JPH0560917B2 - - Google Patents

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JPH0560917B2
JPH0560917B2 JP29980690A JP29980690A JPH0560917B2 JP H0560917 B2 JPH0560917 B2 JP H0560917B2 JP 29980690 A JP29980690 A JP 29980690A JP 29980690 A JP29980690 A JP 29980690A JP H0560917 B2 JPH0560917 B2 JP H0560917B2
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JP
Japan
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maltopentaose
enzyme
dna
plasmid
microorganism
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Osamu Shinoda
Tosha Takano
Shoichi Kobayashi
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Higeta Shoyu Co Ltd
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Higeta Shoyu Co Ltd
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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、新規プラスミドDNA、該プラスミ
ドDNAを保有する微生物、該微生物を用いる蛋
白質の製造法、及びそれによつて得られる新規蛋
白質に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a novel plasmid DNA, a microorganism carrying the plasmid DNA, a method for producing a protein using the microorganism, and a novel protein obtained thereby.

更に詳細には、本発明は、マルトペンタオース
生成酵素遺伝子情報を担うDNA、該DNAを組み
込んだ新規プラスミド、該プラスミドを導入した
新規な微生物、該微生物を用いてマルトペンタオ
ース生成酵素を製造する方法、並びに、それによ
つて得られる新規マルトペンタオース生成酵素に
関するものである。
More specifically, the present invention provides DNA carrying maltopentaose-generating enzyme gene information, a new plasmid incorporating the DNA, a novel microorganism incorporating the plasmid, and production of the maltopentaose-generating enzyme using the microorganism. The present invention relates to a method and a novel maltopentaose-producing enzyme obtained thereby.

(従来の技術) マルトペンタオース生成酵素は、1986年
Okamoto等によつてシユードモナス.エスピー
(Pseudomonas.sp)の培養液中に初めて発見さ
れたものであつて、澱粉類からマルトペンタオー
スを効率よく生成する酵素である(特公昭61−
49955)。
(Prior technology) Maltopentaose-generating enzyme was developed in 1986.
Pseudomonas by Okamoto et al. It was first discovered in the culture solution of Pseudomonas sp., and it is an enzyme that efficiently produces maltopentaose from starches (Special Publication No. 61-
49955).

本酵素を澱粉に作用させて得られるマルトペン
タオースは、アミラーゼ活性測定用試薬として、
臨床試験、バイオアツセイ用試薬、分析試薬の分
野で重用されるのみでなく、機能性食品素材とし
ても非常に重要であつて食品の分野でも重用され
るものである。
Maltopentaose obtained by the action of this enzyme on starch can be used as a reagent for measuring amylase activity.
It is not only used heavily in the fields of clinical trials, bioassay reagents, and analytical reagents, but is also extremely important as a functional food material and is also heavily used in the food field.

したがつて、マルトペンタオースの需要は高ま
り、大量生産が強く望まれているのが当業界の現
状である。
Therefore, the current state of the industry is that the demand for maltopentaose is increasing and mass production is strongly desired.

そして当業界における上記ニーズに対応してマ
ルトペンタオースを大量に製造するには、それを
生成する酵素つまりマルトペンタオース生成酵素
が大量に必要となつてくる。
In order to produce maltopentaose in large quantities to meet the above-mentioned needs in the industry, a large amount of enzymes that produce maltopentaose, that is, maltopentaose-producing enzymes, are required.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、従来の微生物による方法では、
シユードモナス属菌をはじめ各種の微生物をスク
リーニングしたけれども、いずれもマルトペンタ
オース生成酵素の産生量は低く、業界のニーズに
は到底応えられないものである。
(Problems to be solved by the invention) However, in the conventional method using microorganisms,
Although various microorganisms, including Pseudomonas bacteria, have been screened, the production of maltopentaose-producing enzyme is low in all of them, and it is impossible to meet the needs of the industry.

(問題点を解決するための手段) そこでマルトペンタオース生成酵素の有利な製
造方法を開発するために各方面から検討を行い、
遺伝子工学による方法が最も適当であるとの知見
を得た。
(Means for solving the problem) Therefore, in order to develop an advantageous production method for maltopentaose-generating enzyme, we conducted studies from various angles.
We found that genetic engineering is the most appropriate method.

そして本発明は、更に研究を行つてなされたも
のであつて、マルトペンタオース生成酵素をコー
ドする遺伝子を含むDNA、さらに、マルトペン
タオース生成酵素遺伝子を種々のベクターに組み
込んで宿主微生物に導入した新規組換え体微生物
及び新規に創製された新規組換え体微生物を培養
しマルトペンタオース生成酵素を製造する方法を
開発する目的でなされたものである。
The present invention was achieved through further research, including DNA containing a gene encoding a maltopentaose-generating enzyme, and the maltopentaose-generating enzyme gene being incorporated into various vectors and introduced into host microorganisms. This was done for the purpose of developing a new recombinant microorganism and a method for producing maltopentaose-producing enzyme by culturing a newly created new recombinant microorganism.

本発明者らは、上記の目的を達成するため、マ
ルトペンタオース生成酵素生産菌より、マルトペ
ンタオース生成酵素遺伝子をクローン化した。さ
らに該遺伝子を種々のベクターに組み込んで宿主
微生物に導入し、得られた組換え体微生物を培養
することによりマルトペンタオース生成酵素を産
生させることに成功し、そしてまた、得られた酵
素が従来より知られていた酵素とは異なり新規な
酵素であることも確認し、本発明を完成した。
In order to achieve the above object, the present inventors cloned a maltopentaose-producing enzyme gene from a maltopentaose-producing enzyme producing bacterium. Furthermore, by incorporating the gene into various vectors and introducing them into host microorganisms, and culturing the resulting recombinant microorganisms, they succeeded in producing maltopentaose-producing enzymes. The present invention was completed by confirming that the enzyme is a novel enzyme, unlike the more well-known enzymes.

以下に、本発明を具体的に説明する。 The present invention will be specifically explained below.

(1) マルトペンタオース生成酵素遺伝子のクロー
ン化 マルトペンタオース生成酵素産生能を有する
供与体微生物よりその微生物のDNAを分離精
製した後、例えば、超音波、制限酵素などで切
断し、得られたDNA断片と、同様にしてベク
ターを切断して得られたベクター断片とを、例
えば、DNAリガーゼ等により結合させ、マル
トペンタオース生成酵素遺伝子を含む組換え
DNAを形成する。
(1) Cloning of the maltopentaose-producing enzyme gene After separating and purifying the DNA of a donor microorganism that has the ability to produce maltopentaose-producing enzyme, the DNA of the microorganism is cut using ultrasound, restriction enzymes, etc., and the resulting DNA is isolated and purified. A DNA fragment and a vector fragment obtained by cutting the vector in the same manner are ligated using, for example, DNA ligase, and a recombinant gene containing the maltopentaose-generating enzyme gene is produced.
Form DNA.

また、マルトペンタオース生成酵素生産能を
遺伝子組換えにより導入した形質転換微生物を
供与体微生物として利用することもできる。
Furthermore, a transformed microorganism into which the maltopentaose-producing enzyme producing ability has been introduced by genetic recombination can also be used as a donor microorganism.

供与体微生物としては、マルトペンタオース
生成酵素産生能を有する微生物が広く使用でき
る。そのような微生物としては例えばシユード
モナス属細菌が使用され、具体的にはシユード
モナスエスピーKO8940株(FERM P−7456)
等が例示されるがこれのみに限定されるもので
はない。
As the donor microorganism, a wide variety of microorganisms having the ability to produce a maltopentaose-producing enzyme can be used. As such microorganisms, for example, bacteria of the genus Pseudomonas are used, and specifically, Pseudomonas sp. KO8940 strain (FERM P-7456)
Examples include, but are not limited to.

