JP7208762B2 - A novel arabinofuranosidase - Google Patents

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Description

本発明は、新規なアラビノフラノシダーゼに関する。 The present invention relates to novel arabinofuranosidases.

近年、作物や木材の収穫後の残渣等、農業生産の副産物として生じるセルロース系バイオマスの利用に対する研究開発が注目されている。セルロース系バイオマス(以下バイオマスと記載)は,セルロース,ヘミセルロース及びリグニンから構成されており、これら3成分は強固に絡み合っている。これら3成分のうち、セルロース及びヘミセルロースの分解産物である糖はエタノールや化成品の原料となる。 In recent years, attention has been focused on research and development on the use of cellulosic biomass, which is produced as a by-product of agricultural production, such as post-harvest residues of crops and wood. Cellulosic biomass (hereinafter referred to as biomass) is composed of cellulose, hemicellulose and lignin, and these three components are strongly intertwined. Among these three components, sugar, which is a decomposition product of cellulose and hemicellulose, is used as a raw material for ethanol and chemical products.

セルロースはグルコースがβ-1,4結合でつながった多糖であり、ヘミセルロースはグルコース以外のヘテロ多糖であり,ヘミセルロースの中に最も豊富に存在するアラビノキシランは,主にキシロースがβ-1,4結合でつながったキシラン骨格に側鎖としてアラビノースやガラクトース,グルクロン酸,フェルラ酸等が結合している。セルロース及びヘミセルロースを分解する酵素はセルラーゼ及びヘミセルラーゼであり、バイオマス糖化酵素と総称されている。 Cellulose is a polysaccharide in which glucose is linked by β-1,4 bonds, hemicellulose is a heteropolysaccharide other than glucose, and arabinoxylan, which is the most abundant in hemicellulose, is mainly composed of xylose by β-1,4 bonds. Arabinose, galactose, glucuronic acid, ferulic acid, etc. are bound to the connected xylan skeleton as side chains. Enzymes that degrade cellulose and hemicellulose are cellulase and hemicellulase, and are collectively referred to as biomass saccharifying enzymes.

バイオマスは複雑に絡み合った構造をとっているため、分解されにくい。セルロースやヘミセルロースを効率よく分解するにはセルラーゼ及びヘミセルラーゼが共に必須であり、酵素の種類や組成が大きく影響するため、糖化酵素の開発は重要課題である。 Biomass has a complexly entwined structure, which makes it difficult to decompose. Both cellulase and hemicellulase are essential for efficiently degrading cellulose and hemicellulose, and the type and composition of the enzyme have a great influence, so the development of saccharifying enzymes is an important issue.

バイオマスの分解を向上するため、セルラーゼにTrichoderma reesei由来のキシラナーゼやアラビノフラノシダーゼ等のヘミセルラーゼが添加された酵素組成物が開発されている(特許文献1)。またPenicillium sp.の高いキシラナーゼ活性を有するキシラナーゼが添加された酵素粗組成が開発されている(特許文献2)。 In order to improve biomass decomposition, an enzyme composition has been developed in which hemicellulase such as xylanase derived from Trichoderma reesei or arabinofuranosidase is added to cellulase (Patent Document 1). Also Penicillium sp. A crude enzyme composition containing a xylanase having a high xylanase activity has been developed (Patent Document 2).

糖質加水分解酵素(glycoside hydrolase;GH)であるα-L-アラビノフラノシダーゼは、α-1,2又はα-1,3又はα-1,5結合したアラビノース側鎖を非還元末端側から加水分解でき、そしてEC3.2.1.55に分類される。また、アミノ酸配列の相同性に基づく分類では、GH43,51,54,62に分類されている。
例えば、非特許文献1には、ペニシリウムカプスラタム(Penicillium copsulatum)から64.5kDa及び62.7kDaのα-L-アラビノフラノシダーゼについてその特性が開示され、また、特許文献3には、Aspergillus niger由来のα-L-アラビノフラノシダーゼ及びそのアミノ酸配列が開示されている。
α-L-arabinofuranosidase, which is a glycoside hydrolase (GH), converts α-1,2 or α-1,3 or α-1,5-linked arabinose side chains to the non-reducing terminal side. and is classified under EC 3.2.1.55. It is also classified as GH43, 51, 54, and 62 in the classification based on amino acid sequence homology.
For example, Non-Patent Document 1 discloses the properties of α-L-arabinofuranosidase of 64.5 kDa and 62.7 kDa from Penicillium copsulatum, and Patent Document 3 discloses Aspergillus α-L-arabinofuranosidase from B. niger and its amino acid sequence are disclosed.

しかしながら、従来のアラビノフラノシダーゼは、バイオマスを糖化し得る、糖化酵素としては満足できるものではなかった。 However, conventional arabinofuranosidases are not satisfactory as saccharifying enzymes capable of saccharifying biomass.

特表2011-515089号公報Japanese Patent Publication No. 2011-515089 特開2017-12006号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-12006 国際公開第2006/125438号WO2006/125438

Appl. Environ. Microbiol.,1996,62,168-173Appl. Environ. Microbiol., 1996, 62, 168-173

本発明は、効率的にバイオマスを糖化することができる、新規アラビノフラノシダーゼを提供することに関する。 The present invention relates to providing a novel arabinofuranosidase capable of efficiently saccharifying biomass.

本発明者らは、優れたアラビノフラノシダーゼ活性を有すると共に、アラビノキシラン分解活性が高い新規アラビノフラノシダーゼを見出し、当該アラビノフラノシダーゼを用いることによりバイオマスの糖化を効率よく行うことができることを見出した。 The present inventors have found a novel arabinofuranosidase that has excellent arabinofuranosidase activity and high arabinoxylan-degrading activity, and that biomass can be efficiently saccharified by using this arabinofuranosidase. Found it.

すなわち、本発明は、下記1)~7)に係るものである。
1)下記(a)~(d)から選ばれるアミノ酸配列からなり、且つアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質:
(a)配列番号2で示されるアミノ酸配列;
(b)配列番号2の1番から301番で示されるアミノ酸配列;
(c)(a)又は(b)で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列;
(d)(a)又は(b)で示されるアミノ酸配列において、1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列。
2)1)の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ポリヌクレオチド。
3)2)のポリヌクレオチドを含むベクター。
4)2)のポリヌクレオチド、又は3)のベクターを宿主に導入することを含む、形質転換体の製造方法。
5)2)のポリヌクレオチド、又は3)のベクターを導入された形質転換体。
6)1)のアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質を含有するバイオマス糖化剤。
7)1)のアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質、又は6)のバイオマス糖化剤を用いる、バイオマスからの糖の製造方法。
That is, the present invention relates to the following 1) to 7).
1) A protein consisting of an amino acid sequence selected from the following (a) to (d) and having arabinofuranosidase activity:
(a) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2;
(b) an amino acid sequence represented by numbers 1 to 301 of SEQ ID NO: 2;
(c) an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in (a) or (b);
(d) An amino acid sequence obtained by deleting, substituting or adding one or more amino acids in the amino acid sequence shown in (a) or (b).
2) A polynucleotide encoding the protein having arabinofuranosidase activity of 1).
3) A vector containing the polynucleotide of 2).
4) A method for producing a transformant, comprising introducing the polynucleotide of 2) or the vector of 3) into a host.
5) A transformant introduced with the polynucleotide of 2) or the vector of 3).
6) A biomass saccharifying agent containing the protein having arabinofuranosidase activity of 1).
7) A method for producing sugar from biomass using the protein having arabinofuranosidase activity of 1) or the biomass saccharifying agent of 6).

本発明は、優れたアラビノフラノシダーゼ活性を有すると共に、アラビノキシラン分解活性が高く、バイオマスの糖化率が高いアラビノフラノシダーゼを提供する。当該のアラビノフラノシダーゼを使用することによって、市販のアラビノフラノシダーゼ又はそれを含む組成物を使用する場合と比べて、より効率のよいバイオマスの糖化を実現することができる。したがって、本発明によれば、バイオマスから効率的且つ安価に糖を製造することができる。 The present invention provides an arabinofuranosidase that has excellent arabinofuranosidase activity, high arabinoxylan-degrading activity, and a high biomass saccharification rate. By using the relevant arabinofuranosidase, more efficient biomass saccharification can be achieved as compared with the case of using a commercially available arabinofuranosidase or a composition containing it. Therefore, according to the present invention, sugar can be efficiently and inexpensively produced from biomass.

p-ニトロフェニル-α-Lアラビノフラノシド及び小麦アラビノキシランの構造。Structures of p-nitrophenyl-α-L arabinofuranoside and wheat arabinoxylan. 各種α-L-アラビノフラノシダーゼ添加による小麦ふすまの糖化性。Saccharification of wheat bran by addition of various α-L-arabinofuranosidases. F81ABFを発現した糖化酵素による小麦ふすまの糖化性。Saccharification of wheat bran by saccharification enzyme expressing F81ABF. GH62のα-L-アラビノフラノシダーゼのマルチプルアライメント。Multiple alignment of GH62 α-L-arabinofuranosidase. GH62のα-L-アラビノフラノシダーゼの分子系統樹。Molecular phylogenetic tree of GH62 α-L-arabinofuranosidase.

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

本明細書において、アミノ酸配列又はヌクレオチド配列に関する「少なくとも90%の同一性」とは、90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性をいう。 As used herein, "at least 90% identity" with respect to amino acid sequences or nucleotide sequences means 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more. Percent or more identity.

本明細書において、「1又は複数個のアミノ酸が欠失、挿入、置換若しくは付加されたアミノ酸配列」としては、1個以上30個以下、好ましくは20個以下、より好ましくは10個以下、さらに好ましくは5個以下のアミノ酸が欠失、挿入、置換若しくは付加されたアミノ酸配列が挙げられる。また本明細書において、「1又は複数個のヌクレオチドが欠失、挿入、置換若しくは付加されたヌクレオチド配列」としては、1個以上90個以下、好ましくは60個以下、より好ましくは30個以下、より好ましくは15個以下、より好ましくは10個以下のヌクレオチドが欠失、挿入、置換若しくは付加されたヌクレオチド配列が挙げられる。 As used herein, "an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, inserted, substituted or added" includes 1 or more and 30 or less, preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and further Preferred amino acid sequences include deletions, insertions, substitutions or additions of 5 or less amino acids. Also, as used herein, "a nucleotide sequence in which one or more nucleotides are deleted, inserted, substituted or added" includes 1 or more and 90 or less, preferably 60 or less, more preferably 30 or less, Nucleotide sequences in which 15 or fewer nucleotides, more preferably 10 or fewer nucleotides are deleted, inserted, substituted or added are more preferred.

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

本明細書において、「アラビノフラノシダーゼ活性」とは、アラビノース含有多糖中のα-1,2若しくはα-1,3結合した側鎖、又はα-1,2及びα-1,3結合した側鎖を切断し、α-L-アラビノース残基を加水分解する活性をいう。
タンパク質のアラビノフラノシダーゼ活性は、例えば、p-ニトロフェニル-α-Lアラビノフラノシドを基質として当該タンパク質と反応させ、遊離するp-ニトロフェノールを測定することによって決定することができる。アラビノフラノシダーゼ活性の測定の具体的手順は、後述の実施例に詳述されている。
As used herein, "arabinofuranosidase activity" refers to α-1,2 or α-1,3 linked side chains in arabinose-containing polysaccharides, or α-1,2 and α-1,3 linked It refers to the activity of cleaving side chains and hydrolyzing α-L-arabinose residues.
The arabinofuranosidase activity of a protein can be determined, for example, by reacting p-nitrophenyl-α-L arabinofuranoside with the protein as a substrate and measuring p-nitrophenol liberated. Specific procedures for measuring arabinofuranosidase activity are described in detail in Examples below.

(1.アラビノフラノシダーゼ)
本発明のアラビノフラノシダーゼは、下記(a)~(d)から選ばれるアミノ酸配列からなり、且つアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質である。
(a)配列番号2で示されるアミノ酸配列;
(b)配列番号2の1番から301番で示されるアミノ酸配列;
(c)(a)又は(b)で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列;
(d)(a)又は(b)で示されるアミノ酸配列において、1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列。
ここで、上記(b)のタンパク質は、配列表に記載のとおり、(a)のタンパク質のアミノ酸配列から菌体外分泌シグナルペプチドを除いた成熟タンパク質である。
(1. Arabinofuranosidase)
The arabinofuranosidase of the present invention is a protein having an amino acid sequence selected from (a) to (d) below and having arabinofuranosidase activity.
(a) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2;
(b) an amino acid sequence represented by numbers 1 to 301 of SEQ ID NO: 2;
(c) an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in (a) or (b);
(d) An amino acid sequence obtained by deleting, substituting or adding one or more amino acids in the amino acid sequence shown in (a) or (b).
Here, the protein (b) is a mature protein obtained by removing the extracellular secretory signal peptide from the amino acid sequence of the protein (a), as shown in the sequence listing.

