JPH03251175A - Alkali protease or modified aspergillus oryzae - Google Patents

Alkali protease or modified aspergillus oryzae

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JPH03251175A
JPH03251175A JP4802790A JP4802790A JPH03251175A JP H03251175 A JPH03251175 A JP H03251175A JP 4802790 A JP4802790 A JP 4802790A JP 4802790 A JP4802790 A JP 4802790A JP H03251175 A JPH03251175 A JP H03251175A
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JP
Japan
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aspergillus oryzae
alkaline protease
mutant
gene
plasmid
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JP4802790A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Ishida
豊 石田
Koji Murakami
弘次 村上
Narutoshi Sugio
成俊 杉尾
Kazuo Ikegaya
池ケ谷 和男
Koji Mazaki
真崎 厚司
Haruhide Kawabe
川辺 晴英
Hirobumi Arimura
有村 博文
Seiji Murakami
村上 成治
Hiroki Tatsumi
宏樹 辰巳
Yoshihiro Ogawa
小川 善弘
Eiichi Nakano
中野 衛一
Hiroshi Motai
茂田井 宏
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SHOKUHIN SANGYO KOUSO KINOU HENKAN GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Original Assignee
SHOKUHIN SANGYO KOUSO KINOU HENKAN GIJUTSU KENKYU KUMIAI
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To advantageously produce and obtain the subject protease having improved heat stability by having disulfide bondings in a molecule by transforming a host with a recombinant plasmid transduced with a gene coding a specific alkali protease of modified Aspergillus oryzae and then culturing. CONSTITUTION:At least, two amino acids in alkali protease of wild Aspergillus oryzae are respectively substituted with cystine to prepare a gene coding alkali protease of modified Aspergillus oryzae having disulfide bondings in a molecule. Next, said gene is transduced into a plasmid to prepare a recombinant plasmid. Then, a host is transformed by using said recombinant plasmid. Thus, the resultant transformant is cultured in a medium and above-mentioned alkali protease of modified Aspergillus oryzae is produced, collected by separation to afford the objective alkali protease of modified Aspergillus oryzae useful in a field of food, etc., having excellent heat resistance.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は蛋白質分解酵素として有用な黄麹菌由来のアル
カリプロテアーゼの変異体に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a mutant of alkaline protease derived from Aspergillus oryzae, which is useful as a proteolytic enzyme.

〔従来の技術] 従来、黄麹菌の1種であるアスペルギルス・オリゼー(
^spergillus oryzae)由来のアルカ
リプロテアーゼ遺伝子の構造については、全く未知であ
り、また、該遺伝子の単離すらされていないのが実情で
ある。
[Conventional technology] Conventionally, Aspergillus oryzae (
The structure of the alkaline protease gene derived from Spergillus oryzae is completely unknown, and the reality is that the gene has not even been isolated.

アルカリプロテアーゼは、蛋白質又はその部分加水分解
物に作用して、ペプタイド結合を分解する加水分解酵素
であって、医薬、飲食品、洗荊等広範に用いられている
Alkaline protease is a hydrolytic enzyme that acts on proteins or partially hydrolyzed products thereof to decompose peptide bonds, and is widely used in medicines, food and drink products, and washing plants.

そこで、本発明者等は、先にアスペルギルス・オリゼー
由来のアルカリプロテアーゼ遺伝子について種々検討し
た結果、アスペルギルス・オリゼー由来のアルカリプロ
テアーゼ遺伝子及びプレプロ型アルカリプロテアーゼ遺
伝子を初めて単離及び構造決定することに成功し、特許
出願を行った(特願昭63−51777号及び特願昭6
3−170018号特許出願明細書)。
Therefore, as a result of various studies on the alkaline protease gene derived from Aspergillus oryzae, the present inventors succeeded in isolating and determining the structure of the alkaline protease gene and prepro-type alkaline protease gene derived from Aspergillus oryzae for the first time. , filed a patent application (Japanese Patent Application No. 63-51777 and
3-170018 patent application specification).

さて、アルカリプロテアーゼをはじめ有用酵素を有効な
触媒として生体外で利用するには、温度、pH1酸素、
溶媒、圧力などに対する蛋白質の安定性を高める必要が
ある。
Now, in order to utilize useful enzymes such as alkaline protease as effective catalysts in vitro, temperature, pH, oxygen,
It is necessary to increase the stability of proteins against solvents, pressure, etc.

特に温度:即ち熱安定性を高める試みが遺伝子の部位特
異変異技術を用いたいわゆるプロティンエンジニアリン
グにより盛んに行われている。例えば、野生型サチライ
シンE酵素中の1〜2個のアミノ酸を各々他のアミノ酸
に置換することにより、野生型に比べて熱安定性の向上
した変異型サチライシンEを調製できることが報告され
ている(特開平1−137972号)。
In particular, attempts to increase temperature: that is, thermal stability, are actively being carried out by so-called protein engineering using site-specific mutation technology of genes. For example, it has been reported that by substituting one or two amino acids in the wild-type subtilisin E enzyme with other amino acids, a mutant subtilisin E with improved thermostability compared to the wild type can be prepared ( JP-A No. 1-137972).

[発明が解決しようとする課題] そこで、本発明の課題は、まず、野生型の黄麹菌アルカ
リプロテアーゼに比べ熱安定性等の性質において優れた
変異型のアルカリプロテアーゼ及び該酵素を製造するた
めの新たな方法を提供することにあり、併せて部位特異
的変異を導入した該変異型アルカリプロテアーゼの遺伝
子、該遺伝子により組換えられたプラスミド及び該プラ
スミドを有する形質転換体を提供することにある。
[Problems to be Solved by the Invention] Therefore, the first object of the present invention is to develop a mutant alkaline protease that is superior in properties such as thermostability compared to the wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease, and a method for producing the enzyme. The object of the present invention is to provide a new method, and also to provide a gene for the mutant alkaline protease into which site-specific mutations have been introduced, a plasmid recombined with the gene, and a transformant containing the plasmid.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明者等は、鋭意研究の結果、野生型黄麹菌アルカリ
プロテアーゼ中の2個以上を各々システィンに置換する
ことにより、野生型に比べて熱安定性(耐熱性)の向上
した変異型黄麹菌アルカリプロテアーゼを調製できるこ
とを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
As a result of intensive research, the present inventors have discovered a mutant form of Aspergillus oryzae that has improved thermostability (heat resistance) compared to the wild type by replacing two or more of the alkaline proteases of the wild type Aspergillus oryzae with cysteine. They discovered that alkaline protease can be prepared and completed the present invention.

例えば、本発明の変異型黄麹菌アルカリプロテアーゼの
うち上記(1)の野生型黄麹菌アルカリプロテアーゼの
N末端より169番目及び200番目のアミノ酸を各々
システィンに置換したものは、(1)分子量25000
〜30000程度。
For example, among the mutant-type Aspergillus oryzae alkaline proteases of the present invention, those in which the 169th and 200th amino acids from the N-terminus of the wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease described in (1) above are each replaced with cysteine have a molecular weight of (1) 25,000;
~30,000 or so.

(2)熱安定性(耐熱性)を示す。(2) Shows thermal stability (heat resistance).

具体的には50°C11時間で酵素活性が90%以上残
存する。
Specifically, 90% or more of the enzyme activity remains after 11 hours at 50°C.

(3)酵素活性の至適温度が野生型に比べ+5°C以上
上昇する。
(3) The optimal temperature for enzyme activity is increased by +5°C or more compared to the wild type.

(4)導入したシスティンがジスルフィド結合を形成。(4) The introduced cysteine forms a disulfide bond.

(5)酵素活性は野生型と同程度。(5) Enzyme activity is similar to wild type.

等の性質を示す。It shows the properties such as

この変異型黄麹菌アルカリプロテアーゼの調製方法とし
ては、野生型黄麹菌アルカリプロテアーゼをコードする
遺伝子から遺伝子工学的手法を用いて行われる。
The method for preparing this mutant Aspergillus oryzae alkaline protease is carried out using genetic engineering techniques from the gene encoding the wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease.

すなわち、本発明は以下(1)〜(7)の特徴を有する
ものである。
That is, the present invention has the following features (1) to (7).

(1)野生型黄麹アルカリプロテアーゼ中の2個以上の
アミノ酸を各々システィンに置換することにより分子内
にジスルフィド結合を形成した変異型黄麹菌アルカリプ
ロテアーゼ。
(1) A mutant Aspergillus oryzae alkaline protease in which two or more amino acids in the wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease are each replaced with cysteine to form a disulfide bond within the molecule.