供与体微生物由来のDNAは、供与体微生物
を、例えば、液体培地で約1〜3日間通気撹拌
培養し、得られる培養物を遠心分離して集菌
し、次いでこれを溶菌させることによつて調製
することができる。溶菌方法は、例えば、リゾ
チームやβ−グルカナーゼなどの細胞壁溶解酵
素による処理や超音波処理などが用いられる。
また、必要によりプロテアーゼ、リボヌクレア
ーゼなどの他の酵素剤やラウリル硫酸ナトリウ
ムなどの界面活性剤が併用される。また凍結融
解処理を施すこともある。このようにして得ら
れる溶菌物からDNAを分離、精製するには、
常法にしたがつて、例えばフエノール抽出、除
蛋白処理、プロテアーゼ処理、リボヌクレアー
ゼ処理、アルコール沈澱、遠心分離などの方法
を適宜組み合わせることによつて行うことがで
きる。
The DNA derived from the donor microorganism can be obtained by, for example, culturing the donor microorganism in a liquid medium with aeration for about 1 to 3 days, collecting the resulting culture by centrifugation, and then lysing it. It can be prepared. As the bacteriolytic method, for example, treatment with a cell wall lytic enzyme such as lysozyme or β-glucanase, ultrasonic treatment, etc. are used.
Further, if necessary, other enzyme agents such as protease and ribonuclease, and surfactants such as sodium lauryl sulfate are used in combination. Freeze-thawing treatment may also be applied. To isolate and purify DNA from the lysate obtained in this way,
This can be carried out by appropriately combining methods such as phenol extraction, protein removal treatment, protease treatment, ribonuclease treatment, alcohol precipitation, and centrifugation according to conventional methods.

DNAを切断する方法は、例えば、超音波処
理、制限酵素処理などにより行うことができ
る。切断後、必要に応じてホスフアターゼや
DNAポリメラーゼ等の修飾酵素が用いられる。
また種々のリンカーやアダプターを用いること
によりDNA断片末端の塩基配列を変えること
ができる。
DNA can be cut by, for example, ultrasonication, restriction enzyme treatment, or the like. After cleavage, use phosphatase or
Modifying enzymes such as DNA polymerases are used.
Furthermore, the base sequence at the end of the DNA fragment can be changed by using various linkers and adapters.

切断されたDNA断片から、蔗糖密度勾配遠
心法や電気泳動したゲルからの抽出等によつて
最適な長さの断片のみが得られる。
From the cut DNA fragments, only fragments of optimal length can be obtained by sucrose density gradient centrifugation, extraction from electrophoresed gels, etc.

ベクターとしては、宿主微生物で自律的に増
殖し得るフアージまたはプラスミドが適してい
る。
As a vector, a phage or a plasmid that can autonomously propagate in a host microorganism is suitable.

フアージとしては、既知のものが適宜使用で
き、例えば、エシエリヒア コリ
(Escherichia coli)を宿主微生物とする場合
には、λフアージやM13フアージなどが使用出
来る。
Known phage can be used as appropriate; for example, when Escherichia coli is used as the host microorganism, λ phage, M13 phage, etc. can be used.

また、プラスミドとしては、例えば、エシエ
リヒア コリを宿主微生物とする場合には、
pBR322、PUC18やそれらの派生体、例えば
pBR−AN3などが使用できる。更に、例えば、
エシエリヒア コリ、バチルス ズブチリスな
どの二種以上の宿主微生物で自律的増殖の可能
な、例えば、pHY300PLK、YIp5、YEp13な
どのベクターのほか、各種の既知のシヤトルベ
クターを利用することも可能である。このよう
なベクターを、先に述べたDNAと同様に制限
酵素などで切断し、ベクター断片を得る。
In addition, as a plasmid, for example, when using Escherichia coli as a host microorganism,
pBR322, PUC18 and their derivatives, e.g.
pBR-AN3 etc. can be used. Furthermore, for example,
In addition to vectors such as pHY300PLK, YIp5, and YEp13, which are capable of autonomous replication in two or more host microorganisms such as Escherichia coli and Bacillus subtilis, various known shuttle vectors can also be used. Such a vector is cleaved with a restriction enzyme or the like in the same manner as the DNA described above to obtain a vector fragment.

DNA断片とベクター断片とを結合させる方
法は、公知のDNAリガーゼを用いる方法であ
ればよく、例えば、DNA断片とベクター断片
とをアニーリングの後、生体外で適当なDNA
リガーゼの作用により組換えDNAを作成する。
必要ならば、アニーリングの後、宿主微生物に
導入して、生体内のDNAリガーゼを利用して
組換えDNAにすることもできる。
The method for joining the DNA fragment and the vector fragment may be any method using a known DNA ligase. For example, after annealing the DNA fragment and the vector fragment, an appropriate DNA ligase may be used in vitro.
Recombinant DNA is created by the action of ligase.
If necessary, after annealing, the DNA can be introduced into a host microorganism and converted into recombinant DNA using in-vivo DNA ligase.

宿主微生物としては、組換えDNAが安定か
つ自律的増殖が可能でその形質発現のできるも
のであればどのようなものでもよい。
Any host microorganism may be used as long as the recombinant DNA is stable, capable of autonomous growth, and expression of the recombinant DNA.

宿主微生物に組換えDNAを導入する方法は、
公知の方法、例えば、宿主微生物がエシエリヒ
アコリの場合にはカルシウム法(Lederberg、
E.M.and Cohen、S.N.、J.Bacteriol.、119
1072、(1974))などを採用することができる。
The method of introducing recombinant DNA into a host microorganism is
Known methods such as the calcium method (Lederberg,
EMand Cohen, SN, J. Bacteriol., 119 ,
1072, (1974)) etc. can be adopted.

λフアージDNAであれば、イン ビトロ
パツケイジング法(Horn、B.、Methods in
Enzymology、68、299(1979))によりλフア
ージ粒子を形成し、このλフアージ粒子をエシ
エリヒアコリの培養菌懸濁液に添加して、マル
トペンタオース生成酵素生産能を保有する特殊
形質導入フアージを得ることができる。
With λ phage DNA, in vitro
Packaging method (Horn, B., Methods in
Enzymology, 68 , 299 (1979)) to form λ phage particles, and add these λ phage particles to a suspension of cultured bacteria of Escherichia coli to obtain a special transduction phage possessing the ability to produce maltopentaose-producing enzymes. be able to.

組換えDNAが導入された形質転換微生物の
選択方法は、常法によつて行い、例えば液体選
択培地で培養し、培養液中のマルトペンタオー
ス生成酵素活性を測定する。液体選択培地には
ベクター上のマーカーによつて、最小培地や、
抗生物質添加培地が適宜用いられる。
The transformed microorganism into which the recombinant DNA has been introduced is selected by a conventional method, for example, by culturing it in a liquid selection medium and measuring the maltopentaose-producing enzyme activity in the culture solution. Depending on the marker on the vector, the liquid selection medium may be minimal medium or
Antibiotic-supplemented media are used as appropriate.

酵素活性の測定は、培養液に澱粉溶液を加
え、45℃で保温した後、薄層クロマトグラフイ
ーや高速液体クロマトグラフイーを用いて生成
されたマルトペンタオースの同定や定量が行な
われる。
To measure enzyme activity, a starch solution is added to the culture solution, kept at 45°C, and then thin-layer chromatography or high-performance liquid chromatography is used to identify and quantify the maltopentaose produced.

得られたマルトペンタオース生成酵素生産菌
を液体選択培地にて37℃で培養し、公知の方
法、例えばアルカリ抽出法(Birnboim、H.C.
and Doly、J.、Nucleic Acids Res.、
1513(1979))によつてプラスミドを得ることが
できる。
The resulting maltopentaose-producing enzyme-producing bacteria were cultured at 37°C in a liquid selective medium and subjected to known methods such as alkaline extraction (Birnboim, HC).
and Doly, J., Nucleic Acids Res., 7 .
1513 (1979)).

マルトペンタオース生成酵素遺伝子を含む組
換えDNAは、上記の方法で、適宜制限酵素で
切断し、他のベクターに組み込んだり、他の宿
主に導入することができる。
The recombinant DNA containing the maltopentaose-generating enzyme gene can be cleaved with appropriate restriction enzymes by the method described above, and can be incorporated into other vectors or introduced into other hosts.