すなわち、本発明のアラビノフラノシダーゼは、一実施形態において、配列番号2で示されるアミノ酸配列(a)又は配列番号2の1番から301番で示されるアミノ酸配列(b)、からなるタンパク質である。当該アラビノフラノシダーゼとしては、糸状菌Penicillium sp.由来のアラビノフラノシダーゼF81ABF(以下、「F81ABF」とも称する)が好ましい例として挙げられる。F81ABFは、そのアミノ酸配列からGH62に分類されるアラビノフラノシダーゼである。 That is, in one embodiment, the arabinofuranosidase of the present invention is a protein consisting of the amino acid sequence (a) represented by SEQ ID NO: 2 or the amino acid sequence (b) represented by 1 to 301 of SEQ ID NO: 2. be. As the arabinofuranosidase, filamentous fungus Penicillium sp. A preferred example is arabinofuranosidase F81ABF (hereinafter also referred to as "F81ABF"). F81ABF is an arabinofuranosidase classified as GH62 from its amino acid sequence.

別の態様において、本発明のアラビノフラノシダーゼは、配列番号2で示されるアミノ酸配列(a)又は配列番号2の1番から301番で示されるアミノ酸配列(b)と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列(c)からなり、且つアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質である。また別の態様において、本発明のアラビノフラノシダーゼは、配列番号2で示されるアミノ酸配列(a)又は配列番号2の1番から301番で示されるアミノ酸配列(b)において、1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列(d)からなり、且つアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質である。
該タンパク質は、例えば、上述した配列番号2で示されるアミノ酸配列又は配列番号2の1番から301番で示されるアミノ酸配列からなるF81ABFの天然又は人工的に作製された変異体が挙げられる。当該変異体は、例えば、上記F81ABFをコードする遺伝子に対して紫外線照射や部位特異的変異導入(Site-Directed Mutagenesis)のような公知の突然変異導入法により突然変異を導入し、当該突然変異を有する遺伝子を発現させ、所望のアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質を選択することによって、作製することができる。このような変異体作製の手順は、当業者に周知である。
In another aspect, the arabinofuranosidase of the present invention is at least 90% identical to the amino acid sequence (a) set forth in SEQ ID NO:2 or the amino acid sequence (b) set forth in positions 1 to 301 of SEQ ID NO:2 and having arabinofuranosidase activity. In another aspect, the arabinofuranosidase of the present invention has one or more in the amino acid sequence (a) shown in SEQ ID NO: 2 or the amino acid sequence (b) shown in SEQ ID NO: 2 from 1 to 301. is a protein consisting of an amino acid sequence (d) in which amino acids of are deleted, substituted or added, and having arabinofuranosidase activity.
The protein includes, for example, the above-described amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or a naturally occurring or artificially produced mutant of F81ABF consisting of the amino acid sequence shown in 1 to 301 of SEQ ID NO:2. The mutant is obtained by, for example, introducing a mutation into the gene encoding the F81ABF by a known mutagenesis method such as ultraviolet irradiation or site-directed mutagenesis, and introducing the mutation. It can be produced by expressing a gene having the desired arabinofuranosidase activity and selecting a protein having the desired arabinofuranosidase activity. Procedures for making such mutants are well known to those of skill in the art.

本発明のアラビノフラノシダーゼは、従来単離又は精製されているアラビノフラノシダーゼとは異なるアミノ酸配列を有する。例えば、F81ABFと、市販酵素ABFUM及びABFANに相当するEAK85771.1、EAA59562.1、並びに前記特許文献3に記載のCAM07245.1についてそれぞれアミノ酸配列の相同性解析の結果、EAK85771.1、EAA59562.1及びCAM07245.1は、F81AFBとそれぞれ66%、72%及び82%の配列同一性を示す(図4)。
また、CAZY(http://www.cazy.org/)に登録されている真核生物由来のGH62のα-L-アラビノフラノシダーゼ67タンパク質のアミノ酸配列についてマルチプルアライメントを行い、近隣結合法により分子系統樹を作成すると大きく2つのグループに分類されるが、これによると、F81ABFは、EAK85771.1及びCAM07245.1とは同一のグループに属し、EAA59562.1とは別のグループに属する(図5)。
The arabinofuranosidase of the present invention has an amino acid sequence that differs from previously isolated or purified arabinofuranosidases. For example, as a result of homology analysis of the amino acid sequences of F81ABF, EAK85771.1 and EAA59562.1 corresponding to the commercially available enzymes ABFUM and ABFAN, and CAM07245.1 described in Patent Document 3, respectively, EAK85771.1 and EAA59562.1 and CAM07245.1 show 66%, 72% and 82% sequence identity with F81AFB, respectively (Figure 4).
In addition, multiple alignment of the amino acid sequence of the α-L-arabinofuranosidase 67 protein of eukaryote-derived GH62 registered in CAZY (http://www.cazy.org/) was performed, and by the neighborhood binding method When a molecular phylogenetic tree is created, it is roughly classified into two groups. According to this, F81ABF belongs to the same group as EAK85771.1 and CAM07245.1, and belongs to a different group from EAA59562.1 (Fig. 5).

(2.アラビノフラノシダーゼの生産方法)
本発明のアラビノフラノシダーゼは、例えば、上記本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドを発現させることにより生産することができる。好ましくは、本発明のアラビノフラノシダーゼは、本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドを導入した形質転換体から生産することができる。例えば、本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチド、又はそれを含むベクターを宿主に導入して形質転換体を得た後、該形質転換体を適切な培地で培養すれば、該形質転換体に導入した本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドから本発明のアラビノフラノシダーゼが生産される。生産されたアラビノフラノシダーゼを該培養物から単離又は精製することにより、本発明のアラビノフラノシダーゼを取得することができる。
(2. Method for producing arabinofuranosidase)
The arabinofuranosidase of the present invention can be produced, for example, by expressing a polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention. Preferably, the arabinofuranosidase of the present invention can be produced from a transformant into which a polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention has been introduced. For example, after introducing a polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention or a vector containing the same into a host to obtain a transformant, if the transformant is cultured in an appropriate medium, the transformant The arabinofuranosidase of the present invention is produced from the polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention introduced into the body. The arabinofuranosidase of the present invention can be obtained by isolating or purifying the produced arabinofuranosidase from the culture.

本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドは、上記(a)~(d)から選ばれるアミノ酸配列からなり、且つ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ポリヌクレオチドであり得る。また本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドは、一本鎖若しくは二本鎖DNA、RNA、又は人工核酸の形態であり得、あるいはcDNA、又はイントロンを含まない化学合成DNAであり得る。
本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドの好ましい例としては、下記(e)~(h)から選ばれるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドが挙げられる。
(e)配列番号1で示されるヌクレオチド配列;
(f)配列番号1の73番から975番で示されるヌクレオチド配列;
(g)(e)又は(f)で示されるヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列;
(h)(e)又は(f)で示されるヌクレオチド配列において、1又は複数個のヌクレオチドが欠失、挿入、置換若しくは付加されたヌクレオチド配列。
ここで、上記(f)のポリヌクレオチドは、配列表に記載のとおり、(e)のポリヌクレオチドのヌクレオチド配列から菌体外分泌シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドを除いた成熟タンパク質をコードするポリヌクレオチドである。
A polynucleotide encoding an arabinofuranosidase of the present invention can be a polynucleotide comprising an amino acid sequence selected from (a) to (d) above and encoding a protein having arabinofuranosidase activity. Polynucleotides encoding the arabinofuranosidase of the present invention can also be in the form of single- or double-stranded DNA, RNA, or artificial nucleic acids, or can be cDNA, or chemically synthesized DNA that does not contain introns.
Preferable examples of the polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention include a polynucleotide consisting of a nucleotide sequence selected from (e) to (h) below.
(e) the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1;
(f) the nucleotide sequence shown at positions 73 to 975 of SEQ ID NO: 1;
(g) a nucleotide sequence having at least 90% identity with the nucleotide sequence shown in (e) or (f);
(h) A nucleotide sequence in which one or more nucleotides are deleted, inserted, substituted or added to the nucleotide sequence shown in (e) or (f).
Here, the polynucleotide (f) above is a polynucleotide encoding a mature protein obtained by removing a polynucleotide encoding an extracellular secretion signal peptide from the nucleotide sequence of the polynucleotide (e), as shown in the sequence listing. be.

本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドは、糸状菌Penicillium sp.等から、当該分野で用いられる任意の方法を用いて単離することができる。例えば、当該ポリヌクレオチドは、Penicillium sp.の全ゲノムDNAを抽出した後、配列番号1の塩基配列を元に設計したプライマーを用いたPCRにより標的遺伝子を選択的に増幅し、増幅した遺伝子を精製することで得ることができる。あるいは、本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドは、該アラビノフラノシダーゼのアミノ酸配列に基づいて、化学的又は遺伝子工学的に合成することができる。例えば、該ポリヌクレオチドは、上述した本発明のアラビノフラノシダーゼのアミノ酸配列に基づいて、化学的に合成することができる。ポリヌクレオチドの化学合成には、核酸合成受託サービス(例えば、株式会社 医学生物学研究所、Genscript社等より提供されている)を利用することができる。さらに、合成したポリヌクレオチドをPCR、クローニング等により増幅することもできる。 A polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention can be obtained from the filamentous fungus Penicillium sp. It can be isolated from, etc., using any method used in the art. For example, the polynucleotide is Penicillium sp. After extracting the whole genomic DNA of SEQ ID NO: 1, the target gene is selectively amplified by PCR using primers designed based on the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, and the amplified gene is purified. Alternatively, a polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention can be chemically or genetically engineered based on the amino acid sequence of the arabinofuranosidase. For example, the polynucleotide can be chemically synthesized based on the arabinofuranosidase amino acid sequence of the invention described above. Nucleic acid synthesis contract services (for example, provided by Medical and Biological Laboratories, Inc., Genscript, etc.) can be used for chemical synthesis of polynucleotides. Furthermore, the synthesized polynucleotide can be amplified by PCR, cloning, or the like.

またあるいは、本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドは、上記の手順で合成されたポリヌクレオチドに対して、上述した紫外線照射や部位特異的変異導入のような公知の突然変異導入法により突然変異を導入することによって、作製することができる。例えば、本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドは、配列番号1のポリヌクレオチドに公知の方法で突然変異導入し、得られたポリヌクレオチドを発現させてアラビノフラノシダーゼ活性を調べ、所望の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ポリヌクレオチドを選択することによって、得ることができる。 Alternatively, the polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention can be obtained by subjecting the polynucleotide synthesized by the above procedure to a known mutagenesis method such as the above-described ultraviolet irradiation or site-directed mutagenesis. It can be produced by introducing mutations. For example, the polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention is mutagenized into the polynucleotide of SEQ ID NO: 1 by a known method, the resulting polynucleotide is expressed, and the desired arabinofuranosidase activity is examined. can be obtained by selecting a polynucleotide that encodes a protein having arabinofuranosidase activity of

ポリヌクレオチドへの部位特異的変異導入は、例えば、インバースPCR法やアニーリング法など(村松ら編、「改訂第4版 新遺伝子工学ハンドブック」、羊土社、p.82-88)の任意の手法により行うことができる。必要に応じてStratagene社のQuickChange II Site-Directed Mutagenesis Kitや、QuickChange Multi Site-Directed Mutagenesis Kit等の各種の市販の部位特異的変異導入用キットを使用することもできる。 Site-directed mutagenesis into a polynucleotide, for example, any method such as inverse PCR method and annealing method (edited by Muramatsu et al., "Revised 4th Edition New Genetic Engineering Handbook", Yodosha, p.82-88) It can be done by If necessary, various commercially available site-directed mutagenesis kits such as QuickChange II Site-Directed Mutagenesis Kit and QuickChange Multi Site-Directed Mutagenesis Kit from Stratagene can be used.