(2)  野生型黄麹菌アルカリプロテアーゼのN末端
より169番目のグリシンおよび200番目のバリンを
各々システィンに置換したものである上記(1)記載の
変異型黄麹菌アルカリプロテアーゼ。
(2) The mutant Aspergillus oryzae alkaline protease according to (1) above, wherein glycine at position 169 and valine at position 200 from the N-terminus of wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease are each replaced with cysteine.

(3)上記(1)又は(2)記載の変異型黄麹菌アルカ
リプロテアーゼをコードする遺伝子。
(3) A gene encoding the mutant Aspergillus oryzae alkaline protease described in (1) or (2) above.

(4)上記(3)記載の遺伝子を導入した組換えプラス
ミ  ド 。
(4) A recombinant plasmid into which the gene described in (3) above has been introduced.

(5)上記(4)記載の組換えプラスミドにより形質転
換された形質転換体。
(5) A transformant transformed with the recombinant plasmid described in (4) above.

(6)  (a)  上記(3)記載の遺伝子を調製す
る。
(6) (a) Prepare the gene described in (3) above.

(b)  上記(3)記載の遺伝子をプラスミドに導入
して組換えプラスミドを調製する。
(b) Prepare a recombinant plasmid by introducing the gene described in (3) above into a plasmid.

(c)  (b)の組換えプラスミドを用いて宿主を形
質転換して形質転換体を調製する。および、(d)  
(c)の形質転換体を培養して上記(1)又は(2)記
載の変異型黄麹菌アルカリプロテアーゼを産生させる。
(c) Transform a host using the recombinant plasmid of (b) to prepare a transformant. and (d)
The transformant of (c) is cultured to produce the mutant Aspergillus oryzae alkaline protease described in (1) or (2) above.

以上の(a)〜(d)の工程からなる変異型黄麹菌アル
カリプロテアーゼの製造方法。
A method for producing mutant Aspergillus oryzae alkaline protease comprising the above steps (a) to (d).

以下、本発明を更に詳述する。The present invention will be explained in more detail below.

本発明の変異型黄麹菌アルカリプロテアーゼは2個のア
ミノ酸を各々システィンに置換することにより分子内に
ジスルフィド結合を形成したものであり、具体的には、 (1)野生型黄麹菌アルカリプロテアーゼのN末端より
169番目のグリシンおよび200番目のバリンを各々
システィンに置換したもの。
The mutant Aspergillus oryzae alkaline protease of the present invention has a disulfide bond formed within the molecule by substituting two amino acids with cysteine. Specifically, (1) the N of the wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease is Glycine at position 169 and valine at position 200 from the end are each replaced with cysteine.

(2)野生型黄麹菌アルカリプロテアーゼのN末端より
36番目のチロシンおよび125番目のアルギニンを各
々システィンに置換したもの。
(2) Tyrosine at position 36 and arginine at position 125 from the N-terminus of wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease are each replaced with cysteine.

(3)野生型黄麹菌アルカリプロテアーゼのN末端より
69番目のセリンおよび101番目のグリシンを各々シ
スティンに置換したもの。
(3) Serine at position 69 and glycine at position 101 from the N-terminus of wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease are each replaced with cysteine.

(4)野生型黄麹菌アルカリプロテアーゼのN末端より
180番目のイソロイシンおよび254番目のスレオニ
ンあるいは253番目のバリンを各々システィンに置換
したもの。
(4) Isoleucine at position 180 and threonine at position 254 or valine at position 253 from the N-terminus of wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease are each replaced with cysteine.

これには、まず、部異特異的変異法を用いて野生型黄麹
菌アルカリプロテアーゼをコードする遺伝子の変異目的
部位の塩基配列を、システィンに対応する塩基配列に変
更して変異型の黄麹菌アルカリプロテアーゼの遺伝子を
調製する。
To do this, first, using site-specific mutagenesis, the base sequence of the mutation target site of the gene encoding wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease is changed to the base sequence corresponding to cysteine, and the mutant form of Aspergillus oryzae alkaline protease is Prepare the protease gene.

この部異特異的変異法は、原型の遺伝子DNAが組み込
まれたプラスミドの一本鎖DNAを鋳型にして、変異さ
せようとする塩基配列を含む合成オリゴヌクレオチドを
プライマーとして変異型の遺伝子を合成するものである
巨Sambrook et al。
In this site-specific mutation method, a mutant gene is synthesized using a single-stranded DNA of a plasmid into which the original gene DNA has been integrated as a template and a synthetic oligonucleotide containing the base sequence to be mutated as a primer. The giant Sambrook et al.

Mo1ecular cloning、 2nd ed
ition、 Co1d SpringHarbor 
Laboratory、 Co1d Spring H
arbor、 NewYork (1989)]。
Molecular cloning, 2nd ed
ition, Colorado Spring Harbor
Laboratory, Co1d Spring H
arbor, New York (1989)].

本発明においては、野生型の黄麹菌アルカリプロテアー
ゼ遺伝子の一本鎖DNAとアニーリング可能であるが、
置換しようとする目的部位に対応する塩基配列がシステ
ィンをコードするものである点で相異するオリゴヌクレ
オチドを化学合成し、この合成オリゴヌクレオチドをプ
ライマーとし、かつ該野生型の黄麹菌アルカリプロテア
ーゼ遺伝子が組み込まれたプラスミドの一本鎖DNAを
鋳型として変異型の黄麹菌アルカリプロテアーゼ遺伝子
を合成するものである。
In the present invention, although it is possible to anneal with the single-stranded DNA of the wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease gene,
Oligonucleotides that differ in that the base sequence corresponding to the target site to be replaced encodes cysteine are chemically synthesized, and this synthetic oligonucleotide is used as a primer, and the wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease gene is A mutant type of Aspergillus oryzae alkaline protease gene is synthesized using the single-stranded DNA of the integrated plasmid as a template.

次いで、変異型黄麹菌アルカリプロテアーゼをコードす
る遺伝子は、発現ベクター系に挿入して、発現用宿主・
ベクター系を構築する。
Next, the gene encoding the mutant Aspergillus oryzae alkaline protease is inserted into an expression vector system and used as an expression host.
Construct a vector system.

本発明において用いられる宿主としては、例えば、大腸
菌、酵母、枯草菌等が挙げられるが、特にこれらに限定
されるものではない。また発現用ベクターとしては、こ
れら宿主細胞とコンバーチプルな種から由来するレプリ
コンと制御配列を有するプラスミドベクターが用いられ
、該プラスミドベクターは一般に複製部位を有しており
、又形質転換細胞中で表現型の選択が可能となるマーカ
ーの配列を有している 例えば大腸菌は通常pBR322を用いて形質転換され
るが、このプラスミドは大腸菌株由来である(Boli
var et al、 Gene、  2.95 (1
977))。pBR322はアンピシリン耐性及びテト
ラサイクリン耐性の遺伝子を持っているので形質転換し
た細胞を検出する簡単な方法を与える。pBR322プ
ラスミドや、他の微生物プラスミドは微生物体が利用で
きて、それが支配する蛍白質を発現させることが可能な
プロモーターを有するか、あるいはプロモーター配列を
挿入しである。組み換えDNAの構成に通常使われるプ
ロモーターとしてはβ−ラクタマーゼ(ペニシリナーゼ
)やラクトースプロモーター系(chang et a
l、 Nature、 275.615 (1978)
; Itakura et al、 5cience、
 198.1056 (1977) ;Goeddel
 et al、 Nature、 28L 544 (
1979)]あるいはトリプトファン(trp )プロ
モーター系(Goeddel et al、 Nucl
、Ac1ds Res、、  8 、4057 (19
79) ;ヨーロッパ特許出願公開第0036776号
明細書)がある。これらは最も一般的に使われているが
、他の微生物プロモーターも発見され、使用されている
Examples of the host used in the present invention include Escherichia coli, yeast, Bacillus subtilis, etc., but are not particularly limited thereto. As expression vectors, plasmid vectors containing replicons and control sequences derived from species convertible with these host cells are used, and the plasmid vectors generally have a replication site and are phenotypic in transformed cells. For example, E. coli, which has a marker sequence that allows the selection of
var et al., Gene, 2.95 (1
977)). pBR322 contains genes for ampicillin and tetracycline resistance and therefore provides an easy method for detecting transformed cells. The pBR322 plasmid, as well as other microbial plasmids, have a promoter that can be used by the microbial organism to express the fluorescent matter that it controls, or have a promoter sequence inserted therein. Promoters commonly used for constructing recombinant DNA include β-lactamase (penicillinase) and lactose promoter systems (Chang et al.
I, Nature, 275.615 (1978)
; Itakura et al, 5science,
198.1056 (1977); Goeddel
et al., Nature, 28L 544 (
1979)] or the tryptophan (trp) promoter system (Goeddel et al., Nucl.
, Ac1ds Res, 8, 4057 (19
79) ; European Patent Application Publication No. 0036776). Although these are the most commonly used, other microbial promoters have also been discovered and used.

