等のα−L−アラビノフラノシル残基の分解性能に優れており、よって、アラビナン、アラビノキシラン、アラビノガラクタン等のα−L−アラビノフラノシル残基を含有する植物又は植物由来物の加工や利用性(利用効率)の向上に適している。このような植物又は植物由来加工物の加工及び/又は利用効率向上用酵素剤を提供するのが、本発明の第9の態様である。
すなわち、本発明の第9の態様は、本発明の第1の態様の又は第7の態様において得られるα−L−アラビノフラノシダーゼ、第2の態様のタンパク質、若しくは第8の態様の酵素組成物を含有する植物又は植物由来物加工及び/又は利用効率向上用酵素剤を提供する。
ここで、本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、又は第2の態様のタンパク質は、本発明の第7の態様の製造法により製造されることが好ましい。
本発明の植物又は植物由来物の対象となる植物又は植物由来物の植物品種は特に限定されず全ての植物組織に適用可能である。また、その用途も限定されず、飼料分野(例えば牧草)、食品分野(例えば、野菜、果実)等に広く応用可能である。植物由来物の具体例を挙げると、加工した果汁、ピューレ、ペースト、絞り粕、抽出粕にも適用することができる。
(9) Enzyme for improving processing and / or utilization efficiency of plant or plant-derived processed product of the present invention α-L-arabinofuranosidase of the first aspect, protein of the second aspect, and The enzyme composition of the
That is, the ninth aspect of the present invention is the α-L-arabinofuranosidase obtained in the first aspect or the seventh aspect of the present invention, the protein of the second aspect, or the enzyme of the eighth aspect. Provided is an enzyme agent for processing and / or improving utilization efficiency of a plant or plant-derived material containing the composition.
Here, the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention or the protein of the second aspect is preferably produced by the production method of the seventh aspect of the present invention.
The plant of the present invention or the plant cultivar of the plant-derived material that is the subject of the plant-derived material is not particularly limited and can be applied to all plant tissues. Further, its use is not limited, and it can be widely applied to the feed field (for example, grass), the food field (for example, vegetable, fruit) and the like. As specific examples of plant-derived materials, the present invention can also be applied to processed fruit juice, puree, paste, squeezed koji, and extracted koji.
(10)本発明の飼料添加物
本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、第2の態様のタンパク質、及び第8の態様の酵素組成物は、動物飼料中で用いることにより、飼料中のアラビナン、アラビノキシラン、アラビノガラクタン等のα−L−アラビノフラノシル残基を分解し、又は酵素組成物中に含まれる種々の酵素との相乗作用により飼料中の繊維質を効率的に分解し、これら飼料中の繊維質の消化能を改善することができ、このような飼料添加物を提供するのが、本発明の第10の態様である。
すなわち、本発明の第10の態様は、本発明の第1の態様の、又は第7の態様において得られるα−L−アラビノフラノシダーゼ、第2の態様のタンパク質、若しくは第8の態様の酵素組成物を含有する飼料添加物を提供する。
ここで、本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、又は第2の態様のタンパク質は、本発明の第7の態様の製造法により製造されることが好ましい。
本発明の飼料添加物は、飼料に添加されることにより、α−L−アラビノフラノシダーゼが、動物飼料中のアラビナン、アラビノキシラン、アラビノガラクタン等に含まれるα−L−アラビノフラノシド結合を加水分解することにより、飼料中の繊維質を効率的に分解する。特に、酵素組成物として、各種酵素を含有するものを用いる場合は、α−L−アラビノフラノシダーゼと各種酵素の相乗作用により、飼料中の繊維質を効率的に分解し、飼料作物の細胞内に蓄積されているタンパク質の利用をより促進させることができる。
特に、本発明の飼料添加物に含まれるα−L−アラビノフラノシダーゼは、pH2〜7.5の範囲で安定であり、pH1.5〜2の範囲においても高い活性を保持していることから、特に飼料添加物(飼料添加用酵素)として飼料に添加されることにより、各種家畜の消化管内においても失活することなく高い活性を保持し、有効に作用できるものと考えられる。
(10) Feed additive of the present invention The α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention, the protein of the second aspect, and the enzyme composition of the eighth aspect are used in animal feed. By degrading α-L-arabinofuranosyl residues such as arabinan, arabinoxylan, arabinogalactan, etc. in the feed, or by synergizing with various enzymes contained in the enzyme composition, the fiber in the feed It is the tenth aspect of the present invention to provide such a feed additive that can efficiently decompose and improve the digestibility of the fibers in these feeds.
That is, the tenth aspect of the present invention is the α-L-arabinofuranosidase, the protein of the second aspect, or the eighth aspect of the first aspect of the present invention or obtained in the seventh aspect. A feed additive containing the enzyme composition is provided.
Here, the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention or the protein of the second aspect is preferably produced by the production method of the seventh aspect of the present invention.
When the feed additive of the present invention is added to the feed, α-L-arabinofuranosidase is contained in arabinan, arabinoxylan, arabinogalactan, etc. in animal feed. By hydrolyzing, the fiber in the feed is efficiently decomposed. In particular, when an enzyme composition containing various enzymes is used, the fiber in the feed is efficiently decomposed by the synergistic action of α-L-arabinofuranosidase and the various enzymes, so that the cells of the feed crop It is possible to further promote utilization of proteins accumulated in the inside.
In particular, α-L-arabinofuranosidase contained in the feed additive of the present invention is stable in the range of
(11)本発明の食品加工用酵素剤
本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、第2の態様のタンパク質、及び第8の態様の酵素組成物は、食品の加工に用いることにより、ジュース、ワイン等の芳香成分の増加、果汁の清澄化、粘度低下、色味の改善、苦味除去、醸造、製パンにおける醗酵歩合の向上などの効果を得ることができ、このような食品加工用酵素剤を提供するのが、本発明の第11の態様である。
すなわち、本発明の第11の態様は、本発明の第1の態様の又は第7の態様において得られるα−L−アラビノフラノシダーゼ、第2の態様のタンパク質、若しくは第8の態様の酵素組成物を含有する食品加工用酵素剤を提供する。
ここで、本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、又は第2の態様のタンパク質は、本発明の第7の態様の製造法により製造されることが好ましい。
本発明の第11の態様の食品加工用酵素剤は、食品の製造に用いることにより、上述したように製造上の効率向上を図ることができると共に、特性が改善されたジュース、ワイン、パン等の食品を効率良く得ることができる。
(11) Enzyme for food processing of the present invention The α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention, the protein of the second aspect, and the enzyme composition of the eighth aspect are used for food processing. By using it, it is possible to obtain effects such as an increase in aroma components such as juice and wine, clarification of fruit juice, viscosity reduction, color improvement, bitterness removal, brewing, and improvement in fermentation rate in breadmaking, such as this It is an eleventh aspect of the present invention to provide a simple food processing enzyme preparation.
That is, the eleventh aspect of the present invention is the α-L-arabinofuranosidase obtained in the first aspect or the seventh aspect of the present invention, the protein of the second aspect, or the enzyme of the eighth aspect. Provided is an enzyme agent for food processing containing the composition.
Here, the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention or the protein of the second aspect is preferably produced by the production method of the seventh aspect of the present invention.
The enzyme agent for food processing according to the eleventh aspect of the present invention can be used for the production of food to improve the production efficiency as described above, and juice, wine, bread, etc. with improved characteristics. Can be obtained efficiently.
(12)本発明の木材パルプ処理剤
本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、第2の態様のタンパク質、及び第8の態様の酵素組成物は、木材パルプの処理に用いられることにより、塩素等の漂白化合物を用いずに脱リグニン化することができる。
すなわち、本発明の第12の態様は、本発明の第1の態様の又は第7の態様において得られるα−L−アラビノフラノシダーゼ、第2の態様のタンパク質、若しくは第8の態様の酵素組成物を含有する木材パルプ処理剤を提供する。
ここで、本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、又は第2の態様のタンパク質は、本発明の第7の態様の製造法により製造されることが好ましい。
本発明の第12の態様の木材パルプ処理剤の対象となる木材パルプは、特に限定されず、あらゆる種類のリグノセルロース性材料を包含するものとする。
従って、本発明の第12の態様の木材パルプ処理剤は、木材パルプの処理に用いることにより、塩素等の漂白化合物を用いずに脱リグニン化することが可能である。
(12) Wood pulp treating agent of the present invention The α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention, the protein of the second aspect, and the enzyme composition of the eighth aspect are used for treating wood pulp. By being used, delignification can be performed without using a bleaching compound such as chlorine.