本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドを含むベクターの種類としては、特に限定されず、遺伝子のクローニングに通常用いられるベクター、例えばプラスミド、コスミド、ファージ、ウイルス、YAC、BAC等が挙げられる。プラスミドベクターが好ましく、例えば、市販のタンパク質発現用プラスミドベクター、例えばシャトルベクターpHY300PLK、pUC19、pUC119、pBR322(いずれもタカラバイオ株式会社製)等を好適に用いることができる。 The type of vector containing a polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention is not particularly limited, and includes vectors commonly used for gene cloning, such as plasmids, cosmids, phages, viruses, YACs, BACs, and the like. . Plasmid vectors are preferred, and commercially available protein expression plasmid vectors such as shuttle vectors pHY300PLK, pUC19, pUC119, pBR322 (all manufactured by Takara Bio Inc.) can be suitably used.

上記ベクターは、DNAの複製開始領域又は複製起点を含むDNA領域を含み得る。あるいは、上記ベクターにおいては、本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチド(すなわち本発明のアラビノフラノシダーゼ遺伝子)の上流に、該遺伝子の転写を開始させるためのプロモーター領域、ターミネーター領域、又は発現されたタンパク質を細胞外へ分泌させるための分泌シグナル領域などの制御配列が作動可能に連結されていてもよい。本明細書において、遺伝子と制御配列が「作動可能に連結されている」とは、遺伝子と制御領域とが、該遺伝子が該制御領域による制御の下に発現し得るように配置されていることをいう。 The vector may contain a DNA region including a DNA replication origin or origin of replication. Alternatively, in the above vector, a promoter region, a terminator region, or a promoter region for initiating transcription of the gene, upstream of the polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention (i.e., the arabinofuranosidase gene of the present invention) A control sequence such as a secretory signal region for extracellular secretion of the expressed protein may be operably linked. As used herein, the expression that a gene and a regulatory sequence are "operably linked" means that the gene and the regulatory region are arranged so that the gene can be expressed under the control of the regulatory region. Say.

上記プロモーター領域、ターミネーター、分泌シグナル領域等の制御配列の種類は、特に限定されず、導入する宿主に応じて、通常使用されるプロモーターや分泌シグナル配列を適宜選択して用いることができる。例えば、本発明のベクターに組み込むことができる制御配列の好適な例としては、Trichoderma reesei由来cbh1プロモーター配列(Curr,Genet,1995,28(1):71-79)が挙げられる。あるいは、その他のセロビオハイドロラーゼ、エンドグルカナーゼ、βグルコシダーゼ、キシラナーゼ、βキシロシダーゼなどの糖化酵素を発現するプロモーターを使用してもよい。あるいは、ピルビン酸デカルボキシラーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、ピルビン酸キナーゼなどの代謝経路の酵素のプロモーターを使用してもよい。 The types of regulatory sequences such as the promoter region, terminator, and secretory signal region are not particularly limited, and commonly used promoters and secretory signal sequences can be appropriately selected and used according to the host into which the gene is introduced. For example, a suitable example of a control sequence that can be incorporated into the vectors of the present invention is the cbh1 promoter sequence from Trichoderma reesei (Curr, Genet, 1995, 28(1):71-79). Alternatively, promoters expressing other saccharifying enzymes such as cellobiohydrolase, endoglucanase, β-glucosidase, xylanase and β-xylosidase may be used. Alternatively, promoters of metabolic pathway enzymes such as pyruvate decarboxylase, alcohol dehydrogenase, pyruvate kinase may be used.

あるいは、上記本発明のベクターには、該ベクターが適切に導入された宿主を選択するためのマーカー遺伝子(例えば、アンピシリン、ネオマイシン、カナマイシン、クロラムフェニコールなどの薬剤の耐性遺伝子)がさらに組み込まれていてもよい。あるいは、宿主に栄養要求性株を使用する場合、要求される栄養の合成酵素をコードする遺伝子をマーカー遺伝子としてベクターに組み込んでもよい。またあるいは、生育のために特定の代謝を必須とする選択培地を用いる場合、該代謝の関連遺伝子をマーカー遺伝子としてベクターに組み込んでもよい。このような代謝関連遺伝子の例としては、アセトアミドを窒素源として利用するためのアセトアミダーゼ遺伝子が挙げられる。 Alternatively, the vector of the present invention further incorporates a marker gene (for example, a drug resistance gene such as ampicillin, neomycin, kanamycin, chloramphenicol, etc.) for selecting a host into which the vector has been appropriately introduced. may be Alternatively, when an auxotrophic strain is used as the host, a gene encoding a required synthetase for nutrition may be incorporated into the vector as a marker gene. Alternatively, when using a selective medium that requires a specific metabolism for growth, a gene related to the metabolism may be incorporated into the vector as a marker gene. Examples of such metabolism-related genes include acetamidase genes for utilizing acetamide as a nitrogen source.

上記本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドと、制御配列及びマーカー遺伝子との連結は、SOE(splicing by overlap extension)-PCR法(Gene,1989,77:61-68)などの当該分野で公知の方法によって行うことができる。連結した断片のベクターへの導入手順は、当該分野で周知である。 The ligation of the polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention, the regulatory sequence and the marker gene can be performed by SOE (splicing by overlap extension)-PCR method (Gene, 1989, 77: 61-68). can be carried out by a known method. Procedures for introducing ligated fragments into vectors are well known in the art.

上記ベクターを導入する形質転換体の宿主の例としては、細菌、糸状菌などの微生物が挙げられる。細菌の例としては、大腸菌(Escherichia coli)、スタフィロコッカス属(Staphylococcus)、エンテロコッカス属(Enterococcus)、リステリア属(Listeria)、バチルス属(Bacillus)に属する細菌などが挙げられ、このうち、大腸菌及びバチルス属細菌(例えば、枯草菌又はその変異株)が好ましい。枯草菌変異株の例としては、J.Biosci.Bioeng.,2007,104(2):135-143に記載のプロテアーゼ9重欠損株KA8AX、ならびにBiotechnol.Lett.,2011,33(9):1847-1852に記載の、プロテアーゼ8重欠損株にタンパク質のフォールディング効率を向上させたD8PA株を挙げることができる。糸状菌の例としては、トリコデルマ属(Trichoderma)、アスペルギルス属(Aspergillus)、リゾプス属(Rizhopus)などが挙げられ、このうち、酵素生産性の観点からはトリコデルマ属が好ましい。 Examples of transformant hosts into which the vector is introduced include microorganisms such as bacteria and filamentous fungi. Examples of bacteria include bacteria belonging to the genus Escherichia coli, Staphylococcus, Enterococcus, Listeria, and Bacillus. Bacillus bacteria (eg, Bacillus subtilis or mutants thereof) are preferred. Examples of Bacillus subtilis mutant strains include J. Biosci. Bioeng. Biotechnol. Lett. , 2011, 33(9): 1847-1852, the D8PA strain with improved protein folding efficiency can be mentioned in the protease 8-fold deficient strain. Examples of filamentous fungi include Trichoderma, Aspergillus, Rhizopus, etc. Among them, Trichoderma is preferred from the viewpoint of enzyme productivity.

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

あるいは、本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチド、制御配列及びマーカー遺伝子を連結した断片を、宿主のゲノムに直接導入することもできる。例えば、SOE-PCR法などにより、上記連結断片の両端に宿主のゲノムと相補的な配列を付加したDNA断片を構築し、これを宿主に導入して、宿主ゲノムと該DNA断片との間に相同組換えを起こさせることによって、本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドが宿主のゲノムに導入される。 Alternatively, a ligated fragment of a polynucleotide encoding an arabinofuranosidase of the invention, a regulatory sequence and a marker gene can be introduced directly into the genome of the host. For example, by the SOE-PCR method or the like, a DNA fragment is constructed by adding a sequence complementary to the genome of the host to both ends of the above-mentioned ligated fragment, and this is introduced into the host, so that the DNA fragment is placed between the host genome and the DNA fragment. A polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention is introduced into the genome of the host by causing homologous recombination.

斯くして得られた、本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチド又はそれを含むベクターが導入された形質転換体を適切な培地で培養すれば、該ベクター上のアラビノフラノシダーゼ遺伝子が発現して本発明のアラビノフラノシダーゼが生成される。当該形質転換体の培養に使用する培地は、当該形質転換体の微生物の種類にあわせて、当業者が適宜選択することができる。 By culturing in an appropriate medium a transformant into which a polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention or a vector comprising the same thus obtained is introduced, the arabinofuranosidase gene on the vector is Upon expression, an arabinofuranosidase of the invention is produced. A medium used for culturing the transformant can be appropriately selected by those skilled in the art according to the type of microorganism of the transformant.

あるいは、本発明のアラビノフラノシダーゼは、無細胞翻訳系を使用して本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチド又はその転写産物から発現させてもよい。「無細胞翻訳系」とは、宿主となる細胞を機械的に破壊して得た懸濁液にタンパク質の翻訳に必要なアミノ酸等の試薬を加えて、in vitro転写翻訳系又はin vitro翻訳系を構成したものである。 Alternatively, an arabinofuranosidase of the invention may be expressed from a polynucleotide encoding an arabinofuranosidase of the invention or a transcript thereof using a cell-free translation system. "Cell-free translation system" refers to an in vitro transcription-translation system or an in vitro translation system by adding reagents such as amino acids necessary for protein translation to a suspension obtained by mechanically disrupting host cells. is configured.

上記培養物又は無細胞翻訳系にて生成された本発明のアラビノフラノシダーゼは、タンパク質精製に用いられる一般的な方法、例えば、遠心分離、硫酸アンモニウム沈殿、ゲルクロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー等を単独で又は適宜組み合わせて用いることにより、単離又は精製することができる。このとき、形質転換体内のベクター上で本発明のアラビノフラノシダーゼをコードするポリヌクレオチドと分泌シグナル配列が作動可能に連結されている場合、生成されたアラビノフラノシダーゼは細胞外に分泌されるため、より容易に培養物から回収され得る。培養物から回収されたアラビノフラノシダーゼは、公知の手段でさらに精製されてもよい。 The arabinofuranosidases of the present invention produced in the above cultures or cell-free translation systems can be purified by common methods used for protein purification, such as centrifugation, ammonium sulfate precipitation, gel chromatography, ion-exchange chromatography, affinity chromatography. It can be isolated or purified by using chromatography or the like alone or in combination as appropriate. At this time, when the polynucleotide encoding the arabinofuranosidase of the present invention and the secretory signal sequence are operably linked on the vector in the transformant, the produced arabinofuranosidase is secreted outside the cell. Therefore, it can be more easily recovered from the culture. Arabinofuranosidase recovered from the culture may be further purified by known means.

(3.バイオマス糖化剤)
上記本発明のアラビノフラノシダーゼは、後述の実施例に示す通り、従来公知のアラビノフラノシダーゼと比較して、バイオマスを糖化する活性が顕著に高い。したがって、本発明のアラビノフラノシダーゼは、バイオマス糖化のために、バイオマス糖化剤に含有して使用することができる。
(3. Biomass saccharifying agent)
As shown in Examples below, the arabinofuranosidase of the present invention has significantly higher biomass saccharification activity than conventionally known arabinofuranosidases. Therefore, the arabinofuranosidase of the present invention can be used by being contained in a biomass saccharification agent for biomass saccharification.

本発明のバイオマス糖化剤は、上記本発明のアラビノフラノシダーゼを含有する。該バイオマス糖化剤は、好ましくはバイオマス糖化用の酵素組成物である。本発明のバイオマス糖化剤は、本発明のアラビノフラノシダーゼを含み、また糖化効率の向上の観点から、好ましくはさらにセルラーゼを含む。ここで、セルラーゼとは、セルロースのβ-1,4-グルカンのグリコシド結合を加水分解する酵素を指し、エンドグルカナーゼ、エクソグルカナーゼ又はセロビオハイドロラーゼ、及びβ-グルコシダーゼなどと称される酵素の総称である。当該セルラーゼの例としては、市販のセルラーゼ製剤や、動物、植物、微生物由来のセルラーゼが挙げられ得る。これらのセルラーゼは、単独で使用されても2種以上の組合せで使用されてもよい。糖化効率の向上の観点から、セルラーゼは、セロビオハイドロラーゼ及びエンドグルカナーゼからなる群より選ばれる1種以上を含むことが好ましい。 The biomass saccharifying agent of the present invention contains the arabinofuranosidase of the present invention. The biomass saccharification agent is preferably an enzyme composition for biomass saccharification. The biomass saccharifying agent of the present invention contains the arabinofuranosidase of the present invention, and preferably further contains cellulase from the viewpoint of improving saccharification efficiency. Here, cellulase refers to an enzyme that hydrolyzes the glycosidic bond of β-1,4-glucan of cellulose, and is a general term for enzymes called endoglucanase, exoglucanase, cellobiohydrolase, β-glucosidase, and the like. is. Examples of the cellulase include commercially available cellulase preparations and cellulases derived from animals, plants and microorganisms. These cellulases may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of improving saccharification efficiency, the cellulase preferably contains one or more selected from the group consisting of cellobiohydrolase and endoglucanase.