それらの塩基配列の詳細も発表されており研究者はそれ
らをプラスミドベクターに機能的に導入することが可能
である(Siebenlist et al、 Ce1
l。
Details of their nucleotide sequences have also been published, allowing researchers to functionally introduce them into plasmid vectors (Siebenlist et al, Ce1
l.

放、 269 (1980))。Hou, 269 (1980)).

そして本発明においては、これらプロモーターを含むプ
ラスミドベクターあるいは大腸菌に対し通常用いられて
いるプラスミドベクター等を適宜使用すればよく、宿主
となる大腸菌としては大腸菌H8101株、C600株
、H3110株などを挙げることができる。
In the present invention, plasmid vectors containing these promoters or plasmid vectors commonly used for E. coli may be used as appropriate, and examples of the E. coli host include E. coli strains H8101, C600, and H3110. I can do it.

本発明における宿主酵母としては例えば、サツカロミセ
ス・セルビシエ(Saccharon+yces ce
revisiae)のNA37−11A株、GRF18
株、AH22株等が使用できる。
As the host yeast in the present invention, for example, Saccharomyces cerevisiae (Saccharon+yces ce
revisiae) NA37-11A strain, GRF18
strain, AH22 strain, etc. can be used.

また、使用する酵母ベクターを構築するための適当なプ
ロモーターとして、3−ホスホグリセレートキナーゼ(
PGK)のプロモーター(chang etal、、 
Mol Ce11. Biol、、旦、 1812(1
986) )や他の解糖系酵素[He5s et al
、、 J、^dv、 Enzyme、Reg、、 71
49 (1968) ;Ho1land et al、
 Biochemistry、 Jl。
In addition, 3-phosphoglycerate kinase (
PGK) promoter (Chang et al.,
Mol Ce11. Biol, Dan, 1812 (1
986) ) and other glycolytic enzymes [He5s et al.
,, J, ^dv, Enzyme, Reg,, 71
49 (1968); Holland et al.
Biochemistry, Jl.

4900 (1978) )であるエノラーゼ、グリセ
ルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPD
II)、ヘキソキナーゼ、ピルビン酸デカルボキシラー
ゼ、ホスホフルクトキナーゼ、グルコース−6−リン酸
イソメラーゼ、3−ホスホグリセルリン酸ムターゼ、ピ
ルビン酸キナーゼ、トリオースリン酸イソメラーゼ、ホ
スホグルコースイソメラーゼ、グルコキナーゼの様な酵
素のプロモーター等が挙げられるが、これらの中でも、
GAPDHプロモーターPGKプロモーターは有用であ
る。適当な発現ベクターを作製する場合、これらの遺伝
子に存在する転写終結配列も又発現したい遺伝子の3′
側に挿入し、mRNAのポリA化と転写終結が生じる様
にする。増殖条件により、転写の制御ができる様な利点
を有するプロモーターとして、アルコールデヒドロゲナ
ーゼ2、イソチトクロムC1酸性ホスファターゼ、ある
いは窒素代謝に関連した分解酵素、あるいはマルトース
やガラクトースを使用するのに関連した酵素のプロモー
ターも使える。そして本発明においては、これらの酵母
のコンバーチプルプロモーター、複製起点及び転写終結
配列を含むすべてのプラスミドベクターが使える。
4900 (1978)), enolase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPD
II) of enzymes such as hexokinase, pyruvate decarboxylase, phosphofructokinase, glucose-6-phosphate isomerase, 3-phosphoglycerate phosphate mutase, pyruvate kinase, triosephosphate isomerase, phosphoglucose isomerase, glucokinase. Examples include promoters, but among these,
The GAPDH promoter and PGK promoter are useful. When constructing a suitable expression vector, the transcription termination sequence present in these genes can also be inserted into the 3′ region of the gene to be expressed.
It is inserted at the side so that polyA conversion of mRNA and transcription termination occur. Promoters that have the advantage of being able to control transcription depending on growth conditions include promoters of alcohol dehydrogenase 2, isocytochrome C1 acid phosphatase, or degrading enzymes related to nitrogen metabolism, or enzymes related to the use of maltose or galactose. You can also use In the present invention, all plasmid vectors containing these yeast convertible promoters, replication origins, and transcription termination sequences can be used.

さらに宿主となる枯草菌としては、例えばノ1チルス・
ナツト−(B、natto)、バチルス・ズブチリス(
B、5ubtilis )等が用いられる。これら枯草
菌の分泌発現ベクターとしては、プラスミドpUBll
Furthermore, examples of Bacillus subtilis that serve as a host include, for example, No.
Natto (B, natto), Bacillus subtilis (
B, 5ubtilis) etc. are used. These Bacillus subtilis secretion expression vectors include plasmid pUBll
.

等の枯草菌中で復製できるプラスミドの複製起点をもち
、かつ、α−アミラーゼ遺伝子あるいはアルカリプロテ
アーゼ(サチライシン)遺伝子等のプロモーター、シグ
ナルペプチド、ターミネータ−を有するプラスミドが利
用できる。
Plasmids can be used that have a plasmid replication origin that can be reproduced in Bacillus subtilis, and also have a promoter, signal peptide, and terminator, such as an α-amylase gene or alkaline protease (subtilisin) gene.

また何れの宿主を用いる場合においても、ベクターが宿
主細胞の染色体に組み込まれるならば、ベクター中に複
製起点を必要とせず、宿主細胞染色体の複製機構を利用
することができる。
In addition, no matter which host is used, if the vector is integrated into the chromosome of the host cell, an origin of replication is not required in the vector, and the replication mechanism of the host cell chromosome can be utilized.

宿主細胞の形質転換は公知の方法、例えば、塩化カルシ
ウム、プロトプラストポリエチレングリコール融合法、
エレクトロポレーション法などにより行う。
Transformation of host cells can be carried out using known methods, such as calcium chloride, protoplast polyethylene glycol fusion method,
This is done by electroporation method etc.

得られた形質転換株は、宿主細胞の自体公知の培地で培
養する。培地としては、大腸菌、枯草菌ではL培地、酵
母ではYPD培地などが例示される。
The obtained transformed strain is cultured in a medium known per se for host cells. Examples of the medium include L medium for E. coli and Bacillus subtilis, and YPD medium for yeast.

培養は、通常15〜43°C(好適には30〜37°C
程度)で行い、必要により通気や攪拌を加えることもで
きる。
Culture is usually carried out at 15-43°C (preferably 30-37°C).
It is also possible to add aeration and stirring if necessary.

培養後、培養上清を回収し、自体公知の方法、例えばア
フィニティクロマトグラフィー、分画法などにより変異
型黄麹菌アルカリプロテアーゼを精製する。
After culturing, the culture supernatant is collected, and the mutant Aspergillus oryzae alkaline protease is purified by a method known per se, such as affinity chromatography or fractionation.

(発明の効果〕 本発明の変異型黄麹菌アルカリプロテアーゼは野生型と
同程度の酵素活性を有し、しかも熱安定性(耐熱性)は
著しく向上するという性質を有している。従って、本発
明の変異型黄麹菌アルカリプロテアーゼは食品、飲料水
、試薬、医薬品の各分野で有用性が期待できる。
(Effects of the Invention) The mutant Aspergillus oryzae alkaline protease of the present invention has the same enzymatic activity as the wild type, and has significantly improved thermostability (heat resistance). The mutant Aspergillus oryzae alkaline protease of the invention is expected to be useful in the fields of food, drinking water, reagents, and pharmaceuticals.

〔実施例] 本発明をより詳細に説明するために実施例を挙げるが、
本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。
[Example] Examples will be given to explain the present invention in more detail, but
The present invention is not limited to these in any way.