That is, the twelfth aspect of the present invention is the α-L-arabinofuranosidase obtained in the first aspect or the seventh aspect of the present invention, the protein of the second aspect, or the enzyme of the eighth aspect. Provided is a wood pulp treating agent containing the composition.
Here, the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention or the protein of the second aspect is preferably produced by the production method of the seventh aspect of the present invention.
The wood pulp which is the target of the wood pulp treating agent of the twelfth aspect of the present invention is not particularly limited, and includes all types of lignocellulosic materials.
Therefore, the wood pulp treating agent of the twelfth aspect of the present invention can be delignified without using a bleaching compound such as chlorine by using it for the treatment of wood pulp.
(13)本発明のL−アラビノースの製造法
本発明の、第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、第2の態様のタンパク質、及び第8の態様の酵素組成物は、ビートパルプ等に作用させることにより、L−アラビノースを安価に製造することができ、このようなL−アラビノースの製造法を提供するのが本発明の第13の態様である。
すなわち、本発明の第13の態様は、本発明の、第1の態様の又は第7の態様において得られるα−L−アラビノフラノシダーゼ、第2の態様のタンパク質、若しくは第8の態様の酵素組成物を用いることを特徴とするL−アラビノースの製造法を提供する。
ここで、本発明の第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、又は第2の態様のタンパク質は、本発明の第7の態様の製造法により製造されることが好ましい。
本発明のα−L−アラビノフラノシダーゼ等を作用させる対象としては、アラビナン、アラビノキシラン、アラビノガラクタン等のα−L−アラビノフラノシル残基を含有するオレンジファイバー、みかんジュース粕、アップルファイバー、リンゴジュース粕、ビートファイバー、ビートパルプ、米糖、大豆粕、落花生及びとうもろこし粕等の天然物を挙げることができる。特に、上記列挙されたうちから選ばれる一つ以上の天然物に対し作用させることにより、アラビノースのうち、その有用性が特に注目されるL−アラビノースを得ることができる。
(13) Production method of L-arabinose of the present invention The α-L-arabinofuranosidase of the first aspect, the protein of the second aspect, and the enzyme composition of the eighth aspect of the present invention are beet pulp. It is the thirteenth aspect of the present invention to provide L-arabinose and a method for producing such L-arabinose.
That is, the thirteenth aspect of the present invention is the α-L-arabinofuranosidase obtained in the first aspect or the seventh aspect of the present invention, the protein of the second aspect, or the eighth aspect. Provided is a method for producing L-arabinose, which comprises using an enzyme composition.
Here, the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect of the present invention or the protein of the second aspect is preferably produced by the production method of the seventh aspect of the present invention.
Examples of the target to which the α-L-arabinofuranosidase of the present invention acts include orange fiber containing α-L-arabinofuranosyl residue such as arabinan, arabinoxylan, arabinogalactan, mandarin orange juice, apple fiber And natural products such as apple juice lees, beet fiber, beet pulp, rice sugar, soybean koji, peanuts and corn koji. In particular, by acting on one or more natural products selected from the above-listed, L-arabinose, which is particularly useful for its usefulness among arabinoses, can be obtained.
本発明のL−アラビノースの製造法をより詳細に説明すると、次の通りである。
まず、本発明において各種天然物に作用させる酵素の量は特に限定されず、原料中からL−アラビノースを遊離するのに必要な量であればよい。酵素分解は、ビートパルプ等を水性媒体に懸濁させ、ここへ第1の態様のα−L−アラビノフラノシダーゼ、第2の態様のタンパク質、及び第8の態様の酵素組成物を加えて、攪拌しながら若しくは静置して反応させればよい。反応の温度としては、45〜55℃、特に50℃が望ましい。反応液のpHは、1.5〜5が望ましい。反応時間は、使用するビートパルプ等と酵素の量に依存するが、通常5〜48時間に設定するのが好ましい。
反応終了後の溶液をそのまま、もしくはさらに100℃以上で熱処理して溶液を固液分離(遠心分離、ろ過、デカンテーションその他)して、L−アラビノース溶液を得る。得られたL−アラビノース溶液はケイソウ土ろ過、濾紙ろ過、精密ろ過その他のろ過処理を単用又は組み合せて行った後、加熱、減圧、減圧加熱、限外ろ過等の常法に従って濃縮し、濃縮液を得る。得られた濃縮液は、イオン交換樹脂や活性炭等を用いた各種クロマトグラフィーを用いて常法に促して精製してもよい。また、精製したL−アラビノース溶液を前記と同様に濃縮し、得られた濃縮液を冷却して(種晶を添加してもよい)結晶L−アラビノースを得てもよい。
The method for producing L-arabinose of the present invention will be described in detail as follows.
First, the amount of the enzyme that acts on various natural products in the present invention is not particularly limited as long as it is an amount necessary to liberate L-arabinose from the raw material. In the enzymatic degradation, beet pulp or the like is suspended in an aqueous medium, and the α-L-arabinofuranosidase of the first aspect, the protein of the second aspect, and the enzyme composition of the eighth aspect are added thereto. The reaction may be performed with stirring or standing. The reaction temperature is preferably 45 to 55 ° C, particularly 50 ° C. The pH of the reaction solution is preferably 1.5-5. The reaction time depends on the amount of beet pulp and the enzyme used and the amount of enzyme, but is usually preferably set to 5 to 48 hours.
The solution after completion of the reaction is subjected to heat treatment at 100 ° C. or more as it is, and the solution is subjected to solid-liquid separation (centrifugation, filtration, decantation, etc.) to obtain an L-arabinose solution. The obtained L-arabinose solution is subjected to diatomaceous earth filtration, filter paper filtration, microfiltration and other filtration treatments, either alone or in combination, and then concentrated according to conventional methods such as heating, reduced pressure, reduced pressure heating, ultrafiltration, etc. Obtain a liquid. The obtained concentrated liquid may be purified by urging ordinary methods using various chromatography using ion exchange resin, activated carbon or the like. Further, the purified L-arabinose solution may be concentrated in the same manner as described above, and the obtained concentrated liquid may be cooled (a seed crystal may be added) to obtain crystalline L-arabinose.
次に、本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention in detail, the scope of the present invention is not limited to this.
α−L−アラビノフラノシダーゼの精製
(1)酵素原末の調製
アクレモニウム属微生物由来のα−L−アラビノフラノシダーゼ原末を得るため、下記の手法により微生物の培養を行った。培地は、すべて以下の組成からなる培地を常法により加熱滅菌したものを用いた。
Purification of α-L-arabinofuranosidase (1) Preparation of enzyme bulk powder In order to obtain α-L-arabinofuranosidase bulk powder derived from Acremonium microorganisms, microorganisms were cultured by the following method. As the medium, a medium having the following composition and heat-sterilized by a conventional method was used.
〔培地組成〕
綿実油粕2%、セルロース2%、リン酸水素二カリウム1.2%、バクトペプトン1%、硝酸カリウム0.6%、尿素0.2%、塩化カリウム0.16%、硫酸マグネシウム・七水塩0.001%、硫酸銅・五水塩0.001%(pH4.0)。
[Medium composition]
上記培地500mlに、アクレモニウム・セルロリティカスTN株(FERM BP−685)を接種し、30℃で48時間攪拌しながら培養した。次に、この培養液をシードとして15Lにスケールアップし、さらにスケールアップを続けて最終的に600Lタンク中の培養液量を300Lとし、通気攪拌培養を7日間行った。
得られた培養液をフィルタープレスで濾過した後、限外濾過により15Lまで濃縮し、乳糖2kgを添加してスプレードライにより粉末化した。この方法で得られたα−L−アラビノフラノシダーゼ原末は5.0kgであった。
Acremonium cellulolyticus TN strain (FERM BP-685) was inoculated into 500 ml of the above medium and cultured at 30 ° C. with stirring for 48 hours. Next, the culture solution was scaled up to 15 L using the culture solution as a seed, and the scale-up was continued to finally make the culture solution amount in the 600 L tank 300 L, followed by aeration and agitation culture for 7 days.