本発明のバイオマス糖化剤において、本発明のアラビノフラノシダーゼと併用され得るセルラーゼの具体例としては、これらに限定されるものではないが、トリコデルマ・リーゼ(Trichoderma reesei)由来のセルラーゼ;トリコデルマ・ビリデ(Trichoderma viride)由来のセルラーゼ;バチルス・エスピー(Bacillus sp.)KSM-N145(FERM P-19727)、バチルス・エスピー(Bacillus sp.)KSM-N252(FERM P-17474)、バチルス・エスピー(Bacillus sp.)KSM-N115(FERM P-19726)、バチルス・エスピー(Bacillus sp.)KSM-N440(FERM P-19728)、バチルス・エスピー(Bacillus sp.)KSM-N659(FERM P-19730)などの各種バチルス株由来のセルラーゼ;パイロコッカス・ホリコシ(Pyrococcus horikoshii)由来の耐熱性セルラーゼ;フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)由来のセルラーゼ、などが挙げられる。これらの中で、糖化効率の向上の観点から、トリコデルマ・リーゼ(Trichoderma reesei)、トリコデルマ・ビリデ(Trichoderma viride)、又はフミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)由来のセルラーゼが好ましい。また、上記の微生物に対して外来性に導入したセルラーゼ遺伝子を発現させて得られた組換えセルラーゼを用いてもよい。具体例としては、トリコデルマ・リーゼ(Trichoderma reesei)に対してアスペルギルス・アクリータス(Aspergillus aculeatus)由来のβ-グルコシダーゼ遺伝子を導入して得られたX3AB1株(J.Ind.Microbiol.Biotechnol.(2012)1741-9)が生産するセルラーゼJN11が挙げられる。上記セルラーゼを含むセルラーゼ製剤の具体例としては、セルクラスト(登録商標)1.5L(ノボザイムズ社製)、TP-60(明治製菓株式会社製)、Cellic(登録商標)CTec2(ノボザイムズ社製)、AccelleraseTMDUET(ジェネンコア社製)、及びウルトラフロ(登録商標)L(ノボザイムズ社製)が挙げられ、これらのセルラーゼ製剤を本発明のアラビノフラノシダーゼと併用してもよい。 Specific examples of cellulase that can be used in combination with the arabinofuranosidase of the present invention in the biomass saccharifying agent of the present invention include, but are not limited to, cellulase derived from Trichoderma reesei; Trichoderma viride Bacillus sp. KSM-N145 (FERM P-19727), Bacillus sp. KSM-N252 (FERM P-17474), Bacillus sp. .) KSM-N115 (FERM P-19726), Bacillus sp. KSM-N440 (FERM P-19728), Bacillus sp. KSM-N659 (FERM P-19730), etc. cellulase derived from Bacillus strain; thermostable cellulase derived from Pyrococcus horikoshii; cellulase derived from Humicola insolens; Among these, cellulases derived from Trichoderma reesei, Trichoderma viride, or Humicola insolens are preferred from the viewpoint of improving saccharification efficiency. Recombinant cellulases obtained by expressing cellulase genes exogenously introduced into the above microorganisms may also be used. As a specific example, X3AB1 strain obtained by introducing a β-glucosidase gene derived from Aspergillus aculeatus into Trichoderma reesei (J. Ind. Microbiol. Biotechnol. (2012) 1741 -9) produces cellulase JN11. Specific examples of cellulase preparations containing the cellulase include Celluclast (registered trademark) 1.5L (manufactured by Novozymes), TP-60 (manufactured by Meiji Seika Co., Ltd.), Cellic (registered trademark) CTec2 (manufactured by Novozymes), AcceleraseTMDUET (manufactured by Genencor) and Ultraflo (registered trademark) L (manufactured by Novozymes) may be mentioned, and these cellulase preparations may be used in combination with the arabinofuranosidase of the present invention.

また、セルラーゼの1種であるβ-グルコシダーゼの具体例としては、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)由来のβ-グルコシダーゼ(例えば、ノボザイムズ社製ノボザイム188及びメガザイム社製β-グルコシダーゼ)、ならびにトリコデルマ・リーゼ(Trichoderma reesei)又はペニシリウム・エメルソニイ(Penicillium emersonii)由来のβ-グルコシダーゼなどが挙げられる。このうち、糖化効率向上の観点から、ノボザイム188、トリコデルマ・リーゼ由来のβ-グルコシダーゼが好ましく、トリコデルマ・リーゼ由来のβ-グルコシダーゼがより好ましい。 Further, specific examples of β-glucosidase, which is a type of cellulase, include Aspergillus niger-derived β-glucosidase (for example, Novozyme 188 manufactured by Novozymes and β-glucosidase manufactured by Megazymes), and Trichoderma reese. (Trichoderma reesei) or β-glucosidase derived from Penicillium emersonii. Among these, Novozym 188 and Trichoderma reese-derived β-glucosidase are preferred, and Trichoderma reese-derived β-glucosidase is more preferred, from the viewpoint of improving saccharification efficiency.

また、セルラーゼの1種であるエンドグルカナーゼの具体例としては、トリコデルマ・リーゼ(Trichoderma reesei)、アクレモニウム・セルロリティカス(Acremonium celluloriticus)、フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)、クロストリジウム・サーモセラム(Clostridium thermocellum)、バチルス(Bacillus)、サーモビフィダ(Thermobifida)、セルロモナス(Cellulomonas)由来の酵素などが挙げられる。このうち、糖化効率向上の観点から、トリコデルマ・リーゼ、フミコーラ・インソレンス、バチルス、セルロモナス由来のエンドグルカナーゼが好ましく、トリコデルマ・リーゼ由来のエンドグルカナーゼがより好ましい。 Specific examples of endoglucanase, which is a type of cellulase, include Trichoderma reesei, Acremonium celluloriticus, Humicola insolens, and Clostridium thermocellum. , Bacillus, Thermobifida, and Cellulomonas-derived enzymes. Among these, from the viewpoint of improving saccharification efficiency, endoglucanases derived from Trichoderma reese, Humicola insolens, Bacillus, and Cellulomonas are preferred, and endoglucanases derived from Trichoderma reese are more preferred.

本発明のバイオマス糖化剤は、上記本発明のアラビノフラノシダーゼ以外のヘミセルラーゼを含有していてもよい。ここで、ヘミセルラーゼとは、へミセルロースを加水分解する酵素を指し、キシラナーゼ、キシロシダーゼ、ガラクタナーゼなどと称される酵素の総称である。本発明のアラビノフラノシダーゼ以外のヘミセルラーゼの具体例としては、トリコデルマ・リーゼ(Trichoderma reesei)由来のヘミセルラーゼ;バチルス・エスピー(Bacillus sp.)KSM-N546(FERM P-19729)由来のキシナラーゼ;アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、トリコデルマ・ビリデ(Trichoderma viride)、フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)、又はバチルス・アルカロフィルス(Bacillus alcalophilus)由来のキシラナーゼ;サーモマイセス(Thermomyces)、オウレオバシジウム(Aureobasidium)、ストレプトマイセス(Streptomyces)、クロストリジウム(Clostridium)、サーモトガ(Thermotoga)、サーモアスクス(Thermoascus)、カルドセラム(Caldocellum)、又はサーモモノスポラ(Thermomonospora)属由来のキシラナーゼ;バチルス・プミルス(Bacillus pumilus)由来のβ-キシロシダーゼ;セレノモナス・ルミナンティウム(Selenomonas ruminantium)由来β―キシロシダーゼ、などが挙げられる。このうち、糖化効率向上の観点から、本発明の酵素組成物は、バチルス・エスピー、アスペルギルス・ニガー、トリコデルマ・ビリデ若しくはストレプトマイセス由来のキシラナーゼ、又はセレノモナス・ルミナンティウム由来のβ-キシロシダーゼを含有することが好ましく、バチルス・エスピー若しくはトリコデルマ・ビリデ由来のキシナラーゼ、又はセレノモナス・ルミナンティウム由来のβ-キシロシダーゼを含有することがより好ましい。 The biomass saccharifying agent of the present invention may contain a hemicellulase other than the arabinofuranosidase of the present invention. Here, hemicellulase refers to an enzyme that hydrolyzes hemicellulose, and is a generic term for enzymes called xylanase, xylosidase, galactanase, and the like. Specific examples of hemicellulase other than arabinofuranosidase of the present invention include hemicellulase derived from Trichoderma reesei; xinalase derived from Bacillus sp. KSM-N546 (FERM P-19729); Xylanases from Aspergillus niger, Trichoderma viride, Humicola insolens, or Bacillus alcalophilus; , Streptomyces, Clostridium, Thermotoga, Thermoascus, Caldocellum, or Thermomonospora; pumilβ from Bacillus pumilus -xylosidase; β-xylosidase derived from Selenomonas ruminantium, and the like. Among these, from the viewpoint of improving saccharification efficiency, the enzyme composition of the present invention contains xylanase derived from Bacillus sp., Aspergillus niger, Trichoderma viride or Streptomyces, or β-xylosidase derived from Selenomonas luminantium. and more preferably xinalase derived from Bacillus sp. or Trichoderma viride, or β-xylosidase derived from Selenomonas luminantium.

本発明のバイオマス糖化剤の総タンパク質量中における、本発明のアラビノフラノシダーゼの含有量は、0.1質量%以上70質量%以下の範囲であればよい。本発明の酵素組成物の総タンパク質量中における、上記セルラーゼの含有量は、10質量%以上99質量%以下の範囲であればよい。また、本発明のバイオマス糖化剤の総タンパク質量中における、本発明のアラビノフラノシダーゼ以外のヘミセルラーゼの含有量は、0.01質量%以上30質量%以下の範囲であればよい。本発明のバイオマス糖化剤における、本発明のアラビノフラノシダーゼと上記セルラーゼとのタンパク質量比(本発明のアラビノフラノシダーゼ/セルラーゼ)は、0.001以上100以下の範囲であればよい。 The content of the arabinofuranosidase of the present invention in the total protein amount of the biomass saccharifying agent of the present invention may be in the range of 0.1% by mass or more and 70% by mass or less. The content of the cellulase in the total protein content of the enzyme composition of the present invention may be in the range of 10% by mass or more and 99% by mass or less. In addition, the content of the hemicellulase other than the arabinofuranosidase of the present invention in the total protein amount of the biomass saccharifying agent of the present invention may be in the range of 0.01% by mass or more and 30% by mass or less. The protein amount ratio between the arabinofuranosidase of the present invention and the cellulase (arabinofuranosidase/cellulase of the present invention) in the biomass saccharifying agent of the present invention may be in the range of 0.001 or more and 100 or less.

(4.糖の製造方法)
本発明のアラビノフラノシダーゼ又はこれを含有するバイオマス糖化剤は、バイオマスから糖を製造するために用いられる。すなわち、本発明の糖の製造方法は、バイオマスを、上記本発明のアラビノフラノシダーゼ又はこれを含有するバイオマス糖化剤で糖化処理する工程が含まれる。
バイオマスは、前述したとおりであるが、入手容易性、原料コスト、及び糖化効率向上の観点からは、該バイオマスとしては、木材、木材の加工物又は粉砕物、植物の茎、葉又は果房などが好ましく、バガス、EFB、アブラヤシ(幹部)、エリアンサスがより好ましく、バガスがさらに好ましい。該バイオマスは、単独で又は2種以上を混合して使用してもよい。また該バイオマスは乾燥されていてもよい。
(4. Sugar production method)
The arabinofuranosidase of the present invention or a biomass saccharifying agent containing it is used to produce sugar from biomass. That is, the method for producing sugar of the present invention includes a step of saccharifying biomass with the arabinofuranosidase of the present invention or a biomass saccharifying agent containing the same.
Biomass is as described above, but from the viewpoint of availability, raw material cost, and improvement of saccharification efficiency, the biomass includes wood, processed or pulverized wood, plant stems, leaves, fruit bunches, etc. is preferred, bagasse, EFB, oil palm (trunk) and Erianthus are more preferred, and bagasse is even more preferred. The biomass may be used alone or in combination of two or more. The biomass may also be dried.