(2) マルトペンタオース生成酵素の調製 マルトペンタオース生成酵素は次のようにし
て調製することができる。マルトペンタオース
生成酵素生産菌、あるいは上記の方法によつて
マルトペンタオース生成酵素生産能を獲得した
形質転換微生物を液体培養する。培地として
は、該微生物の通常の培養に用いられるもので
あればいずれでもよいが、例えば、炭素源とし
ては澱粉、液化澱粉、グルコース、グリセリ
ン、糖蜜、廃糖蜜などがあり、窒素源としては
各種蛋白分解物、大豆粉、肉エキス、ペプト
ン、尿素、硝酸塩、アンモニウム塩、酵母エキ
ス、コーンステイープリカーなどがある。その
他ビオチンなどの栄養素や微量金属などが適宜
使用される。
(2) Preparation of maltopentaose-generating enzyme Maltopentaose-generating enzyme can be prepared as follows. A maltopentaose-producing enzyme-producing bacterium or a transformed microorganism that has acquired the ability to produce a maltopentaose-producing enzyme by the method described above is cultured in liquid. The medium may be any medium that is used for the normal cultivation of the microorganisms; for example, carbon sources include starch, liquefied starch, glucose, glycerin, molasses, blackstrap molasses, etc., and nitrogen sources include various types. These include protein digests, soybean flour, meat extract, peptone, urea, nitrates, ammonium salts, yeast extract, and cornstarch liquor. Other nutrients such as biotin and trace metals are used as appropriate.

培養後、酵素が菌体内にある場合には、培養
液を遠心分離して菌体を得、超音波や細胞壁溶
解酵素等で処理し、破砕菌体を遠心分離して除
き、粗酵素液とする。また、酵素が培地中にあ
る場合には、培養液を遠心分離して菌体を除
き、以後の精製を行なう。
After culturing, if the enzyme is present in the cells, the culture solution is centrifuged to obtain the cells, treated with ultrasound or cell wall lytic enzymes, etc., the crushed cells are removed by centrifugation, and the crude enzyme solution is obtained. do. Furthermore, if the enzyme is present in the medium, the culture solution is centrifuged to remove the bacterial cells and subsequent purification is performed.

得られた粗酵素液から、塩析、透析、イオン
交換樹脂、アフイニテイクロマトグラフ処理等
一般的酵素精製法によりマルトペンタオース生
成酵素を単離することができる。
The maltopentaose-producing enzyme can be isolated from the obtained crude enzyme solution by a general enzyme purification method such as salting out, dialysis, ion exchange resin, or affinity chromatography.

このようにして得た精製酵素を用いて、本酵
素の性質を検討した結果、特に分子量が65000
(SDS−ポリアクリルアミドスラブゲル電気泳
動)、至適PHが6.0、至適温度が37〜45℃におい
て特徴的である。
Using the purified enzyme obtained in this way, we investigated the properties of this enzyme, and found that it had a molecular weight of 65,000.
(SDS-polyacrylamide slab gel electrophoresis) is characterized by an optimum pH of 6.0 and an optimum temperature of 37-45°C.

このような性質を有する酵素は既知のマルトペ
ンタオース生成酵素には見当らず、したがつて本
酵素は従来未知の新規酵素と認定した。
No known maltopentaose-producing enzyme has been found to have such properties, and therefore, the present enzyme was recognized as a novel, previously unknown enzyme.

次に本発明を実施例により詳しく説明する。 Next, the present invention will be explained in detail with reference to examples.

実施例 1 マルトペンタオース生成酵素遺伝子のクローン
化 シユードモナス・エスピー(Pseudomonas.
sp)KO−8940(FERM P−7456)を可溶性澱粉
を含む液体培地(可溶性澱粉1g、ポリペプトン
1g、肉エキス0.3g、酵母エキス0.2g、塩化ナ
トリウム0.3g、水100ml、PH7.5)で40℃で6時
間培養し、遠心分離にて集菌、洗浄し、得られた
菌からSaito、Miuraの方法(Saito、H.and
Miura、K.、Biochim.Biophys.Acta、70、619
(1963))によつて染色体DNAを分離し、これを
トリス塩酸・EDTA緩衝液に溶解し、制限酵素
Sau3AI(宝酒造社製)を添加して、37℃で部分分
解した後、分解物から蔗糖密度勾配超遠心法で約
2Kb以上の染色体DNA断片を分離、取得した。
Example 1 Cloning of maltopentaose-generating enzyme gene Pseudomonas sp.
sp) KO-8940 (FERM P-7456) in a liquid medium containing soluble starch (1 g of soluble starch, 1 g of polypeptone, 0.3 g of meat extract, 0.2 g of yeast extract, 0.3 g of sodium chloride, 100 ml of water, PH7.5) for 40 min. The bacteria were cultured at ℃ for 6 hours, collected by centrifugation, washed, and the method of Saito and Miura (Saito, H. and
Miura, K., Biochim.Biophys.Acta, 70 , 619
(1963)), dissolve the chromosomal DNA in Tris-HCl/EDTA buffer, and use restriction enzymes.
After adding Sau3AI (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) and partially decomposing it at 37°C, the decomposed product was subjected to sucrose density gradient ultracentrifugation.
Chromosomal DNA fragments of 2Kb or more were isolated and obtained.

ベクターにはフアージλL47(アマーシヤム社
製)を用い、Bam HI(宝酒造社製)切断した
λL47 DNAと前記のシユードモナス.エスピー
KO−8940株から得られた約2Kb以上の染色体
DNA断片を混合し、T4DNAリガーゼ(宝酒造
社製)を添加して連結処理した(Weiss、B.、
Sablon、A.J.、Live、T.R.、Fareed、G.C.and
Richardson、C.C.J.Biol.Chem.、243、4543
(1968))。処理液を、イン ビトロ パツケイジ
ング キツト(宝酒造社製)に添加してイン ビ
トロ パツケイジング法(Horn、B.、Methods
in Enzymology、68、299、(1979))により当該
DNAをフアージ粒子に導入した。このフアージ
粒子をエシエリヒア コリWL95の菌体懸濁液に
添加し、1%可溶性澱粉、1.2%の寒天を含むλ
培地(バクトトリプトン10g、塩化ナトリウム
2.5g、水1)に添加して、37℃で培養し、出
現したプラーク、ヨウ素反応を起こさなかつたフ
アージをマルトペンタオース生成酵素生産フアー
ジとして分離することができた。
Phage λL47 (manufactured by Amersyam) was used as a vector, and λL47 DNA cut with Bam HI (manufactured by Takara Shuzo) and the above-mentioned Pseudomonas. SP
Chromosome of approximately 2Kb or more obtained from the KO-8940 strain
The DNA fragments were mixed and ligated by adding T4 DNA ligase (Takara Shuzo Co., Ltd.) (Weiss, B.,
Sablon, AJ, Live, TR, Fareed, GCand
Richardson, CCJBiol.Chem., 243 , 4543
(1968)). The treatment solution was added to an in vitro packaging kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) to perform the in vitro packaging method (Horn, B., Methods).
in Enzymology, 68 , 299, (1979)).
DNA was introduced into phage particles. The phage particles were added to a bacterial cell suspension of Escherichia coli WL95, and λ containing 1% soluble starch and 1.2% agar.
Medium (Bactotryptone 10g, sodium chloride
2.5 g of the product was added to water 1) and cultured at 37°C, and the plaques that appeared and the phages that did not undergo the iodine reaction could be isolated as maltopentaose-producing enzyme-producing phages.

得られたマルトペンタオース生成酵素生成フア
ージを単離し、これをエシエリヒア コリWL66
株とともにλ培地で37℃で培養した。培養液を遠
心分離して宿主菌体を除き、ポリエチレングリコ
ールを加えてフアージ粒子を凝集させたのち、遠
心分離によつてフアージ粒子を集め、新規なフア
ージを得た。このフアージをλOS501と名づけた。
このフアージ粒子を、50%ホルムアミドを含むフ
アージ懸濁用緩衝液に対して透析し、λOS501フ
アージDNAを得た。フアージλOS501DNAは
46.0Kbの大きさで、そのフイジカルマツプ(制
限酵素切断地図)を第1図に示す。ここで白ぬき
の部分はベクターλL47由来で、斜線の部分は染
色体DNA断片部分である。各略記号はすべて制
限酵素である。
The resulting maltopentaose-producing enzyme-producing phages were isolated and used in Escherichia coli WL66.
The cells were cultured together with the strain in lambda medium at 37°C. The culture solution was centrifuged to remove host cells, polyethylene glycol was added to aggregate the phage particles, and the phage particles were collected by centrifugation to obtain new phages. This phage was named λOS501.
The phage particles were dialyzed against a phage suspension buffer containing 50% formamide to obtain λOS501 phage DNA. Phage λOS501DNA
It has a size of 46.0 Kb, and its physical map (restriction enzyme cleavage map) is shown in Figure 1. Here, the white part is derived from vector λL47, and the shaded part is a chromosomal DNA fragment. All abbreviations are restriction enzymes.