The obtained culture broth was filtered with a filter press, concentrated to 15 L by ultrafiltration, added with 2 kg of lactose and powdered by spray drying. The α-L-arabinofuranosidase bulk powder obtained by this method was 5.0 kg.
(2)α−L−アラビノフラノシダーゼの精製
(1)で得られた原末を酢酸緩衝液(pH4.5)に溶解し、不純物を高速冷却遠心分離により除去した。得られた上清を酵素精製の出発材料として、以下に示した方法で精製した。
(2) Purification of α-L-arabinofuranosidase The bulk powder obtained in (1) was dissolved in an acetate buffer (pH 4.5), and impurities were removed by high-speed cooling centrifugation. The obtained supernatant was purified by the following method as a starting material for enzyme purification.
i)弱塩基性陰イオン交換クロマトグラフィー:DEAE Sepharose FF(ファルマシア社製)に上清をTris−HCl緩衝液(0.01M、pH7.5)で吸着せしめ、Tris−HCl緩衝液(0.01M、pH7.5)中にNaClを各0M、0.1M、0.15M、0.2M、0.5M、及び0.8M含有せしめ、ステップワイズ溶出を行い、0.1〜0.15M、好ましくは0.1Mで溶出されるα−L−アラビノフラノシダーゼ活性画分を分取した。 i) Weakly basic anion exchange chromatography: The supernatant was adsorbed to DEAE Sepharose FF (Pharmacia) with Tris-HCl buffer (0.01 M, pH 7.5), and Tris-HCl buffer (0.01 M) was used. PH 7.5), each containing NaCl 0M, 0.1M, 0.15M, 0.2M, 0.5M, and 0.8M, and performing stepwise elution, 0.1 to 0.15M, preferably Fractionated α-L-arabinofuranosidase activity fraction eluted at 0.1M.
ii)強塩基性イオン交換クロマトグラフィー:Mono Q(10/10)に上記i)で得たα−L−アラビノフラノシダーゼ活性画分をTris−HCl緩衝液(0.05M、pH7.5)で吸着させ、Tris−HCl緩衝液(0.05M、pH7.5)中にNaClを0Mから0.3M含むリニアグラジェント溶出を行い、α−L−アラビノフラノシダーゼ活性を示した画分を分取した。 ii) Strong basic ion exchange chromatography: The α-L-arabinofuranosidase activity fraction obtained in i) above was added to Mono Q (10/10) using Tris-HCl buffer (0.05 M, pH 7.5). The fraction that showed α-L-arabinofuranosidase activity was obtained by performing linear gradient elution with 0 to 0.3 M NaCl in Tris-HCl buffer (0.05 M, pH 7.5). Sorted.
iii)ゲルろ過クロマトグラフィー:Superdex 75(ファルマシア社製)に上記ii)で得たα−L−アラビノフラノシダーゼ活性画分を0.1M NaClを含むリン酸緩衝液(0.05M、pH7.0)で通過させ、α−L−アラビノフラノシダーゼ活性を示した画分を分取した。
iii) Gel filtration chromatography: A phosphate buffer (0.05 M,
α−L−アラビノフラノシダーゼの酵素的、タンパク質的諸性質
(1)基質特異性及び作用特性
実施例1で得た精製α−L−アラビノフラノシダーゼの各種基質に対する活性を調べた。すなわち、アラビナン、アラビノガラクタン、及びアラビノキシラン(いずれもMegazyme社製)のそれぞれに対するアラビノース遊離活性をDNS法(Borel et al,1952)により調べた。
その結果、アラビナン、次いでアラビノキシランからの遊離が高い一方、アラビノガラクタンからの遊離活性は相対的に低かった。
また、アラビナンとリニアアラビナンに対する作用を比較した結果、リニアアラビナンからも相当量のアラビノース(L−アラビノフラノース)を遊離することが明らかとなった。
Enzymatic and protein properties of α-L-arabinofuranosidase (1) Substrate specificity and action properties The activity of the purified α-L-arabinofuranosidase obtained in Example 1 against various substrates was examined. That is, the arabinose releasing activity for each of arabinan, arabinogalactan, and arabinoxylan (all manufactured by Megazyme) was examined by the DNS method (Borel et al, 1952).
As a result, the release from arabinan and then arabinoxylan was high, while the release activity from arabinogalactan was relatively low.
Further, as a result of comparing the effects on arabinan and linear arabinan, it was revealed that a considerable amount of arabinose (L-arabinofuranose) is also released from linear arabinan.
(2)至適pH
実施例1で得たα−L−アラビノフラノシダーゼの至適pHを調べた。すなわち、グリシン−塩酸緩衝液(0.025M、pH1〜3.5)、酢酸緩衝液(0.025M、pH3.5〜6)及びリン酸緩衝液(0.025M、pH6〜8)にてpHを調整し、酵素を5mg/mlアラビナンと共に37℃で処理してアラビナン分解活性を測定し、相対酵素活性を算出した。相対酵素活性とpHとの関係を図1に示す。なお、図1中の◇はグリシン−塩酸緩衝液、□は酢酸緩衝液、△はリン酸緩衝液の各緩衝液中における結果を示す。
図1から明らかなように、本酵素は、pH3〜4のときに最大の活性を示すと共に、約pH1.5〜5.5においても高い活性を有していた。
(2) Optimum pH
The optimum pH of α-L-arabinofuranosidase obtained in Example 1 was examined. That is, pH was adjusted with glycine-hydrochloric acid buffer (0.025M, pH 1 to 3.5), acetate buffer (0.025M, pH 3.5 to 6) and phosphate buffer (0.025M, pH 6 to 8). And the enzyme was treated with 5 mg / ml arabinan at 37 ° C. to measure the arabinan degradation activity, and the relative enzyme activity was calculated. The relationship between relative enzyme activity and pH is shown in FIG. In FIG. 1, ◇ indicates the results of the glycine-hydrochloric acid buffer solution, □ indicates the acetate buffer solution, and Δ indicates the phosphate buffer solution in each buffer solution.
As is apparent from FIG. 1, the present enzyme showed maximum activity at pH 3-4 and high activity at about pH 1.5-5.5.
(3)安定pH範囲
実施例1で得たα−L−アラビノフラノシダーゼのpH安定性を調べた。すなわち、グリシン−塩酸緩衝液(0.05M、pH1〜3.5)、酢酸緩衝液(0.05M、pH3.5〜6)、リン酸緩衝液(0.05M、pH6〜8)、Tris−HCl緩衝液(0.05M、pH8〜9)、及びCHES緩衝液(0.05M、pH9〜10)にてpHを調整し、酵素を室温(22℃)にて24時間処理した後、これらを希釈し、酢酸緩衝液(0.05M、pH3.5)中にて5mg/mlアラビナンと共に37℃で処理してアラビナン分解活性を測定し、残存酵素活性を算出した。残存酵素活性とpHとの関係を図2に示す。なお、図2中の◇はグリシン−塩酸緩衝液、□は酢酸緩衝液、△はリン酸緩衝液、○はTris−HCl緩衝液、×はCHES緩衝液の各緩衝液中における結果を示す。
図2から明らかなように、本酵素はpH2〜7.5の範囲で安定であり、pH1.5〜2の範囲においても高い活性を有していた。
(3) Stable pH Range The pH stability of α-L-arabinofuranosidase obtained in Example 1 was examined. That is, glycine-hydrochloric acid buffer (0.05 M, pH 1 to 3.5), acetate buffer (0.05 M, pH 3.5 to 6), phosphate buffer (0.05 M, pH 6 to 8), Tris- The pH was adjusted with HCl buffer (0.05 M, pH 8-9) and CHES buffer (0.05 M, pH 9-10), and the enzyme was treated at room temperature (22 ° C.) for 24 hours. Diluted and treated with 37 mg at 37 ° C. with 5 mg / ml arabinan in acetate buffer (0.05 M, pH 3.5), arabinan degrading activity was measured, and residual enzyme activity was calculated. The relationship between residual enzyme activity and pH is shown in FIG. In FIG. 2, ◇ indicates the results of the glycine-hydrochloric acid buffer solution, □ indicates the acetate buffer solution, Δ indicates the phosphate buffer solution, ○ indicates the Tris-HCl buffer solution, and X indicates the CHES buffer solution in each buffer solution.