バイオマスを糖化処理する際には、粉砕効率向上、糖化効率向上、及び生産効率向上(すなわち糖生産時間の短縮)の観点から、糖化処理する工程の前に、当該バイオマスを前処理する工程をさらに含むことが好ましい。 When saccharifying biomass, from the viewpoint of improving pulverization efficiency, improving saccharification efficiency, and improving production efficiency (that is, shortening the sugar production time), a step of pretreating the biomass is further added before the saccharification step. preferably included.

上記前処理としては、例えば、アルカリ処理、粉砕処理及び水熱処理からなる群より選ばれる1種以上が挙げられる。糖化効率向上の観点からは、該前処理としてはアルカリ処理が好ましい。 Examples of the pretreatment include one or more selected from the group consisting of alkali treatment, pulverization treatment and hydrothermal treatment. From the viewpoint of improving saccharification efficiency, alkali treatment is preferable as the pretreatment.

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

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

上記水熱処理とは、バイオマスを、水分の存在下で加熱処理することをいう。該水熱処理は、公知の反応装置を用いて行うことができ、用いられる反応装置に特に制限はない。 The above hydrothermal treatment means heat-treating biomass in the presence of moisture. The hydrothermal treatment can be performed using a known reactor, and the reactor used is not particularly limited.

バイオマスの糖化処理の条件は、本発明のアラビノフラノシダーゼ又はこれを含有するバイオマス糖化剤及び併用するその他酵素が失活しない条件であれば特に限定されない。適切な条件は、バイオマスの種類や前処理工程の手順、使用する酵素の種類により当業者が適宜決定することができる。 The biomass saccharification treatment conditions are not particularly limited as long as the arabinofuranosidase of the present invention, the biomass saccharifying agent containing the arabinofuranosidase, and other enzymes used in combination are not deactivated. Appropriate conditions can be appropriately determined by those skilled in the art according to the type of biomass, the procedure of the pretreatment step, and the type of enzyme used.

上記糖化処理においては、バイオマスを含む懸濁液に、本発明のアラビノフラノシダーゼ又はこれを含有するバイオマス糖化剤を添加することが好ましい。懸濁液中のバイオマスの含有量は、糖化効率又は糖生産効率向上(すなわち糖生産時間の短縮)の観点から、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは3質量%以上、さらに好ましくは5質量%以上であり、そして好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下である。 In the saccharification treatment, it is preferable to add the arabinofuranosidase of the present invention or a biomass saccharifying agent containing the same to a suspension containing biomass. From the viewpoint of improving saccharification efficiency or sugar production efficiency (that is, shortening sugar production time), the content of biomass in the suspension is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and still more preferably It is 5% by mass or more, and preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and even more preferably 20% by mass or less.

上記懸濁液に対する本発明のアラビノフラノシダーゼ又はこれを含有するバイオマス糖化剤の使用量は、上記前処理条件、ならびに併用する酵素の種類及び性質により適宜決定されるが、バイオマス質量に対して、本発明のアラビノフラノシダーゼの質量に換算して、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.002質量%以上、さらに好ましく0.005質量%以上であり、そして100質量%以下、より好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下である。 The amount of the arabinofuranosidase of the present invention or the biomass saccharifying agent containing the same for the suspension is appropriately determined according to the pretreatment conditions and the type and properties of the enzyme used in combination. , in terms of the mass of the arabinofuranosidase of the present invention, is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.002% by mass or more, still more preferably 0.005% by mass or more, and 100% by mass or less , more preferably 50% by mass or less, and still more preferably 20% by mass or less.

上記糖化処理の反応pHとしては、糖化効率又は糖生産効率向上(すなわち糖生産時間の短縮)、及び生産コスト低減の観点から、好ましくはpH3.5以上、さらに好ましくはpH4.0以上であり、そして好ましくはpH6.0以下、より好ましくはpH5.5以下である。 The reaction pH of the saccharification treatment is preferably pH 3.5 or higher, more preferably pH 4.0 or higher, from the viewpoints of improving saccharification efficiency or sugar production efficiency (that is, shortening sugar production time) and reducing production costs. The pH is preferably 6.0 or less, more preferably 5.5 or less.

上記糖化処理の反応温度は、糖化効率の向上、糖化効率又は糖生産効率向上(すなわち糖生産時間の短縮)、生産コスト低減、及び同時に使用するセルラーゼの至適温度の観点から、50~80℃が好ましい。該糖化処理の反応時間は、バイオマスの種類若しくは量、酵素量などに合わせて適宜設定することができるが、糖化効率又は糖生産効率向上(すなわち糖生産時間の短縮)、及び生産コスト低減の観点から、好ましくは1~5日間、より好ましくは1~4日間、さらに好ましくは1~3日間である。 The reaction temperature for the saccharification treatment is 50 to 80° C. from the viewpoints of improving saccharification efficiency, improving saccharification efficiency or sugar production efficiency (that is, shortening sugar production time), reducing production costs, and optimal temperature for cellulase used at the same time. is preferred. The reaction time of the saccharification treatment can be appropriately set according to the type or amount of biomass, the amount of enzyme, etc., but from the viewpoint of improving saccharification efficiency or sugar production efficiency (that is, shortening sugar production time) and reducing production costs. , preferably 1 to 5 days, more preferably 1 to 4 days, still more preferably 1 to 3 days.

上述した実施形態に関し、本発明においてはさらに以下の態様が開示される。
<1>下記(a)~(d)から選ばれるアミノ酸配列からなり、且つアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質:
(a)配列番号2で示されるアミノ酸配列;
(b)配列番号2の1番から301番で示されるアミノ酸配列;
(c)(a)又は(b)で示されるアミノ酸配列と少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列;
(d)(a)又は(b)で示されるアミノ酸配列において、1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列。
<2><1>の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ポリヌクレオチド。
<3>下記(e)~(h)から選ばれるヌクレオチド配列からなる、<2>のポリヌクレオチド:
(e)配列番号1で示されるヌクレオチド配列;
(f)配列番号1の73番から975番で示されるヌクレオチド配列;
(g)(e)又は(f)で示されるヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列;
(h)(e)又は(f)で示されるヌクレオチド配列において、1又は複数個のヌクレオチドが欠失、挿入、置換若しくは付加されたヌクレオチド配列。
<4><2>又は<3>のポリヌクレオチドを含むベクター。
<5><2>又は<3>のポリヌクレオチド、又は<4>のベクターを宿主に導入することを含む、形質転換体の製造方法。
<6><2>又は<3>のポリヌクレオチド、又は<4>のベクターが導入された形質転換体。
<7><1>のアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質を含有する、バイオマス糖化剤。
<8><1>のアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質、又は<7>のバイオマス糖化剤を用いる、バイオマスからの糖の製造方法。
<9><5>における宿主がトリコデルマ属の糸状菌である、<5>の製造方法又は<6>の形質転換体。
<10>バイオマス糖化剤の総タンパク質量中における、アラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質の含有量が0.1質量%以上70質量%以下である、<7>のバイオマス糖化剤。
The following aspects are further disclosed in this invention regarding embodiment mentioned above.
<1> A protein consisting of an amino acid sequence selected from the following (a) to (d) and having arabinofuranosidase activity:
(a) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2;
(b) an amino acid sequence represented by numbers 1 to 301 of SEQ ID NO: 2;
(c) an amino acid sequence having at least 90% identity with the amino acid sequence shown in (a) or (b);
(d) An amino acid sequence obtained by deleting, substituting or adding one or more amino acids in the amino acid sequence shown in (a) or (b).
<2> A polynucleotide encoding a protein having the arabinofuranosidase activity of <1>.
<3> Polynucleotide of <2>, consisting of a nucleotide sequence selected from the following (e) to (h):
(e) the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1;
(f) the nucleotide sequence shown at positions 73 to 975 of SEQ ID NO: 1;
(g) a nucleotide sequence having at least 90% identity with the nucleotide sequence shown in (e) or (f);
(h) A nucleotide sequence in which one or more nucleotides are deleted, inserted, substituted or added to the nucleotide sequence shown in (e) or (f).
<4> A vector containing the polynucleotide of <2> or <3>.
<5> A method for producing a transformant, comprising introducing the polynucleotide of <2> or <3> or the vector of <4> into a host.
<6> A transformant introduced with the polynucleotide of <2> or <3> or the vector of <4>.
<7> A biomass saccharifying agent containing the protein having the arabinofuranosidase activity of <1>.
<8> A method for producing sugar from biomass using the protein having arabinofuranosidase activity of <1> or the biomass saccharifying agent of <7>.
<9> The production method of <5> or the transformant of <6>, wherein the host in <5> is a filamentous fungus belonging to the genus Trichoderma.
<10> The biomass saccharifying agent of <7>, wherein the content of the protein having arabinofuranosidase activity in the total protein amount of the biomass saccharifying agent is 0.1% by mass or more and 70% by mass or less.

<実施例1>アラビノフラノシダーゼの製造
Penicillium sp.由来アラビノフラノシダーゼF81ABFを製造した。
<Example 1> Production of arabinofuranosidase Penicillium sp. derived arabinofuranosidase F81ABF was produced.

(1)アラビノフラノシダーゼRNAの単離及びcDNAの合成
土壌より単離された糸状菌Penicillium sp.をキシランによる誘導条件下で培養した。培養4日後、Miracloth(メルクミリポア)を用いてろ過することにより菌糸及び培養上清を得た。得られた菌糸は、液体窒素中にて速やかに凍結後、マルチビーズショッカー(安井器械)を用いて破砕した。得られた破砕細胞から、RNeasy Mini Kit(キアゲン)を用いてRNA溶液を得た。RNA溶液から、SuperScript II Reverse Transcriptase(ライフテクノロジーズ)を用いてcDNAを合成した。
(1) Isolation of Arabinofuranosidase RNA and Synthesis of cDNA Filamentous fungus Penicillium sp. were cultured under inducing conditions with xylan. After 4 days of culture, mycelium and culture supernatant were obtained by filtration using Miracloth (Merck Millipore). The mycelium obtained was rapidly frozen in liquid nitrogen and crushed using a multi-bead shocker (Yasui Kikai Co., Ltd.). RNA solution was obtained from the obtained crushed cells using RNeasy Mini Kit (Qiagen). cDNA was synthesized from the RNA solution using SuperScript II Reverse Transcriptase (Life Technologies).

(2)F81ABF発現用ベクターの作製
特開2017-12006号公報にて構築されたpUC-cbh1-amdSを鋳型として、表1に示したフォワードプライマー1(配列番号6)とリバースプライマー1(配列番号7)を用いてPCRすることで、amdS(Aspergillus nidurans由来アセトアミダーゼ)をほぼ除いた約7.2kbp断片(A)を増幅した。また、Trichoderma reesei由来のpyr4(配列番号3)を鋳型として、表1に示したフォワードプライマー2(配列番号8)とリバースプライマー2(配列番号9)を用いてPCRすることで、約2.7kbp断片(B)を増幅した。得られたDNA断片(A)及び(B)は、In-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ)のプロトコルに従って処理し、コンピテントセルE.coli HB101(タカラバイオ)へと形質転換した。アンピシリン耐性株として得られた形質転換体の中から、コロニーPCRにより目的の遺伝子が挿入されたプラスミドを保持する菌株を選別した。選別した形質転換体をLB寒天培地を用いて培養し(37℃、1日間)、得られた細胞からHigh Pure Plasmid Isolation kit(Roche)を用いてプラスミドを回収、精製した。得られたベクターを、pUC-cbh1-pyr4と名付けた。
(2) Preparation of F81ABF expression vector Using pUC-cbh1-amdS constructed in JP 2017-12006 as a template, forward primer 1 (SEQ ID NO: 6) and reverse primer 1 (SEQ ID NO: 6) shown in Table 1 7), amdS (Aspergillus nidurans-derived acetamidase) was almost eliminated to amplify an approximately 7.2 kbp fragment (A). In addition, using pyr4 (SEQ ID NO: 3) derived from Trichoderma reesei as a template, PCR was performed using forward primer 2 (SEQ ID NO: 8) and reverse primer 2 (SEQ ID NO: 9) shown in Table 1, resulting in about 2.7 kbp Fragment (B) was amplified. The obtained DNA fragments (A) and (B) were treated according to the protocol of In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio), and competent cell E. coli HB101 (Takara Bio). From among the transformants obtained as ampicillin-resistant strains, strains carrying the plasmid into which the gene of interest was inserted were selected by colony PCR. The selected transformants were cultured on LB agar medium (37° C., 1 day), and plasmids were recovered and purified from the obtained cells using High Pure Plasmid Isolation kit (Roche). The resulting vector was named pUC-cbh1-pyr4.