1LfLL  鋳型DNAと変異プライマーの調製本発
明者らは、高度好熱菌Thermus aquticu
sYT−1が菌体外に分泌するセリンプロテアーゼ、ア
クアライシンIの知見をもとに黄麹菌アルカリプロテア
ーゼにジスルフィド結合を導入して熱安定性を高めるこ
とを試みた。即ち、アクアライシンIは281のアミノ
酸から成る分子量約28.000のアルカリ性セリンプ
ロテアーゼで、至適温度が80°C付近にある耐熱性酵
素である(Matsuza賀a、 H。
Preparation of 1LfLL template DNA and mutation primer
Based on the knowledge of Aqualysin I, a serine protease secreted by sYT-1 to the outside of the bacterial cell, an attempt was made to introduce a disulfide bond into Aspergillus oryzae alkaline protease to increase its thermal stability. That is, Aqualysin I is an alkaline serine protease consisting of 281 amino acids and a molecular weight of approximately 28,000, and is a thermostable enzyme with an optimum temperature around 80°C (Matsuzaga, H.).

等、 Eur、J、Biochem、、 17L 44
1−447(1988)) 、アクアライシンIと黄麹
菌アルカリプロテアーゼのアミノ酸配列を比較した結果
、アクアライシンIは黄麹菌アルカリプロテアーゼと相
同性が高く(一致率44%)、シかも分子内に耐熱性の
原因の一つと考えられるジスルフィド結合が2カ所に存
在しており、システィン残基の存在しない黄麹菌アルカ
リプロテアーゼにも相当する位置にシスティン残基を導
入しジスルフィド結合を導入すれば、耐熱性の向上した
黄麹菌アルカリプロテアーゼに改変できると考えた。
et al., Eur, J., Biochem, 17L 44
1-447 (1988)), the results of comparing the amino acid sequences of Aqualysin I and Aspergillus oryzae alkaline protease revealed that Aqualysin I is highly homologous to Aspergillus oryzae alkaline protease (44% identity), and that Aqualysin I has heat resistance within the molecule. Disulfide bonds, which are thought to be one of the causes of heat resistance, exist in two locations, and if a cysteine residue is introduced at a position corresponding to Aspergillus oryzae alkaline protease, which does not have a cysteine residue, and a disulfide bond is introduced, heat resistance can be achieved. It was thought that it could be modified into Aspergillus oryzae alkaline protease with improved properties.

ジスルフィド結合を形成させるには、黄麹菌アルカリプ
ロテアーゼ中の偶数箇所のアミノ酸残基をシスティンに
置換する必要がある。そこで、以下に示すように、アク
アライシンIの2カ所のジスルフィ結合と相同的な位置
のアミノ酸残基をシスティンで置換し、これらの変異体
をSS−1及び5s−nと命名することにした。
To form a disulfide bond, it is necessary to substitute cysteine for amino acid residues at even positions in Aspergillus oryzae alkaline protease. Therefore, as shown below, we decided to substitute cysteine for the amino acid residues at the two positions homologous to the disulfide bonds of Aqualysin I, and named these mutants SS-1 and 5s-n. .

SS−r : 5et−69/Gly−101SS−I
I : Gly−169/Val−200上記アミノ酸
置換を導入する方法として、合成オリゴヌクレオチドを
用いた部位特異的変異法を用いた。本方法で変異を導入
するには、−末鎖DNAの鋳型と変異プライマーを必要
とする。
SS-r: 5et-69/Gly-101SS-I
I: Gly-169/Val-200 As a method for introducing the above amino acid substitution, site-directed mutagenesis using synthetic oligonucleotides was used. Introducing a mutation using this method requires a -terminal DNA template and a mutation primer.

黄麹菌A、oryzae ATCC20386株からク
ローニングされたアルカリプロテアーゼcDNAは、プ
ラスミドベクターpUc119  (Vieira、 
J、等、 Methodin Enzymology、
 153.3−11 (1987))のEcoRIサイ
トに挿入され、pOAPloと命名された(特願昭63
−170018号)。アルカリプロテアーゼcDNAの
塩基配列及びアミノ酸配列を第1図に示す。pUc11
9には大腸菌に感染するM13ファージのinterg
enic region (IG)が挿入されているた
め、M13系のへルバーファージの感染によりプラスミ
ドは一本鎖DNAとなり、ファージ粒子内に包み込まれ
た状態で大腸菌々体外に放出される。そこで、pOAP
loを大腸菌JM109株〔Messing+ J、、
 Gene+ 33103−119 (1985)) 
ニ導入した後、全酒造製0) pUC119の添付され
ているプロトコールに従ってpoAPloの一末鎖D 
N Aを調製し、これを部位特異的変異の鋳型として用
いた。
The alkaline protease cDNA cloned from Aspergillus oryzae ATCC20386 strain was transferred to the plasmid vector pUc119 (Vieira,
J. et al., Methodin Enzymology,
153.3-11 (1987)) and named pOAPlo (Patent Application No. 1987).
-170018). The base sequence and amino acid sequence of alkaline protease cDNA are shown in FIG. pUc11
9 is interg of M13 phage that infects E. coli.
Because the enic region (IG) is inserted, the plasmid becomes a single-stranded DNA upon infection with M13 helper phage, and is released outside the E. coli cells while being encapsulated within the phage particle. Therefore, pOAP
lo to Escherichia coli JM109 strain [Messing+ J, .
Gene+ 33103-119 (1985))
After introducing D, one-end strand D of poAPlo was added according to the attached protocol of Zenshuzo 0) pUC119.
NA was prepared and used as a template for site-directed mutagenesis.

変異プライマーとして、以下の四種類のオリゴヌクレオ
チドをアプライドバイオシステムズ社製DNA合成機3
81A型を用いて合成した後、同社製「オリゴヌクレオ
チド精製カートリ・ンジJにて精製した。
The following four types of oligonucleotides were used as mutation primers using an Applied Biosystems DNA synthesizer 3.
After synthesis using Type 81A, it was purified using Oligonucleotide Purification Cartridge J manufactured by the same company.

IA : 9 1 B = 01 1rA:           169^sn  Se
r Asp Ala Cys  Gln  Thr  
Ser Pr。
IA: 9 1 B = 01 1rA: 169^sn Se
r Asp Ala Cys Gln Thr
Ser Pr.

八ACTCT  GAT  GCA  TGCC九九 
ACCAGCCCTSph I** I[B:     200 Asn  Phe  Gly  Lys  Cys  
Val  Asp  Val  Phe  AlaAA
CTTT  GGCAAG  TGCGTCGACGT
CTTCGCT*傘傘5all 中は置換した塩基を示す。塩基置換の結果、それぞれ制
限酵素サイトの消長が起こる。番号は成熟型アルカリプ
ロテアーゼのN末端からのアミノ酸番号を示す。
8ACTCT GAT GCA TGCC multiplication table
ACCAGCCCTSph I** I[B: 200 Asn Phe Gly Lys Cys
Val Asp Val Phe AlaAAA
CTTT GGCAAG TGCGTCGACGT
CTTCGCT*Umbrella 5all indicates substituted bases. As a result of base substitution, the restriction enzyme site is shortened or shortened. The numbers indicate amino acid numbers from the N-terminus of mature alkaline protease.

実隻拠I 変異アルカリプロテアーゼcDNAの作製 変異アルカリプロテアーゼcDNAの作製には、アマ−
ジャム社製「オリゴヌクレオチド−ブイレフテッド・イ
ンビトロ・ミュータジェふシスシステム」を用いた。ま
た、操作は同システムに添付されているマニュアルに従
った。
Evidence I: Production of mutant alkaline protease cDNA For the production of mutant alkaline protease cDNA,
The "Oligonucleotide-Buillefted In Vitro Mutagenesis System" manufactured by JAM Co., Ltd. was used. In addition, the operation was in accordance with the manual attached to the system.