As is apparent from FIG. 2, the enzyme was stable in the range of
(4)至適温度(作用最適温度)
実施例1で得たα−L−アラビノフラノシダーゼの至適温度(作用最適温度)を調べた。すなわち、酢酸緩衝液(0.05M、pH3.5)中にて酵素を5mg/mlアラビナンと共に20〜60℃にて処理してアラビナン分解活性を測定し、相対酵素活性を算出した。相対酵素活性と温度との関係を図3に示す。
図3から明らかなように、本酵素の至適温度は50℃であったが、約40〜60℃の範囲において高い活性を有していた。
(4) Optimal temperature (optimum temperature for action)
The optimum temperature (action optimum temperature) of α-L-arabinofuranosidase obtained in Example 1 was examined. That is, the enzyme was treated with 5 mg / ml arabinan at 20 to 60 ° C. in acetate buffer (0.05 M, pH 3.5), the arabinan degradation activity was measured, and the relative enzyme activity was calculated. The relationship between relative enzyme activity and temperature is shown in FIG.
As is apparent from FIG. 3, the optimum temperature of this enzyme was 50 ° C., but it had high activity in the range of about 40-60 ° C.
(5) 温度安定性
実施例1で得たα−L−アラビノフラノシダーゼの温度安定性を調べた。すなわち、酢酸緩衝液(0.05M、pH3.5)中にて酵素を20〜70℃にて24時間処理した後、これらを希釈し、酢酸緩衝液(0.05M、pH3.5)中にて5mg/mlアラビナンと共に37℃で処理してアラビナン分解活性を測定し、残存酵素活性を算出した。残存酵素活性と温度との関係を図4に示す。
図4から明らかなように、本酵素は、50℃以下の範囲で安定であった。
(5) Temperature stability The temperature stability of the α-L-arabinofuranosidase obtained in Example 1 was examined. That is, after the enzyme was treated in an acetate buffer (0.05 M, pH 3.5) for 24 hours at 20 to 70 ° C., these were diluted, and the acetate buffer (0.05 M, pH 3.5) was diluted. The arabinan degradation activity was measured by treating at 37 ° C. with 5 mg / ml arabinan, and the residual enzyme activity was calculated. The relationship between residual enzyme activity and temperature is shown in FIG.
As is apparent from FIG. 4, the enzyme was stable in the range of 50 ° C. or lower.
(6)分子量
実施例1で得たα−L−アラビノフラノシダーゼの分子量を決定するために、SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(12%ゲル)を行った。
その結果、α−L−アラビノフラノシダーゼの分子量は約57,000と算出された。
なお、この試験に用いた標準サンプルの分子量は、以下の第1表に示す通りである。
(6) Molecular weight In order to determine the molecular weight of α-L-arabinofuranosidase obtained in Example 1, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (12% gel) was performed.
As a result, the molecular weight of α-L-arabinofuranosidase was calculated to be about 57,000.
The molecular weight of the standard sample used in this test is as shown in Table 1 below.
(7)等電点
実施例1で得られたα−L−アラビノフラノシダーゼの等電点(pI)を決定するために、LKB両性等電点電気泳動装置を用いてポリアクリルアミドゲル等電点電気泳動を行った。なお、この試験に用いた標準サンプルの等電点は、以下の第2表に示す通りである。
その結果、α−L−アラビノフラノシダーゼの等電点はおよそ5.3〜5.5と算出された。
(7) Isoelectric point In order to determine the isoelectric point (pI) of α-L-arabinofuranosidase obtained in Example 1, polyacrylamide gel isoelectric using an LKB amphoteric isoelectric focusing device. Point electrophoresis was performed. The isoelectric points of the standard samples used in this test are as shown in Table 2 below.
As a result, the isoelectric point of α-L-arabinofuranosidase was calculated to be approximately 5.3 to 5.5.
(8)比活性
実施例1で得られたα−L−アラビノフラノシダーゼのアラビナン分解活性における比活性を調べた。すなわち、pH3.5、37℃で、5mg/mlアラビナン溶液に酵素を作用させ、1分間に1μmolの還元L−アラビノフラノースを生成する酵素量を1単位と定義した。
その結果、比活性は、約29単位/mgタンパク質であった。
(8) Specific activity The specific activity of the α-L-arabinofuranosidase obtained in Example 1 in the arabinan degradation activity was examined. That is, an enzyme was allowed to act on a 5 mg / ml arabinan solution at pH 3.5 and 37 ° C., and the amount of enzyme that produced 1 μmol of reduced L-arabinofuranose per minute was defined as 1 unit.
As a result, the specific activity was about 29 units / mg protein.
アクレモニウム・セルロリティカス由来α−L−アラビノフラノシダーゼ遺伝子の単離
(1)α−L−アラビノフラノシダーゼの部分アミノ酸配列の決定
実施例1で精製されたα−L−アラビノフラノシダーゼのタンパク質を、電気泳動システム(テフコ社製)と12%のポリアクリルアミドゲルを用い、電気泳動(Sodium Dodecyl sulfate−polyacrylamide gel electrophoresis(SDS−PAGE))した。SDS−PAGE後のポリアクリルアミドゲル中のタンパク質を、マルチフォーII(ファルマシアバイオテク社製)にて、添付のプロトコールに従い、ポリビニリデンジフルオライド膜(Immobilon−PSQ、ミリポア社製)に転写した。この膜をクーマシー・ブリリアント・ブルーR250(ナカライテスク社製)で染色した後、約50kDaのタンパク質がブロットされている部分を切り出した。
Isolation of α-L-arabinofuranosidase gene derived from Acremonium cellulolyticus (1) Determination of partial amino acid sequence of α-L-arabinofuranosidase α-L-arabinofurano purified in Example 1 Sidase protein was electrophoresed (Sodium Dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE)) using an electrophoresis system (Tefco) and 12% polyacrylamide gel. The protein in the polyacrylamide gel after SDS-PAGE was transferred to a polyvinylidene difluoride membrane (Immobilon- PSQ , manufactured by Millipore) using Multiphor II (manufactured by Pharmacia Biotech) according to the attached protocol. This membrane was stained with Coomassie Brilliant Blue R250 (manufactured by Nacalai Tesque), and then a portion where a protein of about 50 kDa was blotted was cut out.
N末端アミノ酸配列の決定は、プロテインシークエンサー Model 492(PEバイオシステムズ社製)を用い、添付のプロトコールに従って行った。その結果、N末端アミノ酸配列は、配列表の配列番号3に示される通りであることが明らかとなった。この配列に関してBLASTを用いてホモロジー検索を行ったところ、トリコデルマ・リーセイのα−L−アラビノフラノシダーゼと高い相同性を示した。 The N-terminal amino acid sequence was determined using a protein sequencer Model 492 (PE Biosystems) according to the attached protocol. As a result, it was revealed that the N-terminal amino acid sequence is as shown in SEQ ID NO: 3 in the sequence listing. When this sequence was subjected to homology search using BLAST, it showed high homology with Trichoderma reesei α-L-arabinofuranosidase.
一方、内部アミノ酸配列の決定は、以下のようにして実施した。
すなわち、まず、精製したタンパク質を凍結乾燥後、0.1M トリス塩酸緩衝液(pH9.0)に溶解した。タンパク質に対し1/100モル量のリシルエンドペプチダーゼ(和光純薬社製)を添加し、37℃にて48時間反応させた。同分解産物をModel172μプレパラティブHPLCシステム(PEアプライドバイオシステムズ社製)を用いてカラムクロマトグラフィー(カラム:C18 220×2.1mm、0.1%TFA、5% アセトニトリル〜0.085%TFA、35%アセトニトリルグラジェント)を行い、2種のペプチドを分取した。得られたペプチド断片のアミノ酸配列は、前述のプロテインシークエンサーにより決定した。
その結果、内部アミノ酸配列として、配列表の配列番号4及び配列番号5のそれぞれに示されるアミノ酸配列が含まれることが明らかとなった。
On the other hand, the internal amino acid sequence was determined as follows.