上記pUC-cbh1-pyr4を鋳型とし、表1に示したフォワードプライマー3(配列番号10)とリバースプライマー3(配列番号11)を用いてPCRすることで約10kbp断片(C)を増幅した。次いで上記(1)にて得られたcDNAを鋳型として、表1に示したフォワードプライマー4(配列番号12)とリバースプライマー4(配列番号13)を用いてPCRすることで、推定シグナル配列を含むF81ABFプレタンパク質(配列番号2)の遺伝子領域(配列番号1)約1.0kbp断片(D)を増幅した。得られたDNA断片(C)及び(D)を上記と同様の手法でベクターに組み込み、F81ABF遺伝子を含む発現ベクターpUC-Pcbh1-F81ABF-pyr4を作製した。 Using the above pUC-cbh1-pyr4 as a template, PCR was performed using forward primer 3 (SEQ ID NO: 10) and reverse primer 3 (SEQ ID NO: 11) shown in Table 1 to amplify an approximately 10 kbp fragment (C). Next, using the cDNA obtained in (1) above as a template, PCR is performed using forward primer 4 (SEQ ID NO: 12) and reverse primer 4 (SEQ ID NO: 13) shown in Table 1, so that the putative signal sequence is included. An approximately 1.0 kbp fragment (D) of the gene region (SEQ ID NO: 1) of the F81ABF preprotein (SEQ ID NO: 2) was amplified. The obtained DNA fragments (C) and (D) were incorporated into a vector in the same manner as above to prepare an expression vector pUC-Pcbh1-F81ABF-pyr4 containing the F81ABF gene.

Figure 0007208762000001
Figure 0007208762000001

(3)形質転換体の作製
T.reeseiJN11株(J.Ind.Microbiol.Biotechnol.(2012)1741-9に示されるX3AB1株)に対して上記(2)で構築したベクターの形質転換を行った。導入はプロトプラストPEG法で行った。形質転換体は選択培地(2% グルコース、1.1M ソルビトール、2% アガー、0.2% KH2PO(pH5.5)、0.06% CaCl2・2H2O、0.06% CsCl2、0.06% MgSO・7H2O、0.06% (NH4)2SO、0.1% Trace element1;%はいずれもw/v%)にて選抜した。Trace element1の組成は以下のとおりである:0.5g FeSO・7H2O、0.2g CoCl2、0.16g MnSO・H2O、0.14g ZnSO・7H2Oを蒸留水にて100mLにメスアップ。選抜した形質転換体を植え継ぎにより安定化した後、コロニーPCRにより目的の遺伝子が安定に保持された菌株をさらに選別した。
(3) Preparation of transformant T. reeseiJN11 strain (X3AB1 strain shown in J. Ind. Microbiol. Biotechnol. (2012) 1741-9) was transformed with the vector constructed in (2) above. Introduction was performed by the protoplast PEG method. Transformants were grown in selective medium (2% glucose, 1.1 M sorbitol, 2 % agar, 0.2% KH2PO4 ( pH 5.5), 0.06% CaCl2.2H2O , 0.06% CsCl 2 , 0.06% MgSO4.7H2O , 0.06% (NH4) 2SO4 , 0.1% Trace element 1 ; all percentages are w/v%). The composition of Trace element 1 is as follows: 0.5g FeSO4.7H2O , 0.2g CoCl2 , 0.16g MnSO4.H2O , 0.14g ZnSO4.7H2O in distilled water. up to 100 mL. After stabilizing the selected transformants by passaging, strains stably retaining the target gene were further screened by colony PCR.

(4)形質転換体の培養
胞子を2×10個/mLになるように50mLのシード培地(500mL容三角フラスコ)に接種し、28℃で往復振とう220rpmにて2日間振盪培養(PRECi:PRXYg-98-R型)を行った。本培養:250mlジャーファーメンター(Biott製)にて行った。100mLの本培養液に対して10mLの前培養液を植菌し、28℃、pH4.5、通気量0.5vvm、DO3ppm制御により約5日間培養した。なおpH制御には5%アンモニア水を使用した。培養液は遠心分離によって沈殿画分と培養液上清に分離後、フィルターろ過した。使用した培地組成は下記のとおりである。
(4) Cultivation of Transformant Spores were inoculated into 50 mL of seed medium (500 mL Erlenmeyer flask) at 2×10 5 spores/mL, and shake cultured at 28° C. with reciprocating shaking at 220 rpm for 2 days (PRECi : PRXYg-98-R type) was performed. Main culture: Performed in a 250 ml jar fermenter (manufactured by Biott). 10 mL of the preculture was inoculated to 100 mL of the main culture, and cultured for about 5 days at 28° C., pH 4.5, aeration rate of 0.5 vvm, and DO 3 ppm. 5% ammonia water was used for pH control. The culture solution was separated into a precipitate fraction and a culture solution supernatant by centrifugation, and filtered. The medium composition used is as follows.

シード培地組成(三角フラスコ培養)
(NHSO 0.14%
KHPO 0.2%
CaCl・2HO 0.03%
MgSO・7HO 0.03%
ハイポリペプトンN 0.1%
Bact yeast extract 0.05%
Tween 80 0.1%
Trace element 0.1%
Tartrate buffer(pH4.0)** 10%
グルコース 1%
Seed medium composition (conical flask culture)
( NH4) 2SO4 0.14 %
KH2PO4 0.2 %
CaCl2.2H2O 0.03 %
MgSO4.7H2O 0.03 %
High polypeptone N 0.1%
Bact yeast extract 0.05%
Tween 80 0.1%
Trace element * 0.1%
Tartrate buffer (pH 4.0) ** 10%
Glucose 1%

Trace element stock solution(100ml)
・HBO 6mg
・(NH) 6Mo24・4HO 6mg
・FeCl・6HO 100mg
・CuSO・5HO 40mg
・MnCl・4HO 8mg
・ZnCl 200mg
Trace element stock solution (100ml)
- H3BO3 6 mg
( NH4 ) 6Mo7O24.4H2O 6 mg
- FeCl3.6H2O 100 mg
- CuSO4.5H2O 40 mg
- MnCl2.4H2O 8 mg
- 200 mg of ZnCl2

Tartrate buffer(pH4.0)酒石酸緩衝液 1L
A:0.5M CNa・2HO 92.032g/800ml
B:0.5M C 15.009g/200ml
A:B=4:1でpH4に調整
Tartrate buffer (pH 4.0) tartaric acid buffer 1L
A : 0.5M C4H4Na2O6.2H2O 92.032g / 800ml
B: 0.5M C4H6O6 15.009g /200ml
Adjust to pH 4 with A:B = 4:1

本培養培地 (1000 ml)
(NHSO 0.42%
KHPO 0.2%
CaCl・2HO 0.03%
MgSO・7HO 0.03%
ハイポリペプトンN 0.1%
Bact yeast extract 0.05%
Tween 80 0.1%
Trace element 0.1%
Antifoam PE-L 0.2%
Trace element** 0.1%
FD-101 10%
Main culture medium (1000 ml)
( NH4) 2SO4 0.42 %
KH2PO4 0.2 %
CaCl2.2H2O 0.03 %
MgSO4.7H2O 0.03 %
High polypeptone N 0.1%
Bact yeast extract 0.05%
Tween 80 0.1%
Trace element * 0.1%
Antifoam PE-L 0.2%
Trace element ** 0.1%
FD-101 10%

(5)F81ABFの精製
上記(4)で得た培養上清を用い、下記の条件にて精製を行った。
装置:HPLC分取システムPLC-561(GLサイエンス)
カラム:TSKgel G2000SW 21.5x300mm(東ソー)
溶離液:20mM 酢酸バッファー(pH5)、
流速:4mL/min、
モニター波長:280nm
28分前後に溶出するピークにF81ABFが含まれることが確認されたことから、27分~28分までのフラクションを分取した。さらに下記条件にてゲルろ過による精製を行った。
(5) Purification of F81ABF Using the culture supernatant obtained in (4) above, purification was performed under the following conditions.
Apparatus: HPLC preparative system PLC-561 (GL Science)
Column: TSKgel G2000SW 21.5x300mm (Tosoh)
Eluent: 20 mM acetate buffer (pH 5),
Flow rate: 4 mL/min,
Monitor wavelength: 280nm
Since it was confirmed that the peak eluting around 28 minutes contained F81ABF, fractions from 27 minutes to 28 minutes were collected. Furthermore, purification by gel filtration was performed under the following conditions.

装置:HPLC分取システムPLC-561(GLサイエンス)
カラム:POROS HS 20μmカラム 4.6×100mm
(ライフテクノロジーズ)
溶離液A:20mM Tris-HCl バッファー(pH8)
溶離液B:20mM Tris-HCl バッファー(pH8)1M NaCl
流速:1mL/min
モニター波長:280nm
リニアグラジエント:5min A:B=100:0、
15min A:B=20:80
9分前後に溶出するピークに大部分の純粋なF81ABFが含まれることが確認されたことから、7分~11分までのフラクションを分取し、濃縮・脱塩したサンプルをF81ABF粗酵素液とした。
Apparatus: HPLC preparative system PLC-561 (GL Science)
Column: POROS HS 20 μm column 4.6×100 mm
(Life Technologies)
Eluent A: 20 mM Tris-HCl buffer (pH 8)
Eluent B: 20 mM Tris-HCl buffer (pH 8) 1 M NaCl
Flow rate: 1 mL/min
Monitor wavelength: 280nm
Linear gradient: 5 min A: B = 100: 0,
15min A:B=20:80
Since it was confirmed that most of the pure F81ABF was contained in the peak eluting around 9 minutes, the fraction from 7 minutes to 11 minutes was collected, and the concentrated and desalted sample was used as the F81ABF crude enzyme solution. bottom.

(6)タンパク質濃度測定
精製したF81ABFは、アラビノフラノシダーゼプレタンパク質のアミノ酸配列(配列番号2)から推定シグナル配列(1-24位)を除いた成熟アラビノフラノシダーゼ(配列番号2の25-325位で示されるアミノ酸配列)である。なお、シグナル配列の予測にはsignalP(Bendtsenら,J.Mol.Biol.340:783-795,2004)を用いた。タンパク質の濃度は、bradford法にて測定した。bradford法では、Quick Startプロテインアッセイ(BioRad)を使用し、ウシγグロブリンを標準タンパク質とした検量線をもとにタンパク質量を計算した。
(6) Protein concentration measurement Purified F81ABF is a mature arabinofuranosidase (25- 325 amino acid sequence). SignalP (Bendtsen et al., J. Mol. Biol. 340:783-795, 2004) was used to predict the signal sequence. The protein concentration was measured by the bradford method. In the bradford method, the Quick Start protein assay (BioRad) was used, and the protein amount was calculated based on a calibration curve using bovine gamma globulin as a standard protein.

<実施例2>F81ABFのα-L-アラビノフラノシダーゼ活性
F81ABFと市販品α-L-アラビノフラノシダーゼ活性の比較を行った。カビ等の真核微生物由来のα-L-アラビノフラノシダーゼは,GH43,51,54及び62に分類されている。F81ABFはGH62に属する。市販品は表2に示したMegazyme社のAFAM2(GH43)、AFASE(GH51)、ABFAN(GH62)、ABFUM(GH62)を用いた。基質はp-ニトロフェニル-α-Lアラビノフラノシド(図1A)及び小麦アラビノキシランを用い(図1B)、α-L-アラビノフラノシダーゼ活性を測定した。
<Example 2> α-L-arabinofuranosidase activity of F81ABF A comparison was made between F81ABF and the commercially available α-L-arabinofuranosidase activity. α-L-arabinofuranosidases derived from eukaryotic microorganisms such as fungi are classified as GH43, 51, 54 and 62. F81ABF belongs to GH62. AFAM2 (GH43), AFASE (GH51), ABFAN (GH62), and ABFUM (GH62) manufactured by Megazyme, which are commercially available, were used. Using p-nitrophenyl-α-L arabinofuranoside (FIG. 1A) and wheat arabinoxylan (FIG. 1B) as substrates, α-L-arabinofuranosidase activity was measured.