(1)部位特異的変異操作 実施例1で得たpOAPloの一重鎖DNA6μg(約
4pmol) 11.cz l )と、5′末端をリン
酸化した変異プライマー(各40〜60ng、約4 p
mol )を■I A+ I B、■I[A+IrBと
いう組み合わせで一度に二種類の変異プライマーをアニ
ーリングさセた後、マニュアルに従い、dCTPαS存
在下での相補鎖伸長と連結、不用な一本鎖DNAの除去
、NciJによるニフキング、エキソヌクレアーゼ■処
理、相補鎖伸長の操作を行った。最終的に得られたDN
Aの175量を用いて大腸菌TGI株(同キットに添付
)を形質転換した。
(1) Site-directed mutagenesis 6 μg (approximately 4 pmol) of the single-stranded DNA of pOAPlo obtained in Example 1 11. cz l ) and a mutant primer phosphorylated at the 5' end (40-60 ng each, approximately 4 p
After annealing two types of mutant primers at once using the combinations of ■I A + I B and ■ I [A + IrB, mol), complementary strand extension and ligation in the presence of dCTPαS were carried out according to the manual, and unnecessary single-stranded DNA was removed. removal, nifking with NciJ, exonuclease treatment, and complementary strand extension. The final DN
Escherichia coli TGI strain (attached to the kit) was transformed using 175 amounts of A.

(2)変異体のスクリーニング (1)で得られた形質転換体から、榊の方法〔榊佳之、
ヘクターDNA、講談社すイエンティフィク(1986
) )によりプラスミドを調製し、実施例1に示した変
異プライマー上に設計された制限酵素認識サイトの有無
によりスクリーニングを行った。予定された制限酵素消
化パターンを示すクローンについて、榊の方法〔前述]
に従ってプラスミドをアルカリ変性させた後、ダイデオ
キシ法により変異箇所の塩基配列を決定し、設計通りの
変異が導入されていることを確認した。変異プライマー
IAとIBにより変異が導入されたプラスミF’(SS
−1: 5er69= Cys、 Gly101→Cy
s)をpAPO61、変異プライマーI[Aと■Bによ
り変異が導入されたプラスミド(ss−n:G1y16
9−+Cys、Va1200 →Cys)をpAPO6
2と命名した。
(2) Screening for mutants From the transformants obtained in (1), the method of Sakaki [Yoshiyuki Sakaki,
Hector DNA, Kodansha Scientific (1986)
)) Plasmids were prepared and screened for the presence or absence of a restriction enzyme recognition site designed on the mutant primer shown in Example 1. For clones showing a planned restriction enzyme digestion pattern, use Sakaki's method [described above].
After denaturing the plasmid with alkaline according to the method, the base sequence of the mutation site was determined by the dideoxy method, and it was confirmed that the designed mutation had been introduced. Plasmi F' (SS
-1: 5er69=Cys, Gly101→Cy
s) to pAPO61, a plasmid (ss-n: G1y16
9-+Cys, Va1200 →Cys) to pAPO6
It was named 2.

IL例J−アルカリプロテアーゼ分泌発現ベクターの構
築 (1) ADFIIプロモーターを用いた分泌発現ベク
ターの構築 アルコール脱水素酵素1遺伝子(ADHI)のプロモー
ター・ターミネータ−を用いたアルカリプロテアーゼ分
泌発現ベクターの構築方法を第2図に示す。
IL Example J - Construction of an alkaline protease secretory expression vector (1) Construction of a secretory expression vector using the ADFII promoter A method for constructing an alkaline protease secretory expression vector using the promoter and terminator of the alcohol dehydrogenase 1 gene (ADHI). Shown in Figure 2.

先ず、既にEcoR(サイトでAl)I(lプロモータ
ー(図中Pと表示)とターミネータ−(図中Tと表示)
が連結しているAAR6(ワシントン・リサーチ・ファ
ウンデーションより人手)のEcoRIサイトにpOA
Plo (特願昭63−170018号)の1.5kb
のEcoRI断片(野生型アルカリプロテアテア−ゼc
DNA、図中ALPと表示)を連結し、pOP^103
と命名した。このプラスミドは、複製起点がAR5Iで
あるために酵母内では不安定であることが予測されたた
め、複製起点を2μmDNA由来に変更した。即ち、2
μta DNA由来の複製起点を有するAAH5(ワシ
ントン・リサーチ・ファウンデーションより入手)とp
OAPlo3のBan+HI断片を連結し、pOAPl
o7を得た。このプラスミドは、選択マーカーとしてL
EU2を用いているためにプラスミドのサイズが14.
2kbと大きくなっている。そこでプラスミドを小型化
するために、選択マーカーをLEU2からTRPIに変
更した。即ち、pOAPlo7のPstl断片(ADH
Iプロモーター・アルカリプロテアーゼcDNA・へ〇
旧ターミネータ−を含む)とTRPIを選択マーカーと
して有するMA56 (ワシントン・リサーチ・ファウ
ンデーションより入手)のPstl断片を連結すること
により、pOAPloBを作製した。
First, the EcoR (Al at the site) I (l promoter (indicated as P in the figure) and terminator (indicated as T in the figure)
pOA to the EcoRI site of AAR6 (managed by the Washington Research Foundation), which is connected to
1.5kb of Plo (Patent Application No. 170018/1983)
EcoRI fragment (wild type alkaline protease c
DNA (indicated as ALP in the figure) is ligated to form pOP^103.
It was named. Since this plasmid was predicted to be unstable in yeast because the replication origin is AR5I, the replication origin was changed to 2 μm DNA. That is, 2
AAH5 (obtained from Washington Research Foundation), which has an origin of replication derived from μta DNA, and p
The Ban+HI fragment of OAPlo3 was ligated and pOAPl
Got o7. This plasmid was used as a selectable marker.
Because EU2 is used, the size of the plasmid is 14.
It is large at 2kb. Therefore, in order to downsize the plasmid, the selection marker was changed from LEU2 to TRPI. That is, the Pstl fragment of pOAPlo7 (ADH
pOAPloB was created by ligating the Pstl fragment of MA56 (obtained from Washington Research Foundation) having TRPI as a selection marker and TRPI as a selection marker.

(2)  ZygosaccharoIlyces r
ouxii由来GAPDHプロモーターを用いた分泌発
現ベクターの構築ザイゴサνカ口マイセス・ルーキシ(
Zyg。
(2) ZygosaccharoIlyces r
Construction of a secretory expression vector using the GAPDH promoter derived from Zygosae oxii
Zyg.

saccharomyces rouxii)のグリセ
ルアルデヒド−3−リン酸脱水素酵素(GAPDH)の
プロモーターが、サツカロマイセス・セレビシェ(Sa
ccharomyces cerevisiae)のG
APDI(プロモーターと同様に高発現であることは既
に果汁ら(Imura。
The promoter of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) of Saccharomyces rouxii is
G of ccharomyces cerevisiae)
APDI (Imura et al.) has already shown that it is highly expressed like the promoter.

To等、 Agric、Biol、Chem、、 53
.813−819 (1989))によって明らかにさ
れている。更に、GAPDFI遺伝子は、酵母の遺伝子
の中で最も高発現のものの1つであることが知られてい
る。(Holland、J、P。
To et al., Agric, Biol, Chem, 53
.. 813-819 (1989)). Furthermore, the GAPDFI gene is known to be one of the most highly expressed yeast genes. (Holland, J.P.

等、 Biochemistry、 17.4900−
4907(197B))。
et al., Biochemistry, 17.4900-
4907 (197B)).

そこで、(1)で作製したpQAP108を基に、Z、
ルーキシGAPDHプロモーターを用いた高発現型プラ
スミドを作製した。その構築方法を第3図に示す。
Therefore, based on pQAP108 prepared in (1), Z,
A high-expression plasmid using the Ruxi GAPDH promoter was constructed. The construction method is shown in Figure 3.

まず、Z、ルーキシGAPDHプロモーターのpuc1
9へのサブクローニングを行った。即ち、GAPDHプ
ロモーターのうち翻訳開始コドン(ATG)上流を4塩
基欠失させたプラスミドpTI43 (広島大学、東洋
教授より分譲)のGAPDHプロモーターを含むEco
RI −Pst I断片をpUc19のEcoRI −
PstIサイトに挿入することによりp[lG43を得
た。
First, Z, puc1 of the ruxi GAPDH promoter
Subcloning into 9 was performed. That is, Eco containing the GAPDH promoter of plasmid pTI43 (kindly provided by Professor Toyo, Hiroshima University) in which 4 bases upstream of the translation initiation codon (ATG) of the GAPDH promoter were deleted.
The RI-Pst I fragment was converted into pUc19 with EcoRI-
p[lG43 was obtained by inserting into the PstI site.

更に、Z、ルーキシのGAPDHターミネータ−を付加
するための準備として、pUG43のSsp Iサイト
をBam)I Iサイトに変換したpUBG43を作製
した。
Furthermore, in preparation for adding the GAPDH terminator of Z and Ruxi, pUBG43 was prepared by converting the Ssp I site of pUG43 to a Bam) II site.