That is, first, the purified protein was lyophilized and then dissolved in 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 9.0). A 1/100 molar amount of lysyl endopeptidase (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the protein and reacted at 37 ° C. for 48 hours. The degradation product was subjected to column chromatography (column: C18 220 × 2.1 mm, 0.1% TFA, 5% acetonitrile to 0.085% TFA, 35) using a Model 172 μ preparative HPLC system (manufactured by PE Applied Biosystems). % Acetonitrile gradient), and two kinds of peptides were separated. The amino acid sequence of the obtained peptide fragment was determined by the aforementioned protein sequencer.
As a result, it was revealed that the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 5 in the sequence listing were included as internal amino acid sequences.
(2)ゲノムDNAの単離
アクレモニウム・セルロリティカスY−94株(FERM BP−5826)を(S)培地(2%ブイヨン、0.5%イーストエキス、及び2%グルコース)で30℃にて2日間培養し、遠心分離により菌体を回収した。得られた菌体を液体窒素で凍結後、乳鉢と乳棒を用いて磨砕した。この磨砕された菌体からISOPLANT(ニッポンジーン社製)により、添付のプロトコールに従いゲノムDNAを単離した。
(2) Isolation of genomic DNA Acremonium cellulolyticus strain Y-94 (FERM BP-5826) was heated to 30 ° C. with (S) medium (2% broth, 0.5% yeast extract, and 2% glucose). The cells were cultured for 2 days, and the cells were collected by centrifugation. The obtained microbial cells were frozen with liquid nitrogen and ground using a mortar and pestle. Genomic DNA was isolated from the ground cells by ISOPLANT (Nippon Gene) according to the attached protocol.
(3)α−L−アラビノフラノシダーゼのDNA断片の単離
精製されたα−L−アラビノフラノシダーゼの、前記(1)で決定された部分アミノ酸配列をもとに、それぞれ配列表の配列番号6及び配列番号7に示される塩基配列からなる2つのプライマーを合成した。これらのプライマーを用い、アクレモニウム・セルロリティカスY−94株から単離したゲノムDNAを鋳型としてPCRを行った。
PCRは、50μlの反応液中、ゲノムDNA50ngを鋳型とし、1.25unitのExTaq DNAポリメラーゼ(宝酒造社製)、添付のバッファー、dNTP Mixture及び10μMの上記プライマーを用い、94℃−3分間、(94℃−1分間、42℃−1分間、72℃−45秒間)×30回、72℃−3分間の条件で反応を行った。この反応により約560bpのDNA断片が増幅し、このDNA断片をpT7 Blue(ストラタジーン社製)ベクターに挿入した。
このようにしてクローニングされたDNA断片の塩基配列の決定は、DNA Sequencing Kit dRhodamine Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction(パーキンエルマー社製)とABI PRISM 310 Genetic Analyzer(パーキンエルマー社製)を用いて、添付のプロトコールに従って行った。
その結果、単離したDNA断片の塩基配列は、糸状菌のα−L−アラビノフラノシダーゼ遺伝子と相同性を示し、目的とするα−L−アラビノフラノシダーゼをコードする遺伝子の一部であることが明らかとなった。
(3) Isolation of DNA fragment of α-L-arabinofuranosidase Based on the partial amino acid sequence determined in (1) above of purified α-L-arabinofuranosidase, Two primers having the base sequences shown in SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7 were synthesized. Using these primers, PCR was carried out using genomic DNA isolated from Acremonium cellulolyticus strain Y-94 as a template.
In PCR, 50 ng of genomic DNA was used as a template, 50 ng of genomic DNA as a template, 1.25 units of ExTaq DNA polymerase (Takara Shuzo), attached buffer, dNTP Mixture, and 10 μM of the above primers at 94 ° C. for 3 minutes (94 The reaction was performed under the conditions of 30 ° C. for 1 minute, 42 ° C. for 1 minute, 72 ° C. for 45 seconds) × 72 times for 3 minutes. By this reaction, a DNA fragment of about 560 bp was amplified, and this DNA fragment was inserted into a pT7 Blue (Stratagene) vector.
The base sequence of the DNA fragment thus cloned was determined using a DNA Sequencing Kit dRhodamine Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction (manufactured by PerkinElmer) and an ABI PRISM 310 Genetic Analyzer (manufactured by PerkinElmer). Went according to.
As a result, the base sequence of the isolated DNA fragment is homologous to the α-L-arabinofuranosidase gene of the filamentous fungus, and is part of the gene encoding the desired α-L-arabinofuranosidase. It became clear that there was.
(4)mRNAの単離とcDNAライブラリーの作製
アクレモニウム・セルロリティカスY−94株を、セルラーゼ誘導培地(4%セルロース、1%バクトペプトン、0.6%硝酸カリウム、0.2%尿素、0.16%塩化カリウム、0.12%硫酸マグネシウム、1.2%燐酸一カリウム、0.001%硫酸亜鉛、0.001%硫酸マンガン及び0.001%硫酸銅(pH4.0))で32℃にて4日間培養し、遠心分離により菌体を回収した。得られた菌体を液体窒素で凍結後、乳鉢と乳棒を用いて磨砕した。この磨砕された菌体からISOGEN(ニッポンジーン社製)により、添付のプロトコールに従い全RNAを単離した。
さらに全RNAから、mRNA Purification Kit(ファルマシア社製)により、添付のプロトコールに従い、mRNAを精製した。
(4) Isolation of mRNA and preparation of cDNA library Acremonium cerulolyticus Y-94 strain was obtained from cellulase induction medium (4% cellulose, 1% bactopeptone, 0.6% potassium nitrate, 0.2% urea, 32 with 0.16% potassium chloride, 0.12% magnesium sulfate, 1.2% monopotassium phosphate, 0.001% zinc sulfate, 0.001% manganese sulfate and 0.001% copper sulfate (pH 4.0)) The cells were cultured at 4 ° C. for 4 days, and the cells were collected by centrifugation. The obtained microbial cells were frozen with liquid nitrogen and ground using a mortar and pestle. Total RNA was isolated from the ground cells by ISOGEN (Nippon Gene) according to the attached protocol.
Furthermore, mRNA was purified from the total RNA using mRNA Purification Kit (Pharmacia) according to the attached protocol.
こうして得られたmRNAから、TimeSaver cDNA Synthesis Kit(ファルマシア社製)により、添付のプロトコールに従い、cDNAを合成した。このcDNAをファージベクターのLambda ZAP II(ストラタジーン社製)に挿入した。
このようにして作製された組換えファージベクターについて、Gigapack III Gold Packaging Extract(ストラタジーン社製)により、添付のマニュアルに従ってin vitroパッケージングを行った。その後、この組換えファージを大腸菌XL1−Blue MRF´株に感染させ、プレートにて培養しプラークを形成させた。このようにして作製したcDNAライブラリーは、5.5×105plaque forming unitsであった。
さらに、このcDNAライブラリーを、Lambda ZAP IIに添付のプロトコールに従い増幅した。この増幅したcDNAライブラリー中の組換えファージを大腸菌XL1−Blue MRF´株に感染させ、プレートにて培養しプラークを形成させた。
From the thus obtained mRNA, cDNA was synthesized by Time Saver cDNA Synthesis Kit (Pharmacia) according to the attached protocol. This cDNA was inserted into a phage vector Lambda ZAP II (Stratagene).
The recombinant phage vector thus prepared was subjected to in vitro packaging using Gigapack III Gold Packaging Extract (Stratagene) according to the attached manual. Thereafter, this recombinant phage was infected with E. coli XL1-Blue MRF 'strain and cultured on a plate to form a plaque. The cDNA library thus prepared was 5.5 × 10 5 plaque forming units.