ここに得られたλOS501フアージDNAをトリス
塩酸・EDTA緩衝液に溶解し、制限酵素Nru I
を添加し、37℃で完全分解した。分解物を
Agarose gel電気泳動後、3.5Kbの染色体DNA断
片を分離、取得し、プラスミドpUC18を用いて
再クローン化を図つた。プラスミドpUC18(宝酒
造社製)は2.7Kbでアンピシリン耐性(Apr)を
有し、制限酵素Sma Iによつて1箇所切断され
るものである。Sma Iで1箇所切断したpUC18
をアルカリフオスフアターゼ(宝酒造社製)処理
した後、前記のλOS501フアージから得られた
3.5Kbの染色体DNA断片を混合し、T4 DNAリ
ガーゼを添加して連結処理した。この処理液を用
い、エシエリヒア コリJM109株を宿主として、
Lederberg、Cohen法(Lederberg、E.M.and
Cohen、S.N.、J.Bacteriol.、119、1072、
(1974))により、当該プラスミドを導入した。
The obtained λOS501 phage DNA was dissolved in Tris-HCl/EDTA buffer, and the restriction enzyme Nru I
was added and completely decomposed at 37°C. decomposed products
After agarose gel electrophoresis, a 3.5 Kb chromosomal DNA fragment was isolated and obtained, and recloned using plasmid pUC18. Plasmid pUC18 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) is 2.7 Kb, has ampicillin resistance ( Apr ), and can be cut at one site with the restriction enzyme Sma I. pUC18 cut at one site with Sma I
obtained from the above λOS501 phage after treatment with alkaline phosphatase (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.)
3.5 Kb chromosomal DNA fragments were mixed and ligated by adding T4 DNA ligase. Using this treatment solution and using Escherichia coli JM109 strain as a host,
Lederberg, Cohen method (Lederberg, EMand
Cohen, SN, J. Bacteriol., 119 , 1072,
(1974)), the plasmid was introduced.

上記によつて得た3.5Kbの染色体DNA断片、
つまりNru I−Nru Iの3.5Kb断片のフイジカ
ルマツプは、第3図に示すとおりである。
3.5Kb chromosomal DNA fragment obtained as above,
In other words, the physical map of the 3.5 Kb fragment of Nru I-Nru I is as shown in FIG.

当該プラスミドを導入して得られた形質転換処
理菌体を選択培地である可溶性澱粉1%、アンピ
シリン50μg/ml、寒天1.5%を含むL培地(バク
トトリプトン10g、酵母エキス5g、塩化ナトリ
ウム5g、水1、PH7.0)にて37℃で培養し、
アンピシリン耐性株を得た。このアンピシリン耐
性株をアンピシリン50μg/ml、1%可溶性澱粉
を含むL培地にて37℃で24時間培養し、培養液中
のマルトペンタオース生成酵素活性の有無を薄層
クロマトグラフイーによつて調べた。
The transformed bacterial cells obtained by introducing the plasmid were transferred to L medium (10 g of bactotryptone, 5 g of yeast extract, 5 g of sodium chloride, Cultured at 37℃ in water 1, PH7.0),
An ampicillin-resistant strain was obtained. This ampicillin-resistant strain was cultured in L medium containing 50 μg/ml of ampicillin and 1% soluble starch at 37°C for 24 hours, and the presence or absence of maltopentaose-generating enzyme activity in the culture solution was examined by thin layer chromatography. Ta.

薄膜クロマトグラフイーは培養液をn−ブタノ
ール/n−プロパノール/水(3/5/4)の溶
媒系で60℃、2回上昇展開を行つたのち、20%硫
酸メタノールを噴霧してマルトペンタオースの有
無を検索し、マルトペンタオース生成酵素生産株
を分離することができた。
For thin film chromatography, the culture solution is incubated twice at 60°C in a solvent system of n-butanol/n-propanol/water (3/5/4), and then maltopentalysis is performed by spraying 20% methanol sulfate. By searching for the presence or absence of ose, we were able to isolate a maltopentaose-producing enzyme-producing strain.

得られたマルトペンタオース生成酵素生産菌株
を単離し、これをアンピシリン50μg/mlを含む
L培地にて37℃で培養し、培養液を遠心分離して
集菌し、洗浄後、分離菌体からアルカリ抽出法
(Bironboim、H.C.and Doly、J.、Nucleic
Acids Res.、、1513、(1979))によつてプラ
スミドを分離し、新規なプラスミドを得た。この
プラスミドをプラスミドpOS201と名づけた。
The resulting maltopentaose-producing enzyme-producing strain was isolated and cultured at 37°C in L medium containing 50 μg/ml of ampicillin. The culture solution was centrifuged to collect the bacteria. After washing, the isolated bacterial cells were Alkaline extraction method (Bironboim, HCand Doly, J., Nucleic
Acids Res., 7 , 1513, (1979)), the plasmid was isolated and a new plasmid was obtained. This plasmid was named plasmid pOS201.

プラスミドpOS201は6.2Kbの大きさで、その
フイジカルマツプを第2図に示す。ここで白ぬき
の部分はベクターpUC18由来で、斜線の部分は
染色体DNA断片部分であり、各略記号はすべて
制限酵素である。
Plasmid pOS201 has a size of 6.2 Kb, and its physical map is shown in Figure 2. Here, the white part is derived from vector pUC18, the diagonal line part is the chromosomal DNA fragment part, and each abbreviation is a restriction enzyme.

プラスミドpOS201で形質転換されたエシエリ
ヒア コリJM109−pOS201(Escherichia coli
JM109−pOS201)は工業技術院微生物工業技術
研究所に寄託されている(FERM P−10973)。
Escherichia coli JM109−pOS201 transformed with plasmid pOS201
JM109-pOS201) has been deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology (FERM P-10973).

そして、マルトペンタオース生成酵素遺伝子を
含有するNruI断片について塩基配列の決定を行
つて第4図の結果を得た。そしてその位置からの
塩基配列(及び、シグナル開始点からは塩基配列
から予想されるアミノ酸配列)については、第5
図に示した。
Then, the base sequence of the NruI fragment containing the maltopentaose-generating enzyme gene was determined, and the results shown in FIG. 4 were obtained. The nucleotide sequence from that position (and the amino acid sequence predicted from the nucleotide sequence from the signal start point) is determined by the fifth
Shown in the figure.

第6図は、マルトペンタオース生成酵素遺伝子
周辺のDNA配列及びアミノ酸配列を図示したも
のである。図中、シグナルはメチオニン(−41の
位置)に対置するATG(−123位置)且つ/又は
メチオニン(−23の位置)に対応するATG(−69
の位置)から開始され、マルトペンタオース生成
酵素の構造遺伝子はバリン(1の位置)に対応す
るGTG(1の位置)から開始され、リジン(591
の位置)に対応するAAG(1771の位置)で終了す
る。
FIG. 6 illustrates the DNA sequence and amino acid sequence surrounding the maltopentaose-generating enzyme gene. In the figure, the signals are ATG (-123 position) opposite to methionine (-41 position) and/or ATG (-69 position) corresponding to methionine (-23 position).
The structural gene for the maltopentaose-generating enzyme starts from GTG (position 1), which corresponds to valine (position 1), and starts from lysine (position 591), which corresponds to valine (position 1).
end at the AAG (position 1771) corresponding to

第6図からも判るように、マルトペンタオース
生成酵素遺伝子は、ATGを開始コドンとし、
TGAを終止コドンとしている。
As can be seen from Figure 6, the maltopentaose-generating enzyme gene uses ATG as the start codon.
It uses TGA as a stop codon.

第7図及び第8図は、マルトペンタオース生成
酵素遺伝子のDNA配列及びアミノ酸配列をそれ
ぞれ図示したものである。
FIG. 7 and FIG. 8 illustrate the DNA sequence and amino acid sequence of the maltopentaose-generating enzyme gene, respectively.