次に、pU13G43へのGAPDHターミネータ−の
付加を行った。即ち、pUBG43をEcoRIとBa
IIIHTで消化し、ここにpGAP4−Zr (広島
大学、果汁教授より分wA)のEcoRI −BamH
I断片(GAPDHの終止コドンの下流的700bpを
含む)を挿入し、GAPDHプロモーターとターミネー
タ−がEcoRIサイトを介して結合したpUGT43
を得た。次に、このpUGT43のEcoRIサイトに
pOAPlo(特願昭63−170018号)のアルカ
リプロテアーゼcDNAを含む1.5kbのEcoRI
断片を挿入し、pGAT43を得た。続いて、pGAT
43が有するGAPDHプロモーター・アルカリプロテ
アーゼc D N A 、−GAPDHターミネータ−
から成る発現ユニットに酵母での複製起点と選択マーカ
ーを付加した。即ち、(1)で作製したpOAPlo8
のBamHT −5ph Iサイト間に、pGAT43
のBamHI −5ph r断片を挿入することにより
、I)OAP106Bが得られた。
Next, a GAPDH terminator was added to pU13G43. That is, pUBG43 was mixed with EcoRI and Ba
Digested with IIIHT and added EcoRI-BamH of pGAP4-Zr (from Hiroshima University, professor of fruit juice).
pUGT43 into which the I fragment (including 700 bp downstream of the GAPDH stop codon) was inserted, and the GAPDH promoter and terminator were linked via the EcoRI site.
I got it. Next, a 1.5 kb EcoRI site containing the alkaline protease cDNA of pOAPlo (Japanese Patent Application No. 170018/1983) was inserted into the EcoRI site of pUGT43.
The fragment was inserted to obtain pGAT43. Subsequently, pGAT
GAPDH promoter/alkaline protease cDNA, -GAPDH terminator, possessed by 43
An origin of replication in yeast and a selection marker were added to the expression unit consisting of. That is, pOAPlo8 prepared in (1)
pGAT43 between the BamHT-5ph I sites of
By inserting the BamHI-5ph r fragment of I) OAP106B was obtained.

ILIエ 変異アルカリプロテアーゼ発現ベクターの構
築 実施例2で得られたpAPO61とpAPO62及び実
施例3で得られたアルカリプロテアーゼ分泌発現ベクタ
ーρ0AP106Bを用いて、第4図に示す工程により
変異アルカリプロテアーゼを酵母で分泌発現させるため
のベクターを構築した。すなわち、pAPO61及びρ
APO62をBgl IIとAfl IIで消化するこ
とにより、変異アルカリプロテアーゼcDNAのうちの
成熟アルカリプロテアーゼをコードする領域が860b
pのDNA断片として得られる。一方、実施例3で構築
した酵母アルカリプロテアーゼを分泌発現させるための
ベクターpO^P106Bを同様にBglllとAfl
■で消化した後、常法通り電気泳動によって8.9kb
の断片を得た。次いで、これら二種類のDNA断片をラ
イゲーションすることにより、変異アルカリプロテアー
ゼを酵母で発現させるためのベクターを得た。pAPO
61の断片を組み込んだベクターをpAPO66、pA
PO62の断片を組み込んだベクターをpAPO67と
命名した。
Construction of mutant alkaline protease expression vector Using pAPO61 and pAPO62 obtained in Example 2 and the alkaline protease secretion expression vector ρ0AP106B obtained in Example 3, mutant alkaline protease was produced in yeast according to the steps shown in FIG. A vector for secretory expression was constructed. That is, pAPO61 and ρ
By digesting APO62 with Bgl II and Afl II, the region encoding the mature alkaline protease in the mutant alkaline protease cDNA was converted to 860b.
It is obtained as a DNA fragment of p. On the other hand, the vector pO^P106B for secretory expression of yeast alkaline protease constructed in Example 3 was similarly transformed into Bglll and Afl.
After digestion with
I got a piece of it. Next, by ligating these two types of DNA fragments, a vector for expressing the mutant alkaline protease in yeast was obtained. pAPO
The vector incorporating the 61 fragment was called pAPO66, pA
The vector incorporating the PO62 fragment was named pAPO67.

!  酵母による変異アルカリプロテアーゼの分泌生産 実施例4で得られた二種類の変異アルカリプロテアーゼ
発現ベクターpAPO66とpAPO67及び実施例3
で得られた野生型アルカリプロテアーゼ発現ベクターp
OAP106Bを用い、Hinnen等の方法(Hin
nenAo等、 Proc、Natl、Acad、Si
c、USA、 75.1929−1933(1978)
 )に従い、サツカロマイセス・セレビシェ(Sacc
haromyces cerevisiae) NA3
7−11Aをトリプトファン要求性の解除を指標として
形質転換し、S、セレビシェNA37−11A/pAP
O66及びS、セレビシェNA37−11^/pAP0
67、S9セレビシェNA37−11^/po^P10
6Bの3株の形質転換酵母を得た。
! Secretory production of mutant alkaline protease by yeast Two types of mutant alkaline protease expression vectors pAPO66 and pAPO67 obtained in Example 4 and Example 3
The wild-type alkaline protease expression vector p obtained in
Using OAP106B, the method of Hinnen et al.
nenAo et al., Proc, Natl, Acad, Si
c, USA, 75.1929-1933 (1978)
), Saccaromyces cerevisiae (Sacc
haromyces cerevisiae) NA3
7-11A was transformed using the release of tryptophan requirement as an indicator, and S. cerevisiae NA37-11A/pAP was transformed.
O66 and S, Cereviche NA37-11^/pAP0
67, S9 Celebishe NA37-11^/po^P10
Three transformed yeast strains of 6B were obtained.

次に、得られた3種類の形質転換体をSD培地[142
当たりYeast Nitrogen Ba5e wl
o Am1n。
Next, the three types of transformants obtained were transferred to SD medium [142
Win Yeast Nitrogen Ba5e wl
o Am1n.

Ac1ds (デイフコ社製)6.7g、 グルコース
20g。
Ac1ds (manufactured by Difco) 6.7g, glucose 20g.

L−ロイシン30■、L−ヒスチジン塩酸塩20■]5
0dを含む300d容三角フラスコに接種し、30°C
で72時間振盪培養した。この培養液25dをYPD培
地〔12当たりBacto−Peptone (デイフ
コ社製)20g、酵母エキス(デイフコ社製)Log、
グルコース20g)500dを含む3i容三角フラスコ
2本に移し、30°Cで72時間振盪培養した。培養終
了後、3.50Orpm、 20分間の遠心分離により
培養上清を回収し、これを変異型アルカリプロテアーゼ
の精製に供した。
L-leucine 30■, L-histidine hydrochloride 20■]5
Inoculate a 300 d Erlenmeyer flask containing 0 d and heat at 30°C.
The cells were cultured with shaking for 72 hours. 25 d of this culture solution was mixed into YPD medium [20 g of Bacto-Peptone (manufactured by Difco), Yeast extract (manufactured by Difco), Log of yeast extract (manufactured by Difco),
The cells were transferred to two 3i Erlenmeyer flasks containing 500 d of glucose (20 g) and cultured with shaking at 30°C for 72 hours. After completion of the culture, the culture supernatant was collected by centrifugation at 3.50 rpm for 20 minutes, and this was used for purification of mutant alkaline protease.

!  変異型アルカリプロテアーゼの精製変異型アルカ
リプロテアーゼの精製は、陰イオン交換カラムクロマト
グラフィーと疎水相互作用カラムクロマトグラフィーと
ゲル濾過カラムクロマトグラフィーにより行った。酵母
培養上清のpHは約7.5で10〜15++Uであり、
0.4μmフィルター濾過後、水で平衡化を行っである
Ω−5epharoseカラムクロマトグラフイーによ
り未吸着分画を集合した。この未吸着分画には約80%
のアルカリプロテアーゼ活性が回収された。この未吸着
分画に最終濃度2Mとなる様に硫安を加え、pH6,0
に調整した後にMillipore Filtor H
V 0.45μn+にて濾過を行い、不溶物を除いた。
! Purification of mutant alkaline protease Purification of mutant alkaline protease was performed by anion exchange column chromatography, hydrophobic interaction column chromatography, and gel filtration column chromatography. The pH of the yeast culture supernatant is about 7.5 and 10-15++ U,
After filtration with a 0.4 μm filter, unadsorbed fractions were collected by equilibration with water and chromatography on an Ω-5 epharose column. This unadsorbed fraction contains approximately 80%
of alkaline protease activity was recovered. Ammonium sulfate was added to this unadsorbed fraction to a final concentration of 2M, and the pH was adjusted to 6.0.
After adjusting Millipore Filter H
Filtration was performed at V 0.45 μn+ to remove insoluble matter.