Figure 0007208762000002
Figure 0007208762000002

(1)p-ニトロフェニル-α-Lアラビノフラノシド分解活性
20μLの2.5 mM p-ニトロフェニル-α-Lアラビノフラノシド(pNP-Ara、Sigma)、20μLの250 mM 酢酸ナトリウム緩衝液(pH 5)、40μLのイオン交換水を混合した80μLの基質溶液に対して、適宜希釈した酵素溶液を20μLずつ添加し、50℃で10分間反応した。100μLの0.4M 炭酸ナトリウム溶液を添加し、反応を停止させると同時に反応液をアルカリ性にすることで、酵素分解により遊離したp-ニトロフェニルを黄色に発色させた。反応溶液を吸光度420nmにて測定した。1unit(U)は1分間に1μmolのp-ニトロフェノールを遊離する酵素量とした。
結果を表3に示す。F81ABFのpNP-Ara分解活性(pNPA)は0.46U/mgと低いもののABFANと同等の活性を示した。
(1) p-nitrophenyl-α-L arabinofuranoside degradation activity 20 μL of 2.5 mM p-nitrophenyl-α-L arabinofuranoside (pNP-Ara, Sigma), 20 μL of 250 mM sodium acetate buffer 20 μL of appropriately diluted enzyme solution was added to 80 μL of substrate solution obtained by mixing liquid (pH 5) and 40 μL of deionized water, and reacted at 50° C. for 10 minutes. 100 μL of 0.4 M sodium carbonate solution was added to stop the reaction, and at the same time, the reaction solution was made alkaline to develop a yellow color from p-nitrophenyl liberated by enzymatic decomposition. The absorbance of the reaction solution was measured at 420 nm. One unit (U) was defined as the amount of enzyme that liberates 1 µmol of p-nitrophenol per minute.
Table 3 shows the results. Although F81ABF had a pNP-Ara degradation activity (pNPA) as low as 0.46 U/mg, it exhibited an activity equivalent to that of ABFAN.

Figure 0007208762000003
Figure 0007208762000003

(2)小麦アラビノキシラン分解活性
50μLの1.0%(w/v)小麦アラビノキシラン、低粘性(Megazyme)、20μLの50mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH 5)、20μLのイオン交換水を混合した。90μLの基質溶液に対し、適宜希釈した酵素溶液を10μL添加し、50℃で10分間反応した。100μLのDNS溶液(1.6%水酸化ナトリウム、0.5%3,5-ジニトロサリチル酸、30%酒石酸ナトリウムカリウム)を添加し反応を停止させた後、99.9℃にて10分間加熱処理した。冷却後、反応溶液を吸光度540nmにて測定した。対照は、90μLの基質溶液に100μLのDNS溶液を添加し、混和した後に10μLの酵素溶液を加えたものを使用した。1unit(U)は1分間に1μmolのL-アラビノース相当の還元糖を遊離する酵素量とした。結果を前記表3に併せて示す。F81ABFの小麦アラビノキシラン分解活性(WAX)は121.3U/mgであり、市販酵素と比較して最も高い値を示した。
(2) Wheat Arabinoxylan Degrading Activity 50 μL of 1.0% (w/v) wheat arabinoxylan, low viscosity (Megazyme), 20 μL of 50 mM sodium acetate buffer (pH 5), and 20 μL of deionized water were mixed. 10 μL of an appropriately diluted enzyme solution was added to 90 μL of the substrate solution and reacted at 50° C. for 10 minutes. After stopping the reaction by adding 100 μL of DNS solution (1.6% sodium hydroxide, 0.5% 3,5-dinitrosalicylic acid, 30% sodium potassium tartrate), heat treatment at 99.9° C. for 10 minutes. bottom. After cooling, the absorbance of the reaction solution was measured at 540 nm. As a control, 100 μL of DNS solution was added to 90 μL of substrate solution, and after mixing, 10 μL of enzyme solution was added. One unit (U) was defined as the amount of enzyme that liberates reducing sugars equivalent to 1 μmol of L-arabinose per minute. The results are also shown in Table 3 above. The wheat arabinoxylan degrading activity (WAX) of F81ABF was 121.3 U/mg, which was the highest value compared with commercially available enzymes.

<実施例3>バイオマス糖化におけるF81ABFの利用性
実施例2よりF81ABFはアラビノキシラン分解活性が市販酵素と比較して高いことから、バイオマスの糖化性に効果を示すことが期待された。そこでバイオマスとしてアラビノキシランを多く含む小麦ふすまの糖化に対するF81ABFの効果を調べた。
<Example 3> Utilization of F81ABF in biomass saccharification From Example 2, since F81ABF has higher arabinoxylan degrading activity than commercially available enzymes, it was expected to exhibit an effect on biomass saccharification. Therefore, the effect of F81ABF on saccharification of wheat bran containing a large amount of arabinoxylan as biomass was investigated.

(1)セルラーゼの調製
セルラーゼとしてJN11を使用した。JN11は、J.Ind.Microbiol.Biotechnol.(2012)1741-9に示されるX3AB1株であり、実施例1(4)と同様の手順で培養することで調製した。
(1) Preparation of cellulase JN11 was used as cellulase. JN11 is a J.P. Ind. Microbiol. Biotechnol. (2012) 1741-9, which was prepared by culturing in the same manner as in Example 1 (4).

(2)糖化反応
蓋つきスクリュー管(株式会社マルエム製、No.3、φ21×45mm)に、基質として小麦ふすまを乾燥原料換算で50mgと、0.1mLの0.5M酢酸ナトリウムバッファー(pH5)を添加し、ここに上記(1)で調製したJN11(酵素タンパク量として6mg/g-基質)、及び実施例1(5)で調製したF81ABF酵素液(酵素タンパク量として0.1mg/g-基質)を添加後、基質濃度が5wt%になるように水を添加して反応液を調製した。比較のため、Megazyme社のAFAM2(GH43)、AFASE(GH51)、ABFAN(GH62)及びABFUM(GH62)、(いずれも0.1mg/g-基質)を添加した反応液を調製した。対照としては、酵素としてJN11のみを添加した反応液を調製した。各反応液は、50℃、150rpmで往復振とうしながら2日間糖化反応させた。なお、各酵素の量はbradford法にて測定したタンパク質量を基準にした。反応終了後、遠心分離(15000rpm、5min、4℃)にて上清を回収し、DX500クロマトグラフィーシステム(日本ダイオネクス社製)にて上清中のグルコース、キシロース、アラビノースの濃度を測定した。JN11を用いた際に得られるグルコース、キシロース、アラビノース糖量を100%とし、各種α-L-アラビノフラノシダーゼを添加することにより得られた糖量を相対値として算出した。
(2) Saccharification reaction In a screw tube with a lid (No. 3, φ21 x 45 mm, manufactured by Maruem Co., Ltd.), 50 mg of wheat bran as a substrate in terms of dry raw material and 0.1 mL of 0.5 M sodium acetate buffer (pH 5) was added, and JN11 prepared in (1) above (6 mg/g-substrate as the enzyme protein amount) and F81ABF enzyme solution prepared in Example 1 (5) (0.1 mg/g- as the enzyme protein amount- Substrate) was added, and then water was added so that the substrate concentration was 5 wt % to prepare a reaction solution. For comparison, a reaction solution was prepared by adding Megazyme's AFAM2 (GH43), AFASE (GH51), ABFAN (GH62) and ABFUM (GH62) (all 0.1 mg/g-substrate). As a control, a reaction solution containing only JN11 as an enzyme was prepared. Each reaction solution was saccharified for 2 days with reciprocating shaking at 50° C. and 150 rpm. The amount of each enzyme was based on the amount of protein measured by the Bradford method. After completion of the reaction, the supernatant was collected by centrifugation (15000 rpm, 5 min, 4° C.), and the concentrations of glucose, xylose and arabinose in the supernatant were measured using a DX500 chromatography system (manufactured by Nippon Dionex). Taking the amount of glucose, xylose, and arabinose sugar obtained when using JN11 as 100%, the amount of sugar obtained by adding various α-L-arabinofuranosidases was calculated as a relative value.

結果を図2に示す。F81ABFを0.1 mg/g添加することでアラビノース生成量は大幅に増加し、123%を示した。またグルコース及びキシロース生成量が106%及び105%増量した。グルコース、キシロース及びアラビノースの3種類の糖の生成量が向上したのはF81ABF添加時のみであり、各種市販酵素では見られなかった。この結果から、F81ABFは小麦ふすまのヘミセルロースの分解を介してセルロースの分解を促進する、バイオマスの糖化に適した酵素であることが示された。 The results are shown in FIG. Addition of 0.1 mg/g of F81ABF greatly increased the amount of arabinose produced, showing 123%. Glucose and xylose production also increased by 106% and 105%. The production of three types of sugars, glucose, xylose and arabinose, was improved only when F81ABF was added, and was not observed with any of the commercially available enzymes. This result indicated that F81ABF is an enzyme suitable for biomass saccharification that promotes cellulose degradation through degradation of wheat bran hemicellulose.

<実施例4>バイオマス糖化におけるF81ABF発現糖化酵素の利用
実施例3より小麦ふすまの糖化にF81ABFが有効であることが示されたことから、T.reeseiにF81ABFの遺伝子を導入し、F81ABFを発現した糖化酵素を調製し、小麦ふすまの糖化性を調べた。
<Example 4> Use of F81ABF-expressing saccharifying enzyme in biomass saccharification Example 3 showed that F81ABF is effective in saccharifying wheat bran. The F81ABF gene was introduced into S. reesei, a saccharifying enzyme expressing F81ABF was prepared, and the saccharifying properties of wheat bran were examined.

(1)発現用ベクターの作製
pUC118を鋳型として、表1に示したフォワードプライマー5(配列番号14)とリバースプライマー5(配列番号15)を用いてPCRすることで約3.2kbp断片(A)を増幅した。また、Trichoderma reesei由来のcre1の上流から下流領域(配列番号4)を鋳型として、表1に示したフォワードプライマー6(配列番号16)とリバースプライマー6(配列番号17)を用いてPCRすることで、約2.9kbp断片(B)を増幅した。得られたDNA断片(A)及び(B)は、実施例1の(2)と同様の手法でベクターに組み込み、pUC-cre1を作製した。
(1) Preparation of expression vector About 3.2 kbp fragment (A) by PCR using forward primer 5 (SEQ ID NO: 14) and reverse primer 5 (SEQ ID NO: 15) shown in Table 1 using pUC118 as a template was amplified. In addition, using the upstream to downstream region (SEQ ID NO: 4) of Cre1 derived from Trichoderma reesei as a template, PCR was performed using forward primer 6 (SEQ ID NO: 16) and reverse primer 6 (SEQ ID NO: 17) shown in Table 1. , amplified an approximately 2.9 kbp fragment (B). The obtained DNA fragments (A) and (B) were incorporated into a vector in the same manner as in Example 1 (2) to prepare pUC-cre1.

上記pUC-cre1を鋳型とし、表1に示したフォワードプライマー7(配列番号18)とリバースプライマー7(配列番号19)を用いてPCRすることでcre1遺伝子領域を除いた約6.3kbp断片(C)を増幅した。また配列番号4を鋳型として、表1に示したフォワードプライマー8(配列番号20)とリバースプライマー8(配列番号21)を用いてPCRすることで、cre1遺伝子下流の約500bp断片(D)を増幅した。さらにTrichoderma reesei由来のpyr4(配列番号3)を鋳型として、表1に示したフォワードプライマー9(配列番号22)とリバースプライマー9(配列番号23)を用いてPCRすることで、約2.7kbp断片(E)を増幅した。得られたDNA断片(D)及び(E)をIn-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ)のプロトコルに従って処理し、(D)-(E)の順に連結したDNA断片(F)を調製した。得られたDNA断片(C)及び(F)を実施例1の(2)と同様の手法でベクターに組み込み、pUC-cre1-pyr4を作製した。 About 6.3 kbp fragment (C ) was amplified. Using SEQ ID NO: 4 as a template, PCR was performed using forward primer 8 (SEQ ID NO: 20) and reverse primer 8 (SEQ ID NO: 21) shown in Table 1 to amplify an approximately 500 bp fragment (D) downstream of the cre1 gene. bottom. Furthermore, using pyr4 (SEQ ID NO: 3) derived from Trichoderma reesei as a template, PCR was performed using forward primer 9 (SEQ ID NO: 22) and reverse primer 9 (SEQ ID NO: 23) shown in Table 1 to obtain an approximately 2.7 kbp fragment (E) was amplified. The obtained DNA fragments (D) and (E) were processed according to the protocol of In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio) to prepare DNA fragment (F) by ligating (D)-(E) in order. The obtained DNA fragments (C) and (F) were incorporated into a vector in the same manner as in Example 1 (2) to prepare pUC-cre1-pyr4.