第9図は、シグナルを含んだマルトペンタオー
ス生成酵素遺伝子のアミノ酸配列を図示したもの
であつて、シグナル切断点は、41の位置のA
(アラニン)と、42の位置のV(バリン)の間と
予想される。
FIG. 9 illustrates the amino acid sequence of the maltopentaose-generating enzyme gene containing a signal, and the signal cleavage point is A at position 41.
(alanine) and V (valine) at position 42.

上記によつて調製した新規プラスミド
pOS201DNAをXho I(宝酒造社製)で切断し、
0.75Kbの断片を得る。この断片を32Pでラベル
し、シユードモナス.エスピーKO−8940株染色
体DNA、エシエリヒア コリJM109株染色体
DNAおよびλOS501DNAのそれぞれのXhoI分解
物とサザンハイブリダイゼーシヨン(Sauthern、
E.M.、J.Mol.Biol.、98、503、(1975))を行つ
た。エシエリヒア コリ染色体DNAとは全くハ
イブリダイズしなかつたが、シユードモナス.エ
スピーKO−8940株染色体DNA、λOS501 DNA
には特異的にハイブリダイズする0.75Kbのバン
ドが見いだされた。このことからクローン化した
DNAはシユードモナス.エスピーKO−8940株
由来であることが確かめられた。
New plasmid prepared as above
Cut pOS201DNA with Xho I (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.),
You will get a 0.75Kb fragment. This fragment was labeled with 32P , and Pseudomonas. S.P. KO-8940 strain chromosomal DNA, Escherichia coli JM109 strain chromosome
Southern hybridization (Sauthern,
EM, J.Mol.Biol., 98, 503, (1975)). E. coli did not hybridize at all with chromosomal DNA, but Pseudomonas. SP KO-8940 strain chromosomal DNA, λOS501 DNA
A 0.75 Kb band was found that specifically hybridized with the . From this, I cloned
DNA is Pseudomonas. It was confirmed that it was derived from the SP KO-8940 strain.

実施例 pOS321−CEの構築 (1) pOS320の構築 マルトペンタオース生成酵素遺伝子を含む
SphI−KpuI 2.1KbDNA断片をpUC18に連結
したプラスミドpOS201(実施例1、第2図)を
SphIで切断した突出末端をMung Bean
Nucleaseにより平滑化、Klenow fragmentに
て修復した後、KpnIで切断しマルトペンタオ
ース生成酵素遺伝子を含む2.1KbDNA断片を
得た。
Example Construction of pOS321-CE (1) Construction of pOS320 Contains maltopentaose-generating enzyme gene
Plasmid pOS201 (Example 1, Figure 2) in which the SphI-KpuI 2.1Kb DNA fragment was ligated to pUC18 was
Mung Bean with the overhanging end cut with SphI
After blunting with nuclease and repairing with Klenow fragment, it was cut with KpnI to obtain a 2.1 Kb DNA fragment containing the maltopentaose-generating enzyme gene.

一方、pBR−AN3(pBR322にマルチクロー
ニングサイトを導入したプラスミドベクター)
をBamHIで切断、Klenow fragmentにより突
出末端平滑化後、KpnIで切断し、Bacterial
Alkaline Phosphatase(BAP)処理し、前記
のマルトペンタオース生成酵素遺伝子を含む、
2.1KbDNA切断とT4リガーゼにより連結した
後、E.coli JM109を形質転換した。
On the other hand, pBR-AN3 (a plasmid vector with a multi-cloning site introduced into pBR322)
was cut with BamHI, the overhanging end was blunted with Klenow fragment, cut with KpnI, and Bacterial
Alkaline Phosphatase (BAP) treated and containing the above-mentioned maltopentaose-generating enzyme gene.
After cutting the 2.1 Kb DNA and ligating with T4 ligase, E. coli JM109 was transformed.

得られたプラスミドpOS320は第12図に示
す通り、区結部位は、BamHIサイトが再生さ
れ、マルトペンタオース生成酵素遺伝子を含む
DNA断片はBamHI−KpnIDNAfragmentとし
て回収可能となる。
As shown in Figure 12, the resulting plasmid pOS320 has a regenerated BamHI site and contains the maltopentaose-generating enzyme gene.
The DNA fragment can be recovered as BamHI-KpnI DNA fragment.

(2) pOS321−CEの構築 pOS320をBamHIで切断し、突出末端を
Mung Bean Nucleaseで平滑化し、Klenow
fragmentにより修復後、Hindで切断し、マ
ルトペンタオース生成酵素遺伝子を含む
2.1KbDNA断片を得た。
(2) Construction of pOS321−CE Cut pOS320 with BamHI and remove the overhanging end.
Smooth with Mung Bean Nuclease and Klenow
After repair with fragment, cut with Hind and contains maltopentaose generating enzyme gene
A 2.1Kb DNA fragment was obtained.

また、pKK223−3(フアルマシア社製)を
EcoRで切断後、Klenow fragmentにより突
出末端を平滑化後、Hindで切断し、BAP処
理後、前記のDNA断片とT4リガーゼにより連
結し、E.coli JM109を形質転換した。得られ
たプラスミドpOS321−CEは第13図に示す通
り連結部位のEcoRサイトは再生し、tacプロ
モーターの下流にマルトペンタオース生成酵素
遺伝子を含む2.1KbDNA断片が連結された発
現プラスミドとなる。形質転換株としてJM109
−pOS321−CE(FERM P−11672)を得た。
In addition, pKK223-3 (manufactured by Pharmacia)
After cutting with EcoR, the protruding ends were blunted with Klenow fragment, cut with Hind, treated with BAP, ligated with the above DNA fragment using T4 ligase, and E. coli JM109 was transformed. As shown in FIG. 13, the EcoR site at the ligation site of the obtained plasmid pOS321-CE is regenerated, resulting in an expression plasmid in which a 2.1 Kb DNA fragment containing the maltopentaose-generating enzyme gene is ligated downstream of the tac promoter. JM109 as a transformed strain
-pOS321-CE (FERM P-11672) was obtained.

実施例 3 合成DNAを用いるマルトペンタオース生成酵
素遺伝子のtacプロモータへの連結 (1) pOS3410の構築 第15図イに示すような合成DNAを設計し
た。これは、G5生成アミラーゼ遺伝子(マル
トペンタオース生成酵素遺伝子、G5 amyと略
記することもある)の開始コドンATGから19
塩基のHaeサイトまでの塩基配列とその5側
にEcoRサイトを付加したものである。さら
にrOS320をHae、Bclで消化して得られた
250bpの断片ロと、同じくBclとHindで消
化して得られる1.7KbのDNA断片ハをそれぞ
れ用意した。ベクターはpKK223−3ニを用い
EcoR、Hindで切断後BAP処理しておい
た(第14図、第15図)。
Example 3 Linking the maltopentaose-generating enzyme gene to the tac promoter using synthetic DNA (1) Construction of pOS3410 A synthetic DNA as shown in FIG. 15A was designed. This is 19 minutes from the start codon ATG of the G5-generating amylase gene (maltopentaose-generating enzyme gene, sometimes abbreviated as G5 amy).
It consists of the base sequence up to the Hae site and an EcoR site added to the 5th side. Further, rOS320 was digested with Hae and Bcl.
A 250bp DNA fragment (B) and a 1.7Kb DNA fragment (C) obtained by digestion with Bcl and Hind were prepared. The vector used was pKK223-3.
After cleavage with EcoR and Hind, BAP treatment was performed (Figures 14 and 15).

第14図に示すように上記4種のDNAフラ
グメント(イ〜ニ)を連結した後、E.coli
JM109を形質転換し、G5生成アミラーゼ活性
を有する形質転換体を選択した。この組換体の
保持するPlasmidのjunction部分のSequenceを
確認し、pOS3410と命名した。
As shown in Figure 14, after ligating the above four types of DNA fragments (A to D), E. coli
JM109 was transformed and transformants having G5-generating amylase activity were selected. The sequence of the plasmid junction portion held by this recombinant was confirmed and named pOS3410.