この濾液を2.0M(NH,) zsoa−o、os%
NaNz−10mM酢酸緩衝液(pH6)にて平衡化し
であるButyl Toyopeal 630Mカラム
クロマトグラフィーに供し、2M→OM (NH,) 
zsO4直線グラジェントにて溶出を行い、アルカリプ
ロテアーゼ活性分画を集合した。酵素活性回収率は約8
0%〜90%であった。このアルカリプロテアーゼ活性
分画を前もってIQOmM NaC]−1mMεDTA
−0,05%NaN3−50111M酢酸緩衝液pH6
にて平衡化しである5uperose 12カラムクロ
マトグラフイーに供し、アルカリプロテアーゼ活性分画
を集合し、最終標品とした。本標品はSO3電気泳動的
に単一ハンドであり、逆相クロマトグラフィー的に95
%以上の純度であった。
This filtrate was diluted with 2.0M (NH,) zsoa-o, os%
Equilibrated with NaNz-10mM acetate buffer (pH 6) and subjected to Butyl Toyopeal 630M column chromatography, 2M→OM (NH,)
Elution was performed using a zsO4 linear gradient, and alkaline protease activity fractions were collected. Enzyme activity recovery rate is approximately 8
It was 0% to 90%. This alkaline protease activity fraction was pretreated with IQOmM NaC]-1mMεDTA.
-0,05% NaN3-50111M acetate buffer pH 6
The mixture was equilibrated and subjected to 5uperose 12 column chromatography, and the alkaline protease activity fractions were collected and used as a final sample. This specimen is single hand SO3 electrophoretically and 95% reversed phase chromatographically.
% purity.

ローリ−法(Lohry+ 0.H,等、 J、Bio
l、Chem、。
Lohry method (Lohry+ 0.H, et al., J, Bio
l,Chem,.

193、265 (1951))による蛋白定量の結果
、アルカリプロテアーゼの分子量を29000ダルトン
とすると、SS−1は34.9μ門でss−nは30.
5μ門の濃度であった。本方法で精製された野生型とS
S−IとSS−■の比活性は、アゾカゼインを基質にし
たところ同程度であった。基質溶液は1%アゾカゼイン
1 mM EDTA−50oiM リン酸ナトリウム緩
衝液pH7である。反応温度は30゛Cである。
193, 265 (1951)), assuming that the molecular weight of alkaline protease is 29,000 daltons, SS-1 is 34.9μ and ss-n is 30.
The concentration was 5 μm. Wild type and S purified using this method
The specific activities of S-I and SS-■ were comparable when azocasein was used as a substrate. The substrate solution is 1% azocasein 1 mM EDTA-50 oiM sodium phosphate buffer pH 7. The reaction temperature is 30°C.

W−精製変異型アルカリプロテアーゼのジスルフィド結
合形成の[Lu ジスルフィド結合形成の確認はDTNB法及びDTTと
DTNB法を組み合わせた方法(Butterwort
h、 P、H。
Confirmation of disulfide bond formation in W-purified mutant alkaline protease was performed using the DTNB method and a method combining DTT and DTNB methods (Butterwort).
h, P, H.

Wetal Arch、Biochem、 Bioph
ys、、118,716 (1967))に修正を加え
て行った。つまりは、非還元状態下で遊離SH基の定量
を行い、更に、還元状態下で遊離SH基の定量を行うも
のである。非還元状態下での遊離SH基の定量法を以下
に記す。PD−10カラムを0.1M  )リス緩衝液
p H8,0で平衡化する。検体2.5厩をアプライし
、3 、5 allの同緩衝液にて溶出する。PD−1
0カラム溶出液と等量の8M塩酸グアニジンを加える(
グアニジン終濃度4M)。この溶液の280nmの吸光
度を測定し、アルカリプロテアーゼの分子量を2900
0ダルトンとしEr=、=7.5tA280(Naka
dai、T、et al、Agr、Biol、chem
、 37.2685(1973))より蛋白濃度を求め
る。この溶液400(tlに10mM DTNB−50
mM )リス緩衝液pH8,0を800uffi加えて
瞬時に攪拌するとともに412nmの吸光度を測定する
。ブランクは0.1M )リス緩衝液pH8,0を用い
て以上と同様の操作を行う。SH基の定量はブランク値
を差引き、その値を13600で割ってSH基のモル濃
度を求める。蛋白1分子あたりのSH基の数を蛋白濃度
から求める。
Wetal Arch, Biochem, Bioph
ys, 118, 716 (1967)) with modifications. In other words, free SH groups are quantified under non-reducing conditions, and furthermore, free SH groups are quantified under reducing conditions. A method for quantifying free SH groups under non-reducing conditions is described below. Equilibrate the PD-10 column with 0.1 M) Lys buffer pH 8.0. Apply 2.5 samples of the sample and elute with 3 and 5 samples of the same buffer. PD-1
Add 8M guanidine hydrochloride in an amount equal to 0 column eluate (
Guanidine final concentration 4M). The absorbance of this solution was measured at 280 nm, and the molecular weight of alkaline protease was determined to be 2900 nm.
0 Dalton and Er=,=7.5tA280(Naka
dai, T, et al, Agr, Biol, chem
, 37.2685 (1973)). This solution 400 (10mM DTNB-50 in tl)
Add 800 uffi of (mM) Lys buffer pH 8.0, stir instantly, and measure the absorbance at 412 nm. Blank is 0.1M) Perform the same operation as above using Liss buffer pH 8.0. To quantify the SH group, subtract the blank value and divide that value by 13600 to determine the molar concentration of the SH group. The number of SH groups per protein molecule is determined from the protein concentration.

以上の測定結果は、アルカリプロテアーゼ1分子当り、
野生型、 SS−1,5S−II全てSH基の数は0個
であった。
The above measurement results show that per molecule of alkaline protease,
The number of SH groups in both wild type and SS-1,5S-II was 0.

還元状態下での遊離SH基の定量法を以下に記す。A method for quantifying free SH groups under reducing conditions is described below.

蛋白溶液にグアニジン塩酸を加えて終濃度4Mとし、こ
の溶液に100mM DTT溶液を1710量加え、撹
拌し室温で30分以上静置する。PD−10カラムをl
n+M EDTA−10mM酢酸pH4で平衡化する。
Guanidine hydrochloride is added to the protein solution to give a final concentration of 4M, and 1710 volumes of 100mM DTT solution is added to this solution, stirred and left to stand at room temperature for 30 minutes or more. PD-10 column
Equilibrate with n+M EDTA-10mM acetic acid pH 4.

検体2.Odをアプライし、0.5dの同緩衝液で洗浄
した後、3.0dの同緩衝液で溶出する。同溶出液と等
量の8Mグアニジン塩酸を加える(グアニジン終濃度4
M)。この溶液の280nmの吸光度を測定して蛋白濃
度を求める。この溶液400ufに10mM DTNB
−50mM)リス緩衝液pH8,0を800μ!加えて
瞬時に攪拌するとともに、412nmの吸光度を測定す
る。フランクは蛋白溶液の代わりに、1 mM EDT
A−10mM酢酸緩衝液pH4,0を用いて同様の操作
を行う。SH基の定量は、ブランク値を差引き、その値
を13600で割ってSH基のモル濃度衣める。蛋白1
分子あたりのSH基の数を蛋白濃度から求める。
Specimen 2. Od is applied, washed with the same buffer for 0.5 d, and then eluted with the same buffer for 3.0 d. Add an equal volume of 8M guanidine hydrochloride to the same eluate (final guanidine concentration: 4
M). The protein concentration is determined by measuring the absorbance of this solution at 280 nm. Add 10mM DTNB to 400uf of this solution.
-50mM) Squirrel buffer pH 8,0 800μ! In addition, while stirring instantly, the absorbance at 412 nm is measured. Flank contains 1mM EDT instead of protein solution.
The same operation is performed using A-10mM acetate buffer pH 4.0. To quantify SH groups, subtract the blank value and divide that value by 13,600 to determine the molar concentration of SH groups. protein 1
The number of SH groups per molecule is determined from the protein concentration.