Furthermore, this cDNA library was amplified according to the protocol attached to Lambda ZAP II. Recombinant phage in the amplified cDNA library was infected with E. coli XL1-Blue MRF 'strain and cultured on a plate to form plaques.
(5)α−L−アラビノフラノシダーゼ遺伝子の単離
プラークの形成されたプレート上に、Hybond−N+メンブレン(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)をのせ、プラークを付着させた。このメンブレンをアルカリ処理し、メンブレン上の組換えファージDNAを1本鎖に変性しメンブレンに吸着させた。こうして作製したメンブレンとPCRにより増幅したα−L−アラビノフラノシダーゼ遺伝子のDNA断片をプローブとして用い、ECL direct nucleic acid labelling and detection systems(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)により、添付のプロトコールに従って、スクリーニングを行った。このようにして選抜した陽性クローンからプラスミドベクターpBluescript SK(−)へのin vivo excisionは、Lambda ZAP IIに添付のプロトコールに従い実施した。
(5) Isolation of α-L-arabinofuranosidase gene A Hybond-N + membrane (manufactured by Amersham Pharmacia Biotech) was placed on the plaque-formed plate to attach the plaque. The membrane was treated with alkali, and the recombinant phage DNA on the membrane was denatured into a single strand and adsorbed on the membrane. Using the thus prepared membrane and the DNA fragment of the α-L-arabinofuranosidase gene amplified by PCR as a probe, screening was performed by ECL direct nucleic acid labeling and detection systems (manufactured by Amersham Pharmacia Biotech) according to the attached protocol. went. In this way, the selected plasmid vector pBluescript SK from the positive clones (-) in vivo excision of the was performed according to the protocol attached to the Lambda ZAP II.
プラスミドベクター中のα−L−アラビノフラノシダーゼcDNAの塩基配列の決定は、pBluescript SK(−)のマルチクローニングサイト近傍のシークエンス用プライマー、又は解析された塩基配列を元に作製したプライマーを用い、DNA Sequencing Kit dRhodamine Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction(PEバイオシステムズ社製)とABI PRISM 310 Genetic Analyzer(PEバイオシステムズ社製)を用いて、添付のプロトコールに従って行った。
このようにしてアクレモニウム・セルロリティカスのα−L−アラビノフラノシダーゼcDNAの1685bpの塩基配列を決定した。本cDNAは1524bpの塩基配列(配列番号2)からなる1個のORFを含み、約50kDaのタンパク質(配列番号1)をコードすることが明らかとなった。
このORFから予測されるタンパク質に関してBLASTを用いてホモロジー検索を行ったところ、アクレモニウム・セルロリティカスのα−L−アラビノフラノシダーゼは、トリコデルマ・リーセイのα−L−α−L−アラビノフラノシダーゼ(Q92455)に最も高い相同性(79%)を示していた。
Determination of the base sequence of α-L-arabinofuranosidase cDNA in the plasmid vector uses a primer for sequencing near the multiple cloning site of pBluescript SK (−), or a primer prepared based on the analyzed base sequence, DNA Sequencing Kit dRhodamine Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction (PE Biosystems) and ABI PRISM 310 Genetic Analyzer (PE Biosystems) were used according to the attached protocol.
In this way, the base sequence of 1685 bp of the α-L-arabinofuranosidase cDNA of Acremonium cellulolyticus was determined. This cDNA contained one ORF consisting of a 1524 bp nucleotide sequence (SEQ ID NO: 2), and was found to encode a protein (SEQ ID NO: 1) of about 50 kDa.
When homology search was performed using BLAST for the protein predicted from this ORF, α-L-arabinofuranosidase of Acremonium cellulolyticus was found to be α-L-α-L-arabino of Trichoderma reesei. It showed the highest homology (79%) to furanosidase (Q92455).
アクレモニウム・セルロリティカス由来α−L−アラビノフラノシダーゼ遺伝子の過剰発現
(1)α−L−アラビノフラノシダーゼ遺伝子発現用の組換えベクターの作製
α−L−アラビノフラノシダーゼcDNAの挿入されたプラスミドを鋳型とし、それぞれ配列表の配列番号8及び配列番号9記載の塩基配列からなる2つのプライマーを用いてPCRを行った。PCRは、50μlの反応液中、1.25unitのExTaq DNAポリメラーゼ(宝酒造社製)、添付のバッファーとdNTP Mixture、100ngプラスミドDNA及び1μMの上記プライマーを用い、94℃−3分間、(94℃−30秒間、48℃−30秒間、72℃−1分間)×30回、72℃−3分間の条件で反応を行った。
こうして得られたDNA断片をpT7Blue(ストラタジーン社製)に挿入し、pABFを作製した。
Overexpression of α-L-arabinofuranosidase gene derived from Acremonium cellulolyticus (1) Preparation of recombinant vector for expression of α-L-arabinofuranosidase gene Insertion of α-L-arabinofuranosidase cDNA PCR was performed using the resulting plasmid as a template and two primers each having a base sequence described in SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 in the sequence listing. PCR was carried out at 94 ° C. for 3 minutes using 94 μl of ExTaq DNA polymerase (Takara Shuzo), attached buffer and dNTP Mixture, 100 ng plasmid DNA and 1 μM of the above primers in 50 μl of the reaction solution. The reaction was carried out under the conditions of 30 seconds, 48 ° C.-30 seconds, 72 ° C.-1 minute) × 30 times, 72 ° C.-3 minutes.
The DNA fragment thus obtained was inserted into pT7Blue (manufactured by Stratagene) to prepare pABF.
このようにして得られたアラビノフラノシダーゼのコード域を含むプラスミドベクターpABFで形質転換された大腸菌(JM109)は、FERM P−18243の受託番号のもと、日本国茨城県つくば市中央第6の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寄託されている。
pABFをStu IとSph Iで切断し、これを特開2001−17180号公報に記載されているpCBHEX/DtR2のHpa IとSph Iの間に挿入し、タンパク質発現用プラスミドpCBHEX/DtR2/ABFを作製した。
The thus obtained Escherichia coli (JM109) transformed with the plasmid vector pABF containing the coding region of arabinofuranosidase was the sixth in Tsukuba City, Ibaraki Prefecture, Japan under the accession number of FERM P-18243. Of the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST).
pABF was cleaved with Stu I and Sph I, and this was inserted between Hpa I and Sph I of pCBHEX / DtR2 described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-17180, and a protein expression plasmid pCBHEX / DtR2 / ABF was inserted. Produced.
(2)α−L−アラビノフラノシダーゼ遺伝子の宿主への導入
アクレモニウム・セルロリティカスY−94株を、(S)培地で30℃にて16時間培養し、3500rpm、10分間遠心することにより集菌した。得られた菌体を0.5M シュークロースで洗浄し、0.45μmのフィルターで濾過したプロトプラスト化酵素溶液(10mg/ml キチナーゼ、10mg/ml ザイモリアーゼ、30mg/ml β−グルクロニダーゼ及び0.5M シュークロース)に懸濁した。30℃で60分〜90分間振盪し、菌糸をプロトプラスト化させた。脱脂綿によりこの懸濁液を濾過した後、2500rpm、10分間遠心してプロトプラストを回収し、SUTCバッファー(0.5M シュークロース、10mM 塩化カルシウム及び10mM トリス−塩酸(pH7.5))で洗浄した。
以上のようにして調製したプロトプラストを1mlのSUTCバッファーに懸濁し、この100μlに対し10μgのDNA溶液(10μl)を加え、氷上に5分間静置した。次に、400μlのPEG溶液(60%PEG4000、10mM 塩化カルシウム及び10mM トリス−塩酸(pH7.5))を加え、氷中に20分間静置した後、10mlのSUTCバッファーを加え、2500rpm、10分間遠心した。遠心分離したプロトプラストを1mlのSUTCバッファーに懸濁した後、4000rpmで5分間遠心して、最終的に100μlのSUTCバッファーに懸濁した。
(2) Introduction of α-L-arabinofuranosidase gene into host Acremonium cellulolyticus strain Y-94 is cultured in (S) medium at 30 ° C. for 16 hours and centrifuged at 3500 rpm for 10 minutes. Bacteria were collected. The obtained bacterial cells were washed with 0.5 M sucrose and filtered through a 0.45 μm filter (10 mg / ml chitinase, 10 mg / ml zymolyase, 30 mg / ml β-glucuronidase and 0.5 M sucrose). ). The mycelium was protoplasted by shaking at 30 ° C. for 60 to 90 minutes. The suspension was filtered with absorbent cotton, and centrifuged at 2500 rpm for 10 minutes to recover protoplasts and washed with SUTC buffer (0.5 M sucrose, 10 mM calcium chloride and 10 mM Tris-HCl (pH 7.5)).