(2) pOS3414の構築 pOS3410をEcoRで切断後、Klenow
fragmentにより突出末端を平滑化し、Self
ligationした。このDNAでE.coli JM109を形
質転換した。得られたプラスミドにおいて、
EcoR siteは消失しVsp Siteが新た
に生成した(第14図)。このようにして得た
プラスミドをpOS3414と命名した。
(2) Construction of pOS3414 After cleaving pOS3410 with EcoR, Klenow
Blunt the protruding ends with fragment and use Self
ligation. E. coli JM109 was transformed with this DNA. In the obtained plasmid,
The EcoR site disappeared and a new Vsp site was generated (Figure 14). The plasmid thus obtained was named pOS3414.

(3) pOS3406、pOS3412の構築 pOS3410をEcoR で切断後、Mung Bean
Nucleaseで突出末端を平滑化した。これを
Self ligationし、E.coli JM109を形質転換し
た。これにより得られたプラスミドをpOS3406
と命名した。一方EcoR siteを平滑化し
たDNAにHpa リンカーを導入し、E.coli
JM109を形質転換して得たプラスミドを
pOS3412と命名した(第14図)。
(3) Construction of pOS3406 and pOS3412 After cutting pOS3410 with EcoR, Mung Bean
The protruding ends were blunted with nuclease. this
Self ligation was performed and E. coli JM109 was transformed. The resulting plasmid was used as pOS3406.
It was named. On the other hand, an Hpa linker was introduced into the DNA with the EcoR site blunted, and E.coli
The plasmid obtained by transforming JM109
It was named pOS3412 (Figure 14).

実施例 4 pOS3408の構築 第16図に示すように、pOS3410をEcoR
で切断し、突出部分をMung Bean Nucleaseで
平滑化、Klenow fragmentで修復した後Hind
で切断し、G5生成アミラーゼ遺伝子を含む2.0Kb
のDNA断片を得た。pKK233−2(tac
Promoter、ori:pBR322)をNcoで切断し、
突出末端をMung Bean Nucleaseで平滑後、
Hindで切断しBAP処理した。両DNAを
ligationし、E.coli JM109を形質転換しpKK233
−G5を得た。pKK233−G5をVspで切断し、
tacプロモーターの−10領域とG5生成アミラーゼ
遺伝子を含む3.2kbのDNA断片を得た。
Example 4 Construction of pOS3408 As shown in Figure 16, pOS3410 was constructed using EcoR
After cutting with Hind, smoothing the protruding part with Mung Bean Nuclease and repairing with Klenow fragment.
2.0Kb containing the G5-generating amylase gene
DNA fragments were obtained. pKK233−2 (tac
Promoter, ori: pBR322) was cleaved with Nco,
After blunting the protruding ends with Mung Bean Nuclease,
It was cut with Hind and treated with BAP. Both DNA
ligation and transform E. coli JM109 with pKK233
- Obtained G5. Cut pKK233−G5 with Vsp,
A 3.2 kb DNA fragment containing the -10 region of the tac promoter and the G5-generating amylase gene was obtained.

一方ベクターpKK233−3をVspで切断し、
ori及びtacプロモーターの−35領域を含む3.4kb
のDNA断片を得た。両DNA断片をligationし、
E.coli JM109を形質転換しpOS3408を得た(第
17図)(pOS3408のjunction部分のsequenceは
pKK233−G5と同じである)。
On the other hand, vector pKK233-3 was cut with Vsp,
3.4kb containing -35 region of ori and tac promoters
DNA fragments were obtained. ligate both DNA fragments,
pOS3408 was obtained by transforming E.coli JM109 (Figure 17) (the sequence of the junction part of pOS3408 is
pKK233−G5).

このようにして得た形質転換体は、
Escherichia coli JM109−pOS3408と命名し、
これを工業技術院微生物工業技術研究所に寄託し
た(FERM P−11673)。
The transformant obtained in this way is
Named Escherichia coli JM109−pOS3408,
This was deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology (FERM P-11673).

実施例 5 マルトペンタオース生成酵素の生産(1) エシユリヒア コリ JM109−pOS201
(FERM P−10973)を、Ampicirinを含むL液
体培地(トリプトン1g、酵母エキス0.5g、
NaCl0.5g、Ampicirin50μg/ml、水100ml、PH
7.0)3mlで37℃で12時間培養し、この培養液を
種培養とした。種培養1mlをアンピシリン、
IPTG(イソプロピル−β−D−チオガラクトピ
ラノサイド)を含むL液体培地(トリプトン1
g、酵母エキス0.5g、NaCl0.5g、アンピシリン
50μg/ml、TPTG 100mmole、水100ml、PH
7.0)に接種し、37℃で24時間培養後、遠心分離
にて培養上清画分と菌体画分を得た。菌体画分を
トリス塩酸・酢酸カルシウム緩衝液100mlに懸濁
した後、超音波により菌体を破砕し遠心分離によ
り得た上清画分と、培養上清画分とを混合し200
mlの粗酵素液とした。4℃の低温で得られた粗酵
液に硫酸アンモニウムを加え、0.2から0.5飽和で
沈澱する画分を集め、10mMリン酸緩衝液(PH
7.5)に溶解する。この酵素液を同緩衝液にして
一晩透析した。次にDEAE−トヨパール650Mに
よるイオン交換クロマトグラフイーおよびトヨパ
ールHW55Sによるゲルろ過クロマトグラフイー
により精製し、電気泳動的に単一バンドを示す標
本を得ることができた。さらに、Asahipak ES
−520N(旭化学工業社製)を用いた高速液体クロ
マトグラフイーによる精製を行い、精製酵素を得
た。
Example 5 Production of maltopentaose-generating enzyme (1) Escherichia coli JM109-pOS201
(FERM P-10973) in L liquid medium containing Ampicirin (1 g of tryptone, 0.5 g of yeast extract,
NaCl 0.5g, Ampicirin 50μg/ml, water 100ml, PH
7.0) Cultured in 3 ml at 37°C for 12 hours, and this culture solution was used as a seed culture. Add 1 ml of seed culture to ampicillin,
L liquid medium containing IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) (tryptone 1
g, yeast extract 0.5g, NaCl 0.5g, ampicillin
50μg/ml, TPTG 100mmole, water 100ml, PH
7.0) and cultured at 37°C for 24 hours, a culture supernatant fraction and a bacterial cell fraction were obtained by centrifugation. After suspending the bacterial cell fraction in 100 ml of Tris-HCl/calcium acetate buffer, the bacterial cells were disrupted by ultrasound and the supernatant fraction obtained by centrifugation was mixed with the culture supernatant fraction.
ml of crude enzyme solution. Add ammonium sulfate to the crude fermentation solution obtained at a low temperature of 4°C, collect the fraction that precipitates at 0.2 to 0.5 saturation, and add it to 10mM phosphate buffer (PH
7.5). This enzyme solution was dialyzed overnight in the same buffer. Next, it was purified by ion exchange chromatography using DEAE-Toyopearl 650M and gel filtration chromatography using Toyopearl HW55S, and it was possible to obtain a sample that showed a single band electrophoretically. In addition, Asahipak E.S.
Purification was performed by high performance liquid chromatography using -520N (manufactured by Asahi Chemical Industry Co., Ltd.) to obtain a purified enzyme.

このようにして得た精製酵素を用いて本酵素の
性質を検討し、以下の結果を得た。
The properties of this enzyme were investigated using the purified enzyme thus obtained, and the following results were obtained.

(1) 作 用 本酵素の作用形式は、マルトオクタオース以下
のオリゴ糖を基質にした場合、次のとおりであ
る。
(1) Action The mode of action of this enzyme is as follows when oligosaccharides below maltooctaose are used as substrates.

G8→G5+G3 G7→G5+G2 G6→G5+G1 G5→G3+G2 G4→G2+G2 G3、G2:作用しない (但し、G1:グルコース、G2:マルトース、
G3:マルトトリオース、G4:マルトテトラオー
ス、G5:マルトペンタオース、G6:マルトヘキ
サオース、G7:マルトヘプタオース、G8:マル
トオクタオースをそれぞれ表わす。) (2) 基 質 本酵素は、アミロース、可溶性澱粉のほか、馬
鈴薯、甘藷、トウモロコシ、モチトウモロコシ、
大麦、小麦、米、タピオカ、サゴなどの各種澱粉
に作用して、マルトペンタオースを生成する。
G 8 →G 5 +G 3 G 7 →G 5 +G 2 G 6 →G 5 +G 1 G 5 →G 3 +G 2 G 4 →G 2 +G 2 G 3 , G 2 : No effect (However, G 1 : Glucose , G2 : maltose,
G 3 : maltotriose, G 4 : maltotetraose, G 5 : maltopentaose, G 6 : maltohexaose, G 7 : maltoheptaose, G 8 : maltooctaose, respectively. ) (2) Substrate This enzyme is used in amylose, soluble starch, potato, sweet potato, corn, waxy corn,
It acts on various starches such as barley, wheat, rice, tapioca, and sago to produce maltopentaose.