以上の測定結果は、アルカリプロテアーゼ1分子当り、
野生型ではSr1基は0個で、55−1とss−nでは
SH基は2個であった。
The above measurement results show that per molecule of alkaline protease,
There were 0 Sr1 groups in the wild type, and 2 SH groups in 55-1 and ss-n.

以上の結果より、SSN型とss−n型では、分子内ジ
スルフィド結合が一組形成されていると結論される。
From the above results, it is concluded that one set of intramolecular disulfide bonds is formed in the SSN type and the ss-n type.

IL例」−熱安定性と酵素活性発現の至適温度の比較 (i)熱安定性の測定 実施例6で得られた最終標品を50°Cで各時間1nc
ubationを行い、その後30°Cで活性の測定を
行った。50°Cでの1ncubationの溶液組成
は100mMNaC1−1mM EDTA−0,05%
NaN3−50mM酢酸緩衝液pH6である。30°C
における活性測定の基質溶液は1%アソ′カゼインー1
mMEDT^−50mMリン酸ナトリウム緩衝液pH7
である。結果を第5図に示す。野生型とSS−I型アル
カリプロテアーゼは50°C1ncubation、6
0分以内にて速やかに残存活性の低下が見られたが、s
s−n型アルカリプロテアーゼはほとんど活性の低下は
見られなかった。ss−n型の残存活性の低下を見出す
る為には同上の条件において10時間以上の50°C1
ncubationが必要であった、50℃における熱
失活の半減期は野性型が20分であり、SS−1型は1
3分であり、ss−n型は330分であり、ss−n型
の半減期は野生型の16.5倍であった。
"IL Example" - Comparison of thermostability and optimal temperature for enzyme activity expression (i) Measurement of thermostability The final specimen obtained in Example 6 was incubated at 50°C for 1 nc each time.
After ubation, the activity was measured at 30°C. Solution composition for 1 incubation at 50°C is 100mM NaCl-1mM EDTA-0.05%
NaN3-50mM acetate buffer pH6. 30°C
The substrate solution for activity measurement was 1% aso'casein-1.
mMEDT^-50mM sodium phosphate buffer pH7
It is. The results are shown in Figure 5. Wild type and SS-I type alkaline protease were incubated at 50°C, 6
A rapid decrease in residual activity was observed within 0 minutes, but s
Almost no decrease in activity of sn-type alkaline protease was observed. In order to find a decrease in the residual activity of the ss-n type, incubate at 50°C for 10 hours or more under the same conditions.
The half-life of heat inactivation at 50°C, which required ncubation, was 20 minutes for the wild type, and 1 for the SS-1 type.
The half-life of the ss-n type was 330 minutes, and the half-life of the ss-n type was 16.5 times that of the wild type.

(11)酵素活性発現の至適温度の測定野生型と変異型
アルカリプロテアーゼSS用及びss−n型の酵素活性
発現の至適温度の測定は1%アゾカゼインを基質として
、2 mM EDTA−50mMリン酸ナトリウム緩衝
溶液中にて行った。結果を第6図に示す。第6図は30
°Cにおける各変異型酵素の活性を1として各温度の酵
素活性を相対値で示したものである。野生型の至適温度
は51°Cであり、SS−1型の至適温度は48°Cで
あり、野生型に対して3°C低下した。ss−n型の至
適温度は56°Cであり、野生型に対して5°Cの上昇
を示した。56℃での5s−n型の酵素活性は30°C
における酵素活性の3倍であった。
(11) Measurement of optimal temperature for expression of enzymatic activity Measurement of optimal temperature for expression of enzymatic activity for wild type and mutant alkaline protease SS and ss-n type was carried out using 1% azocasein as a substrate, 2 mM EDTA-50 mM phosphate. carried out in a sodium acid buffer solution. The results are shown in Figure 6. Figure 6 is 30
The enzyme activity at each temperature is shown as a relative value, with the activity of each mutant enzyme at °C being 1. The optimum temperature for the wild type was 51°C, and the optimum temperature for the SS-1 type was 48°C, which was 3°C lower than the wild type. The optimal temperature of the ss-n type was 56°C, which was 5°C higher than that of the wild type. The enzyme activity of 5s-n type at 56℃ is 30℃
The enzyme activity was three times that of

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、黄麹菌アルカリプロテアーゼcDNAの塩基
配列及びアミノ酸配列を示す。 第2図は、ADHIプロモーターを用いたアルカリプロ
テアーゼ分泌発現ベクター構築の行程を示す。 第3図は、Z、ルーキシのGAPDHプロモーターを用
いたアルカリプロテアーゼ分泌発現ベクター構築の行程
を示す。 第4図は、変異アルカリプロテアーゼ分泌発現ベクター
構築の行程を示す。 第5図は、野生型及び変異型アルカリプロテアーゼの1
ncubation時間と残存活性の関係を示す。 第6図は、野生型及び変異型アルカリプロテアーゼの1
ncubation温度と残存活性の関係(至適温度)
を示す。 第4図
FIG. 1 shows the base sequence and amino acid sequence of Aspergillus oryzae alkaline protease cDNA. FIG. 2 shows the steps for constructing an alkaline protease secretion expression vector using the ADHI promoter. FIG. 3 shows the steps for constructing an alkaline protease secretion expression vector using the GAPDH promoter of Z and Ruki. FIG. 4 shows the steps for constructing a mutant alkaline protease secretion expression vector. Figure 5 shows 1 of wild type and mutant alkaline proteases.
The relationship between ncubation time and residual activity is shown. Figure 6 shows 1 of wild type and mutant alkaline proteases.
Relationship between ncubation temperature and residual activity (optimum temperature)
shows. Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、野生型黄麹菌アルカリプロテアーゼ中の2個以上の
アミノ酸を各々システインに置換することにより分子内
にジスルフィド結合を形成した変異型黄麹菌アルカリプ
ロテアーゼ。 2、野生型黄麹菌アルカリプロテアーゼのN末端より1
69番目のグリシンおよび200番目のバリンを各々シ
ステインに置換したものである請求項1記載の変異型黄
麹菌アルカリプロテアーゼ。 3、請求項1又は2記載の変異型黄麹菌アルカリプロテ
アーゼをコードする遺伝子。 4、請求項3記載の遺伝子を導入した組換えプラスミド
。 5、請求項4記載の組換えプラスミドにより形質転換さ
れた形質転換体。 6、(a)請求項3記載の遺伝子を調製する。 (b)請求項3記載の遺伝子をプラスミドに導入して組
換えプラスミドを調製する。 (c)(b)の組換えプラスミドを用いて宿主を形質転
換して形質転換体を調製する。および、(d)(c)の
形質転換体を培養して請求項1又は2記載の変異型黄麹
菌アルカリプロテアー ゼを産生させる。 以上の(a)〜(d)の工程からなる変異型黄麹菌アル
カリプロテアーゼの製造方法。
[Scope of Claims] 1. A mutant Aspergillus oryzae alkaline protease in which two or more amino acids in the wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease are each replaced with cysteine to form a disulfide bond within the molecule. 2. 1 from the N-terminus of wild-type Aspergillus oryzae alkaline protease
The mutant Aspergillus oryzae alkaline protease according to claim 1, wherein glycine at position 69 and valine at position 200 are each replaced with cysteine. 3. A gene encoding the mutant Aspergillus oryzae alkaline protease according to claim 1 or 2. 4. A recombinant plasmid into which the gene according to claim 3 has been introduced. 5. A transformant transformed with the recombinant plasmid according to claim 4. 6. (a) Preparing the gene according to claim 3. (b) A recombinant plasmid is prepared by introducing the gene according to claim 3 into a plasmid. (c) Transform a host using the recombinant plasmid of (b) to prepare a transformant. and (d) culturing the transformant of (c) to produce the mutant Aspergillus oryzae alkaline protease according to claim 1 or 2. A method for producing mutant Aspergillus oryzae alkaline protease comprising the above steps (a) to (d).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62104580A (en) * 1985-10-30 1987-05-15 Kunio Yamane Dna-expressing heat-resistant enzyme
JPH01137972A (en) * 1987-08-03 1989-05-30 Ajinomoto Co Inc Novel subtilisin
JPH0223871A (en) * 1988-11-08 1990-01-26 Shokuhin Sangyo Kouso Kinou Henkan Gijutsu Kenkyu Kumiai Prepro type alkaliprotease gene

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