The protoplasts prepared as described above were suspended in 1 ml of SUTC buffer, 10 μg of DNA solution (10 μl) was added to 100 μl of this, and left on ice for 5 minutes. Next, 400 μl of a PEG solution (60
以上の処理をしたプロトプラストを、ハイグロマイシンB(500μg/ml)添加(A)培地(3.9%ポテトデキストロース寒天培地(日水製薬社製)、17.1%シュークロース)上に、(A)軟寒天とともに重層し、30℃、5〜9日間培養後、形成したコロニーを形質転換体とした。 Protoplasts treated as described above were added to (A) medium (3.9% potato dextrose agar medium (Nissui Pharmaceutical Co., Ltd., 17.1% sucrose)) supplemented with hygromycin B (500 μg / ml). ) Overlaid with soft agar and cultured at 30 ° C. for 5 to 9 days. The formed colony was used as a transformant.
(3)アクレモニウム・セルロリティカス形質転換体におけるα−L−アラビノフラノシダーゼの発現と酵素活性の測定
ハイグロマイシンBに対する耐性度の高いもの2株(形質転換体1(AA−1)及び形質転換体2(AA−5))をセルラーゼ誘導培地で培養した。培養上清をSDS−PAGEにより解析した。その結果を図5に示す。尚、図5中、上段のマーカーは、左側から分子量マーカー、親株の結果、形質転換体1の結果、形質転換体2の結果、及び分子量マーカーをそれぞれ示す。右側の数字は分子量を、左側の矢印はα−L−アラビノフラノシダーゼのバンド部分を示す。
図5から明らかなように、形質転換体は、親株よりもα−L−アラビノフラノシダーゼ分泌量が向上していた。
また、1mlの培養上清あたりのα−L−アラビノフラノシダーゼ活性(u/ml)を、表3に示す。
(3) Expression of α-L-arabinofuranosidase and measurement of enzyme activity in Acremonium cellulolyticus transformants Two strains having high resistance to hygromycin B (transformant 1 (AA-1) and Transformant 2 (AA-5)) was cultured in a cellulase induction medium. The culture supernatant was analyzed by SDS-PAGE. The result is shown in FIG. In FIG. 5, the upper marker indicates the molecular weight marker, the result of the parent strain, the result of the transformant 1, the result of the
As is apparent from FIG. 5, the transformant had a higher α-L-arabinofuranosidase secretion amount than the parent strain.
In addition, Table 3 shows α-L-arabinofuranosidase activity (u / ml) per 1 ml of culture supernatant.
表3から明らかなように、形質転換体は、親株よりも高い活性を示し、特に形質転換体1は、親株の約2.5倍の比活性を示した。 As is apparent from Table 3, the transformant showed higher activity than the parent strain, and in particular, transformant 1 showed a specific activity about 2.5 times that of the parent strain.
ビートパルプを分解することによるL−アラビノース製造方法
(1) ビートパルプの酵素分解
ビートパルプ750gを15Lの水に懸濁した後、酵素組成物7.5gを添加し、50℃で24時間攪拌しながら反応した。反応終了後、反応液を濾布遠心分離器(濾布400mesh)にて分離し、水溶性画分を得た。この水溶性画分をろ過することによりL−アラビノースを含む清澄な溶液12Lを得た。この溶液中の糖の分析を高速液体クロマトグラフィーにより行った。分析の条件としては、分析用カラムとしてShodex社製SUGAR SPO810(2本連結)を用い、カラム温度80℃、流速0.8mL/minとし、超純水で溶出を行った。糖の検出はエバポレイティブ光散乱検出法(SEDEX社)により行い、標準品の定量値からL−アラビノースの含量を求めた。上記の反応後の溶液を分析した結果、12L中に45.6gのL−アラビノースが蓄積していた。
L-arabinose production method by decomposing beet pulp (1) Enzymatic decomposition of beet pulp After 750 g of beet pulp was suspended in 15 L of water, 7.5 g of enzyme composition was added and stirred at 50 ° C. for 24 hours. Reacted. After completion of the reaction, the reaction solution was separated with a filter cloth centrifuge (filter cloth 400 mesh) to obtain a water-soluble fraction. By filtering this water-soluble fraction, 12 L of a clear solution containing L-arabinose was obtained. The sugar in this solution was analyzed by high performance liquid chromatography. As analysis conditions, Shodex SUGAR SPO810 (two-linked) was used as an analytical column, the column temperature was 80 ° C., the flow rate was 0.8 mL / min, and elution was performed with ultrapure water. The sugar was detected by an evaporative light scattering detection method (SEDEX), and the content of L-arabinose was determined from the quantitative value of the standard product. As a result of analyzing the solution after the above reaction, 45.6 g of L-arabinose was accumulated in 12 L.
(2) クロマトグラフィーによるL−アラビノース画分の精製
上記溶液に粉末活性炭(武田薬品社製、商品名白鷺FA)1.5gを加えて55℃で1時間撹拌し、No.2ろ紙にてろ過した。ろ液を減圧下で加熱濃縮し、Brix37.6の濃縮液を得た。この溶液をクロマトグラフィーを用いて分離精製し、L−アラビノース画分を得た。クロマトグラフィーの条件としては、イオン交換樹脂(オルガノ社製FX1080、Ca2+型、ベッドボリューム1.8L)を用いて水で溶出した。精製したL−アラビノース画分はL−アラビノース13.7g(純度73.7%、固形分当たり)であった。
(2) Purification of L-arabinose fraction by chromatography 1.5 g of powdered activated carbon (manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd., trade name Hakuho FA) was added to the above solution and stirred at 55 ° C. for 1 hour. It filtered with 2 filter papers. The filtrate was heated and concentrated under reduced pressure to obtain a concentrated solution of Brix 37.6. This solution was separated and purified using chromatography to obtain an L-arabinose fraction. As chromatography conditions, an ion exchange resin (FX1080 manufactured by Organo Corporation, Ca 2+ type, bed volume 1.8 L) was used for elution with water. The purified L-arabinose fraction was 13.7 g L-arabinose (purity 73.7%, per solid).
(3) L−アラビノースの結晶化
上記L−アラビノース画分を減圧下で加熱濃縮(70℃)しBrix60となるまで濃縮した。この濃縮液に少量の結晶L−アラビノースを添加し、70℃から4℃に冷却した。この溶液をろ過することにより、10.1gの結晶L−アラビノース(純度99.9%以上)を得た。
(3) Crystallization of L-arabinose The L-arabinose fraction was concentrated by heating (70 ° C.) under reduced pressure until Brix60 was obtained. A small amount of crystalline L-arabinose was added to the concentrate and cooled to 70 to 4 ° C. By filtering this solution, 10.1 g of crystalline L-arabinose (purity 99.9% or more) was obtained.
本発明により、アクレモニウム属微生物由来の新規α−L−アラビノフラノシダーゼ、該酵素をコードする遺伝子、該遺伝子を含む発現ベクター、及び該発現ベクターで形質転換された宿主細胞が提供される。また、新規α−L−アラビノフラノシダーゼの効率的な製造方法も提供される。
さらに、このα−L−アラビノフラノシダーゼまたは該酵素を包含する酵素組成物を植物又は植物由来物の加工などに利用する技術も提供され、飼料分野や食品分野、L−アラビノースの製造など様々な用途での利用が期待される。
The present invention provides a novel α-L-arabinofuranosidase derived from an Acremonium microorganism, a gene encoding the enzyme, an expression vector containing the gene, and a host cell transformed with the expression vector. An efficient method for producing a novel α-L-arabinofuranosidase is also provided.