(3) 作用至適PH 反応液組成を以下のとおりとした: 基質(2%の還元した可溶性澱粉液) 0.5ml 各種緩衝液(0.1M) (酢酸緩衝液、リン酸緩衝液、炭酸ナトリウム
緩衝液) 0.4ml 酵素液(8IU/ml) 0.1ml 上記組成液を45℃で15分間反応させて還元力を
測定し、最高値を100として表わしたときの結果
を第10図に示した。
(3) Optimal pH for action The reaction solution composition was as follows: Substrate (2% reduced soluble starch solution) 0.5ml Various buffers (0.1M) (acetate buffer, phosphate buffer, sodium carbonate buffer) Solution) 0.4 ml Enzyme solution (8 IU/ml) 0.1 ml The above composition solution was reacted at 45° C. for 15 minutes and the reducing power was measured. The results are shown in FIG. 10, with the highest value being expressed as 100.

図から明らかなように、本酵素の至適PHは6.0
である。
As is clear from the figure, the optimal pH of this enzyme is 6.0.
It is.

(4) 作用至適温度 反応液組成を以下のとおりとした: 基質(2%の還元した可溶性澱粉液) 0.5ml 0.1Mリン酸緩衝液(PH6.5) 0.4ml 酵素液(8IU/ml) 0.1ml 上記組成液を20〜70℃の各種温度で15分間反応
させて還元力を測定し、最高値を100として表わ
したときの結果を第11図に示した。
(4) Optimum temperature for action The reaction solution composition was as follows: Substrate (2% reduced soluble starch solution) 0.5ml 0.1M phosphate buffer (PH6.5) 0.4ml Enzyme solution (8IU/ml) The reducing power was measured by reacting 0.1 ml of the above composition solution at various temperatures from 20 to 70 DEG C. for 15 minutes, and the results are shown in FIG. 11, with the highest value being expressed as 100.

図から明らかなように、本酵素の至適温度は37
〜45℃である。
As is clear from the figure, the optimal temperature for this enzyme is 37
~45℃.

(5) 分子量 SDS−ポリアクリルアミドスラブゲル電気泳動
法によつて得られた本酵素の分子量は65000であ
る。
(5) Molecular weight The molecular weight of this enzyme obtained by SDS-polyacrylamide slab gel electrophoresis is 65,000.

以上に示した性質を有する本酵素は、従来知ら
れている酵素とは全く異なるものであつて、マル
トペンタオースを大量に生成する新規な酵素であ
る。
The present enzyme having the properties shown above is completely different from conventionally known enzymes, and is a novel enzyme that produces maltopentaose in large amounts.

実施例 6 マルトペンタオース生成酵素の生産(2) エシエリヒア コリJM109−pOS321−CE
(FERM P−11672)をampicirinを含むL培地
3mlで37℃で12時間培養し、この培養液を種培養
とした。種培養1mlを、アンピシリン、IPTGを
含むL培地(トリプトン1g、酵母エキス0.5g、
NaCl0.5g、アンピシリン50μ、
IPTG100mmole、水100ml、PH7.0)に接種し、
37℃24時間培養後、遠心分離にて培養上清画分と
菌体画分を得た。菌体画分をトリス塩酸・酢酸緩
衝液100mlに懸濁した後、超音波により菌体を破
砕し遠心分離により得た上清画分と、培養上清画
分とを混合し200mlの粗酵素液とした。
Example 6 Production of maltopentaose-generating enzyme (2) Escherichia coli JM109-pOS321-CE
(FERM P-11672) was cultured in 3 ml of L medium containing ampicirin at 37°C for 12 hours, and this culture solution was used as a seed culture. Transfer 1 ml of seed culture to L medium containing ampicillin and IPTG (1 g of tryptone, 0.5 g of yeast extract,
NaCl 0.5g, ampicillin 50μ,
Inoculate IPTG100mmole, water 100ml, PH7.0),
After culturing at 37°C for 24 hours, a culture supernatant fraction and a bacterial cell fraction were obtained by centrifugation. After suspending the bacterial cell fraction in 100 ml of Tris-HCl/acetate buffer, the bacterial cells were disrupted by ultrasound, and the supernatant fraction obtained by centrifugation was mixed with the culture supernatant fraction to make 200 ml of crude enzyme. It was made into a liquid.

この粗酵素液0.1μ、2%可溶性澱粉(Merck
社製)0.5μ、0.1Mリン酸緩衝液(PH6.5)0.4μ
を混合し45℃で10分間反応させSomogyii−
Nelson法で還元力を測定した。その結果、
20IU/mlの活性を示した(1IUは1分間に
1μmoleのα−1,4グルコシド結合を切断する
酵素活性である)。
This crude enzyme solution 0.1μ, 2% soluble starch (Merck
) 0.5μ, 0.1M phosphate buffer (PH6.5) 0.4μ
Mix and react at 45℃ for 10 minutes.
Reducing power was measured using the Nelson method. the result,
It showed an activity of 20IU/ml (1IU is 1 minute).
This is the enzyme activity that cleaves 1 μmole of α-1,4 glucoside bond).

実施例 7 マルトペンタオース生成酵素の生産(3) エシエリヒア コリ JM109−pOS3408
(FERM P−11673)をampicirinを含むL培地
3mlで37℃で12時間培養し、この培養液を種培養
とした。種培養1mlを、アンピシリン、IPTGを
含むL培地(トリプトン1g、酵母エキス0.5g、
NaCl0.5g、アンピシリン50μg/ml、
IPTG0.1mM、水100ml、PH7.0)に接種し、37℃
24時間培養後、遠心分離にて培養上清画分と菌体
画分を得た。菌体画分をトリス塩酸・酢酸緩衝液
100mlに懸濁した後、超音波により菌体を破砕し
遠心分離により得た上清画分と、培養上清画分と
を混合し200mlの粗酵素液とした。
Example 7 Production of maltopentaose-generating enzyme (3) Escherichia coli JM109-pOS3408
(FERM P-11673) in L medium containing ampicirin.
The cells were cultured in 3 ml at 37°C for 12 hours, and this culture solution was used as a seed culture. Transfer 1 ml of seed culture to L medium containing ampicillin and IPTG (1 g of tryptone, 0.5 g of yeast extract,
NaCl 0.5g, ampicillin 50μg/ml,
IPTG 0.1mM, water 100ml, PH7.0) was inoculated at 37°C.
After culturing for 24 hours, a culture supernatant fraction and a bacterial cell fraction were obtained by centrifugation. The bacterial cell fraction was added to Tris-HCl/acetate buffer.
After suspending in 100 ml, the cells were disrupted by ultrasonication and the supernatant fraction obtained by centrifugation and the culture supernatant fraction were mixed to obtain 200 ml of crude enzyme solution.

この粗酵素液0.1μ、2%可溶性澱粉(Merck
社製)0.5μ、0.1Mリン酸緩衝液(PH6.5)0.4μ
を混合し45℃で10分間反応させ(Somogyii−
Nelson法で還元力を測定した。その結果、
50IU/mlの活性を示した(1IUは1分間に
1μmoleのα−1,4グルコシド結合を切断する
酵素活性である)。
This crude enzyme solution 0.1μ, 2% soluble starch (Merck
) 0.5μ, 0.1M phosphate buffer (PH6.5) 0.4μ
were mixed and reacted at 45℃ for 10 minutes (Somogyii-
Reducing power was measured using the Nelson method. the result,
It showed an activity of 50IU/ml (1IU is 1 minute).
This is the enzyme activity that cleaves 1 μmole of α-1,4 glucoside bond).

(発明の効果) 本発明によつてはじめてマルトペンタオース生
成酵素遺伝子の構造が解明され、微生物で発現せ
しめることに成功した。
(Effects of the Invention) Through the present invention, the structure of the maltopentaose-generating enzyme gene has been elucidated for the first time, and it has been successfully expressed in microorganisms.