上記pUC-cre11-pyr4を鋳型とし、表1に示したフォワードプライマー10(配列番号24)とリバースプライマー10(配列番号25)を用いてPCRすることで約9.5kbp断片(G)を増幅した。またeg1遺伝子のプロモーター領域(配列番号5)を鋳型として、表1に示したフォワードプライマー11(配列番号26)とリバースプライマー11(配列番号27)を用いてPCRすることで、約1.5kbp断片(H)を増幅した。実施例1(1)にて得られたcDNAを鋳型として、表1に示したフォワードプライマー12(配列番号28)とリバースプライマー12(配列番号29)を用いてPCRすることで、推定シグナル配列を含むF81ABFプレタンパク質(配列番号2)の遺伝子領域(配列番号1)約1.0kbp断片(I)を増幅した。さらに特開2017-12006号公報にて構築されたpUC-cbh1-amdSを鋳型として、表1に示したフォワードプライマー13(配列番号30)とリバースプライマー13(配列番号31)を用いてPCRすることで、cbh1のターミネーター領域として約0.6kbp断片(J)を増幅した。得られたDNA断片(H)、(I)及び(J)をIn-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ)のプロトコルに従って処理し、(H)-(I)-(J)の順に連結したDNA断片(K)を調製した。得られたDNA断片(G)及び(K)を実施例1の(2)と同様の手法でベクターに組み込み、pUC-Peg1-F81ABF-Δcre1-pyr4を作製した。 Using the above pUC-cre11-pyr4 as a template, PCR was performed using forward primer 10 (SEQ ID NO: 24) and reverse primer 10 (SEQ ID NO: 25) shown in Table 1 to amplify an approximately 9.5 kbp fragment (G). . Using the promoter region (SEQ ID NO: 5) of the eg1 gene as a template, PCR was performed using forward primer 11 (SEQ ID NO: 26) and reverse primer 11 (SEQ ID NO: 27) shown in Table 1 to obtain an approximately 1.5 kbp fragment. (H) was amplified. Using the cDNA obtained in Example 1 (1) as a template, PCR was performed using forward primer 12 (SEQ ID NO: 28) and reverse primer 12 (SEQ ID NO: 29) shown in Table 1 to obtain a putative signal sequence. An approximately 1.0 kbp fragment (I) of the gene region (SEQ ID NO: 1) of the F81ABF preprotein (SEQ ID NO: 2) was amplified. Furthermore, using pUC-cbh1-amdS constructed in JP 2017-12006 as a template, PCR is performed using forward primer 13 (SEQ ID NO: 30) and reverse primer 13 (SEQ ID NO: 31) shown in Table 1. , an approximately 0.6 kbp fragment (J) was amplified as the terminator region of cbh1. The obtained DNA fragments (H), (I) and (J) were treated according to the protocol of the In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio), and the DNA fragments were ligated in the order of (H)-(I)-(J). (K) was prepared. The obtained DNA fragments (G) and (K) were incorporated into a vector in the same manner as in Example 1 (2) to prepare pUC-Peg1-F81ABF-Δcre1-pyr4.

(2)形質転換体の作製
トリコデルマ・リーゼ JN11株(J.Ind.Microbiol.Biotechnol.(2012)1741-9に示されるX3AB1株)に対して上記(1)で構築したベクターの形質転換を行った。導入は実施例1の(3)に記載の通り行い、得られた形質転換体をTK16とした。
(2) Preparation of Transformant Trichoderma reese JN11 strain (X3AB1 strain shown in J. Ind. Microbiol. Biotechnol. (2012) 1741-9) was transformed with the vector constructed in (1) above. rice field. The introduction was carried out as described in (3) of Example 1, and the resulting transformant was named TK16.

(3)糖化酵素TK16の調製
(2)にて得られた菌株を用い、実施例1(4)と同様の手順で培養することで調製した。
(3) Preparation of saccharifying enzyme TK16 Using the strain obtained in (2), it was prepared by culturing in the same procedure as in Example 1 (4).

(4)糖化反応
(3)にて得られたTK16糖化酵素を用い、実施例3(2)と同様の手順で小麦ふすまの糖化を行った。結果を図3に示す。小麦ふすまをTK16で糖化することで、グルコース、キシロース及びアラビノースの生成糖量はそれぞれ103%、106%及び127%向上した。この結果から、F81ABFを導入したTK16はバイオマス糖化酵素として有用であることが示された。
(4) Saccharification Reaction Using the TK16 saccharifying enzyme obtained in (3), wheat bran was saccharified in the same manner as in Example 3(2). The results are shown in FIG. By saccharifying wheat bran with TK16, the sugar yields of glucose, xylose and arabinose were improved by 103%, 106% and 127%, respectively. This result showed that TK16 into which F81ABF was introduced is useful as a biomass saccharifying enzyme.

<実施例5>GH62のα-L-アラビノフラノシダーゼ相同性比較
(1)アライメント解析
F81ABFと市販酵素ABFUM及びABFANに相当するEAK85771.1及びEAA59562.1、前記特許文献3のCAM07245.1の成熟ペプチドについてそれぞれアミノ酸配列の相同性解析を行った。解析は遺伝情報処理ソフトウェアであるGenetyx Ver.12(株式会社ゼネティクス)のfastpプログラムを用いた。結果、EAK85771.1、EAA59562.1及びCAM07245.1は、F81AFBとそれぞれ66、72及び82%同一性を示した。これら4種類のα-L-アラビノフラノシダーゼのマルチプルアライメントを図4に示す。
<Example 5> Comparison of α-L-arabinofuranosidase homology of GH62 (1) Alignment analysis EAK85771.1 and EAA59562.1 corresponding to F81ABF and commercially available enzymes ABFUM and ABFAN, CAM07245.1 of the above-mentioned Patent Document 3 A homology analysis of amino acid sequences was performed for each of the mature peptides. For the analysis, the fastp program of Genetyx Ver.12 (Genetics Co., Ltd.), which is genetic information processing software, was used. As a result, EAK85771.1, EAA59562.1 and CAM07245.1 showed 66, 72 and 82% identity with F81AFB, respectively. A multiple alignment of these four α-L-arabinofuranosidases is shown in FIG.

(2)分子系統樹解析
CAZY (http://www.cazy.org/)に登録されている真核生物由来のGH62のα-L-アラビノフラノシダーゼ67タンパク質のアミノ酸配列についてclustalXにてマルチプルアライメントを行い、近隣結合法(Neighbor-Joining method:NJ法)により分子系統樹を作成した。Genetyx Ver.12にて67タンパク質の中に市販酵素ABFUM及びABFANに相当するEAK85771.1及びEAA59562.1、WO2006125438号のCAM07245.1が含まれている。結果を図5に示す。GH62のα-L-アラビノフラノシダーゼは大きく2つのグループに分類され、F81ABFはグループ1に属した。実施例5(1)において最も高い相同性を示したCAM07245.1が同じグループ1であることが示された。一方で、またEAK85771.1が最も相同性が低かったが、分子系統樹解析から同じグループ1であることが示された。一方で、EAA59562.1はEAK85771.1より相同性が高いものの、グループ2に属した。
(2) Molecular phylogenetic tree analysis The amino acid sequence of the α-L-arabinofuranosidase 67 protein of eukaryote-derived GH62 registered in CAZY (http://www.cazy.org/) was multiplexed with clustalX. Alignment was performed, and a molecular phylogenetic tree was created by the Neighbor-Joining method (NJ method). Genetyx Ver. 12 included among the 67 proteins EAK85771.1 and EAA59562.1 corresponding to the commercial enzymes ABFUM and ABFAN, CAM07245.1 of WO2006125438. The results are shown in FIG. GH62 α-L-arabinofuranosidases were classified into two groups, and F81ABF belonged to Group 1. It was shown that CAM07245.1, which showed the highest homology in Example 5(1), belongs to the same Group 1. On the other hand, EAK85771.1 also had the lowest homology, but was shown to be in the same Group 1 from molecular phylogenetic tree analysis. On the other hand, EAA59562.1 belonged to group 2 although it had higher homology than EAK85771.1.

Claims (10)

下記(a)~(d)から選ばれるアミノ酸配列からなり、且つアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質:
(a)配列番号2で示されるアミノ酸配列;
(b)配列番号2の1番から301番で示されるアミノ酸配列;
(c)(a)又は(b)で示されるアミノ酸配列と少なくとも95%の同一性を有するアミノ酸配列;
(d)(a)又は(b)で示されるアミノ酸配列において、1~10個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列。
A protein consisting of an amino acid sequence selected from the following (a) to (d) and having arabinofuranosidase activity:
(a) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2;
(b) an amino acid sequence represented by numbers 1 to 301 of SEQ ID NO: 2;
(c) an amino acid sequence having at least 95 % identity with the amino acid sequence shown in (a) or (b);
(d) An amino acid sequence obtained by deleting, substituting or adding 1 to 10 amino acids in the amino acid sequence shown in (a) or (b).
セルラーゼの存在下、セルロースの分解を促進する、請求項1記載のアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質。2. The protein having arabinofuranosidase activity according to claim 1, which promotes degradation of cellulose in the presence of cellulase. 請求項1又は2記載の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ポリヌクレオチド。 A polynucleotide encoding the protein having arabinofuranosidase activity according to claim 1 or 2 . 下記(e)~(h)から選ばれるヌクレオチド配列からなる、請求項記載のポリヌクレオチド:
(e)配列番号1で示されるヌクレオチド配列;
(f)配列番号1の73番から975番で示されるヌクレオチド配列;
(g)(e)又は(f)で示されるヌクレオチド配列と少なくとも95%の同一性を有するヌクレオチド配列;
(h)(e)又は(f)で示されるヌクレオチド配列において、1~30個のヌクレオチドが欠失、挿入、置換若しくは付加されたヌクレオチド配列。
The polynucleotide according to claim 3 , which consists of a nucleotide sequence selected from the following (e) to (h):
(e) the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1;
(f) the nucleotide sequence shown at positions 73 to 975 of SEQ ID NO: 1;
(g) a nucleotide sequence having at least 95 % identity with the nucleotide sequence shown in (e) or (f);
(h) A nucleotide sequence in which 1 to 30 nucleotides are deleted, inserted, substituted or added in the nucleotide sequence shown in (e) or (f).
請求項又は記載のポリヌクレオチドを含むベクター。 A vector comprising the polynucleotide of claim 3 or 4 . 請求項又は記載のポリヌクレオチド、又は請求項記載のベクターを宿主に導入することを含む、形質転換体の製造方法。 A method for producing a transformant, comprising introducing the polynucleotide according to claim 3 or 4 or the vector according to claim 5 into a host. 請求項又は記載のポリヌクレオチド、又は請求項記載のベクターが導入された形質転換体。 A transformant into which the polynucleotide according to claim 3 or 4 or the vector according to claim 5 has been introduced. 請求項1又は2記載のアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質を含有する、バイオマス糖化剤。 A biomass saccharifying agent comprising the protein having arabinofuranosidase activity according to claim 1 or 2 . さらに、セルラーゼを含有する、請求項8記載のバイオマス糖化剤。The biomass saccharifying agent according to claim 8, further comprising cellulase. 請求項1又は2記載のアラビノフラノシダーゼ活性を有するタンパク質、又は請求項記載のバイオマス糖化剤を用いる、バイオマスからの糖の製造方法。 A method for producing sugar from biomass, using the protein having arabinofuranosidase activity according to claim 1 or 2 or the biomass saccharifying agent according to claim 8 .
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