Furthermore, there is also provided a technique for utilizing this α-L-arabinofuranosidase or an enzyme composition containing the enzyme for processing of plants or plant-derived materials, and various methods such as feed field, food field, and production of L-arabinose. Use in various applications is expected.
図5中、上段は各列の意味を示し、左側から分子量マーカー、親株の結果、形質転換体1の結果、形質転換体2の結果、及び分子量マーカーをそれぞれ示す。右側の数字は分子量を、左側の矢印はα−L−アラビノフラノシダーゼのバンド部分を示す。
In FIG. 5, the upper row shows the meaning of each column, and shows the molecular weight marker, the parent strain result, the transformant 1 result, the
Claims (29)
(a)基質特異性及び作用特性:α−L−アラビノフラノシル残基を加水分解する。
(b)分子量:57,000(SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(c)等電点:5.3〜5.5(等電点ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(d)至適pH:pH3〜4である。
(e)安定pH範囲:pH2〜7.5の範囲で安定であり、pH1.5〜2の範囲においても高い活性を保持している。
(f)作用最適温度:50℃である。
(g)温度安定性:50℃以下の範囲で安定である。 An α-L-arabinofuranosidase derived from an Acremonium microorganism and having the following characteristics.
(A) Substrate specificity and action characteristics: Hydrolyze α-L-arabinofuranosyl residue.
(B) Molecular weight: 57,000 (by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis)
(C) Isoelectric point: 5.3 to 5.5 (by isoelectric polyacrylamide gel electrophoresis)
(D) Optimal pH: pH 3-4.
(E) Stable pH range: Stable in the range of pH 2 to 7.5, and high activity is maintained even in the range of pH 1.5 to 2.
(F) Optimum temperature of action: 50 ° C.
(G) Temperature stability: stable in the range of 50 ° C. or less.
(a)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の残基からなるタンパク質。
(b)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の残基、及び、配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち−26〜−1番目の配列部分の一部又は全部、からなるタンパク質。
(c)上記(a)又は(b)のタンパク質を構成するアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸の付加、挿入、削除、欠失、又は置換が生じた改変タンパク質であり、かつ下記の特性(イ)〜(ト)を有するタンパク質。
(イ)基質特異性及び作用特性:α−L−アラビノフラノシル残基を加水分解する。
(ロ)分子量:57,000(SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(ハ)等電点:5.3〜5.5(等電点ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(ニ)至適pH:pH3〜4である。
(ホ)安定pH範囲:pH2〜7.5の範囲で安定であり、pH1.5〜2の範囲においても高い活性を保持している。
(ヘ)作用最適温度:50℃である。
(ト)温度安定性:50℃以下の範囲で安定である。 A protein represented by the following (a), (b) or (c).
(A) A protein consisting of residues 1 to 481 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.
(B) One to 481 residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing , and one of the -26 to -1 sequence portions in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing part or the whole, consisting of the protein.
(C) A modified protein in which addition, insertion, deletion, deletion, or substitution of one to several amino acids has occurred in the amino acid sequence constituting the protein of the above (a) or (b), and the following characteristics A protein having (i) to (g) .
(A) Substrate specificity and action characteristics: Hydrolyze α-L-arabinofuranosyl residue.
(B) Molecular weight: 57,000 (by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis)
(C) Isoelectric point: 5.3 to 5.5 (by isoelectric polyacrylamide gel electrophoresis)
(D) Optimal pH: pH 3-4.
(E) Stable pH range: It is stable in the range of pH 2 to 7.5 and retains high activity even in the range of pH 1.5 to 2.
(F) Optimum temperature of action: 50 ° C.
(G) Temperature stability: Stable within a range of 50 ° C. or less.
(a)配列表の配列番号2で示される塩基配列からなるDNA。
(b)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の残基からなるタンパク質をコードするDNA。
(c)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の残基、及び、配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち−26〜−1番目の配列部分の一部又は全部、からなるタンパク質をコードするDNA。
(d)上記(b)又は(c)のタンパク質を構成するアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸の付加、挿入、削除、欠失、又は置換が生じた改変タンパク質であり、かつ下記の特性(イ)〜(ト)を有するタンパク質をコードするDNA。
(イ)基質特異性及び作用特性:α−L−アラビノフラノシル残基を加水分解する。
(ロ)分子量:57,000(SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(ハ)等電点:5.3〜5.5(等電点ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(ニ)至適pH:pH3〜4である。
(ホ)安定pH範囲:pH2〜7.5の範囲で安定であり、pH1.5〜2の範囲においても高い活性を保持している。
(ヘ)作用最適温度:50℃である。
(ト)温度安定性:50℃以下の範囲で安定である。 A gene comprising DNA represented by the following (a) to (d) .
(A) DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 in the sequence listing.
(B) DNA encoding a protein consisting of residues 1 to 481 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing.
(C) Residues 1 to 481 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing and one of the sequence portions from -26 to -1 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing DNA encoding a protein consisting of part or all.
(D) A modified protein in which addition, insertion, deletion, deletion, or substitution of one to several amino acids has occurred in the amino acid sequence constituting the protein of (b) or (c) , and has the following characteristics: DNA encoding a protein having (i) to (g) .
(A) Substrate specificity and action characteristics: Hydrolyze α-L-arabinofuranosyl residue.
(B) Molecular weight: 57,000 (by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis)
(C) Isoelectric point: 5.3 to 5.5 (by isoelectric polyacrylamide gel electrophoresis)
(D) Optimal pH: pH 3-4.
(E) Stable pH range: It is stable in the range of pH 2 to 7.5 and retains high activity even in the range of pH 1.5 to 2.
(F) Optimum temperature of action: 50 ° C.
(G) Temperature stability: Stable within a range of 50 ° C. or less.
(a)配列表の配列番号2で示される塩基配列。
(b)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の残基からなるタンパク質をコードする塩基配列。
(c)配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1〜481番目の残基、及び、配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち−26〜−1番目の配列部分の一部又は全部、からなるタンパク質をコードする塩基配列。
(d)上記(b)又は(c)のタンパク質を構成するアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸の付加、挿入、削除、欠失、又は置換が生じた改変タンパク質であり、かつ下記の特性(イ)〜(ト)を有するタンパク質をコードする塩基配列。
(イ)基質特異性及び作用特性:α−L−アラビノフラノシル残基を加水分解する。
(ロ)分子量:57,000(SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(ハ)等電点:5.3〜5.5(等電点ポリアクリルアミドゲル電気泳動による)
(ニ)至適pH:pH3〜4である。
(ホ)安定pH範囲:pH2〜7.5の範囲で安定であり、pH1.5〜2の範囲においても高い活性を保持している。
(ヘ)作用最適温度:50℃である。
(ト)温度安定性:50℃以下の範囲で安定である。 A nucleic acid construct comprising a base sequence represented by the following (a) to (d) .
(A) The base sequence shown by sequence number 2 of a sequence table.
(B) A base sequence encoding a protein consisting of residues 1 to 481 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing.
(C) Residues 1 to 481 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing and one of the sequence portions from -26 to -1 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing A base sequence encoding a protein consisting of part or all.
(D) A modified protein in which addition, insertion, deletion, deletion, or substitution of one to several amino acids has occurred in the amino acid sequence constituting the protein of (b) or (c) , and has the following characteristics: A base sequence encoding a protein having (i) to (g) .
(A) Substrate specificity and action characteristics: Hydrolyze α-L-arabinofuranosyl residue.
(B) Molecular weight: 57,000 (by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis)
(C) Isoelectric point: 5.3 to 5.5 (by isoelectric polyacrylamide gel electrophoresis)
(D) Optimal pH: pH 3-4.
(E) Stable pH range: It is stable in the range of pH 2 to 7.5 and retains high activity even in the range of pH 1.5 to 2.
(F) Optimum temperature of action: 50 ° C.
(G) Temperature stability: Stable within a range of 50 ° C. or less.
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