その結果、マルトペンタオース生成酵素が大量
に産生されることとなつた。本発明に係るこの酵
素は、活性が高いのみでなく従来未知の新規酵素
であるという特徴を有する。したがつて本発明に
よれば、本酵素を利用することによつてマルトペ
ンタオースを大量に製造できることになる。
As a result, maltopentaose-generating enzyme was produced in large quantities. This enzyme according to the present invention is characterized not only by its high activity but also by being a previously unknown novel enzyme. Therefore, according to the present invention, maltopentaose can be produced in large quantities by using the present enzyme.

マルトペンタオースは現在、α−アミラーゼ活
性測定用基質として診断薬、試薬などへの用途が
あり、本酵素が本発明によつて安価に生産される
ことにより、食品をはじめ各種用途に広く利用す
ることができる。マルトペンタオースは溶解性に
優れ、甘味がなく、ボデイ感があるので製菓用材
料として有用であり、また消化・吸収性が良いの
で、幼児、老人、患者用の滋養食としても利用す
ることができる。
Maltopentaose is currently used as a substrate for measuring α-amylase activity in diagnostic agents and reagents, and by producing this enzyme at low cost according to the present invention, it can be widely used in various applications including foods. be able to. Maltopentaose has excellent solubility, lacks sweetness, and has a body texture, making it useful as an ingredient for confectionery.Since it is also easily digested and absorbed, it can be used as a nutritional food for infants, the elderly, and patients. can.

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

第1図はフアージλOS501のフイジカルマツプ
(制限酵素切断地図)、第2図はプラスミド
pOS201のフイジカルマツプ、第3図はプラスミ
ドpOS201に挿入されているNru I−Nru I
3.5Kb断片のフイジカルマツプをそれぞれ示して
いるが、第2図及び第3図における矢印はマルト
ペンタオース生成アミラーゼのコード領域を示し
ている。第4図の1ないし3はNru I−Nru I
断片のDNA配列を示したものであり、第5図の
1ないし5は第4図の全DNA配列並びに1部の
アミノ酸配列(シグナル及び酵素遺伝子)を図示
したものである。第6図の1ないし3はマルトペ
ンタオース生成酵素遺伝子周辺のDNA配列及び
アミノ酸配列を図示したものである。第7図の1
ないし2及び第8図は、マルトペンタオース生成
酵素の構造遺伝子のDNA配列及びアミノ酸配列
をそれぞれ図示したものである。第9図はシグナ
ルを含んだマルトペンタオース生成酵素遺伝子の
アミノ酸配列を図示したものであり、図中の矢印
は予想されるシグナル切断点を示す。第10図及
び第11図は、本酵素の至適PH及び至適温度を示
すグラフであり、第10図において、〇−〇は
0.1M酢酸バツフアー、△−△は0.1Mリン酸バツ
フアー、□−□は0.1M炭酸ナトリウムバツフア
ーをそれぞれ表わす。第12図は、プラスミド
pOS321−CEの構築図、第13図はそれにより得
られたプラスミドのフイジカルマツプを表わす。
第14図は、プラスミドpOS3410、同3414、同
3406、同3412の構築図であり、第15図は、プラ
スミドpOS3410の構築に使用するイ〜ニ4種の
DNAフラグメントを表わす。 イ……合成DNAフラグメント、ロ,ハ……
pOS320起源の250bp及び1.7Kbフラグメント、ニ
……プラスミドpKK223−3、 第16図は、プラスミドpOS3408の構築図、第1
7図はそれにより得られたプラスミドのフイジカ
ルマツプを表わす。
Figure 1 is the physical map (restriction enzyme cleavage map) of phage λOS501, Figure 2 is the plasmid
Physical map of pOS201, Figure 3 shows Nru I-Nru I inserted into plasmid pOS201.
The physical maps of the 3.5 Kb fragments are shown, and the arrows in FIGS. 2 and 3 indicate the coding region of maltopentaose-producing amylase. 1 to 3 in Figure 4 are Nru I-Nru I
The DNA sequences of the fragments are shown, and 1 to 5 in FIG. 5 illustrate the entire DNA sequence and part of the amino acid sequence (signal and enzyme genes) in FIG. 4. 1 to 3 in FIG. 6 illustrate the DNA sequence and amino acid sequence surrounding the maltopentaose-generating enzyme gene. Figure 7 1
Figures 2 to 2 and 8 illustrate the DNA sequence and amino acid sequence of the structural gene of the maltopentaose-generating enzyme, respectively. FIG. 9 illustrates the amino acid sequence of the maltopentaose-generating enzyme gene containing a signal, and the arrow in the figure indicates the expected signal cleavage point. Figures 10 and 11 are graphs showing the optimal pH and temperature of this enzyme, and in Figure 10, ○-○ are
0.1M acetic acid buffer, △-△ represent 0.1M phosphate buffer, and □-□ represent 0.1M sodium carbonate buffer, respectively. Figure 12 shows the plasmid
The construction diagram of pOS321-CE, FIG. 13, shows the physical map of the plasmid obtained thereby.
Figure 14 shows plasmids pOS3410, pOS3414, and pOS3414.
3406 and 3412, and Figure 15 shows the four species A to D used for constructing plasmid pOS3410.
Represents a DNA fragment. B... Synthetic DNA fragment, B, C...
250 bp and 1.7 Kb fragments originating from pOS320,... Plasmid pKK223-3, Figure 16 is a construction diagram of plasmid pOS3408, Figure 1
Figure 7 shows the physical map of the plasmid thus obtained.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第4図に示すマルトペンタオース生成酵素遺
伝子を含むDNA。 2 第5図に示す塩基配列、及びアミノ酸配列を
コードする塩基配列を含む、マルトペンタオース
生成酵素遺伝子を含むDNA。 3 第6図に示す塩基配列、又はアミノ酸配列を
コードする塩基配列を含む、マルトペンタオース
生成酵素遺伝子を含むDNA。 4 第8図に示すアミノ酸配列をコードするマル
トペンタオース生成酵素遺伝子。 5 第7図に示す塩基配列で表わされるマルトペ
ンタオース生成酵素遺伝子。 6 第9図に示すアミノ酸配列をコードする塩基
配列を含む、マルトペンタオース生成酵素遺伝子
を含むDNA。 7 請求項1〜6のいずれか1項に記載のマルト
ペンタオース生成酵素遺伝子を含むDNAとベク
ター断片とを結合させてなる第1図、第2図又は
第3図の制限酵素切断地図で示されることを特徴
とするフアージ及び/又はプラスミド。 8 プラスミドが第13図又は第17図の制限酵
素切断地図で示されるpOS321−CE又はpOS3408
であることを特徴とする請求項7に記載のプラス
ミド。 9 供与体微生物がシユードモナス
(Pseudomonas)属に属する微生物であることを
特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の
DNAないし遺伝子。 10 供与体微生物がシユードモナス・エスピー
(Pseudomonas.sp)KO−8940であることを特徴
とする請求項9に記載のDNAないし遺伝子。 11 請求項7〜8のいずれか1項に記載のフア
ージ又はプラスミドを宿主微生物に導入してなる
形質転換微生物。 12 形質転換微生物がエシエリヒア・コリ
(Escherichia coli)であることを特徴とする請
求項11に記載の形質転換微生物。 13 形質転換微生物がエシエリヒア・コリ
(Escherichia coli)JM109−pOS321−CE
(FERMP−11672)又は同JM109−pOS3408
(FERM P−11673)であることを特徴とする請
求項12に記載の形質転換微生物。 14 請求項11〜13のいずれか1項に記載の
形質転換微生物を培養し、培養物からマルトペン
タオース生成酵素を採取することを特徴とするマ
ルトペンタオース生成酵素の製造法。 15 下記の性質を有することを特徴とする新規
マルトペンタオース生成酵素: (A) 本酵素の分子量は65000(SDS−ポリアクリル
アミドスラブゲル電気泳動による)である。 (B) 本酵素の至適PHは6.0である。 (C) 本酵素の至適温度は37〜45℃である。
[Scope of Claims] 1. DNA containing the maltopentaose-generating enzyme gene shown in FIG. 2. DNA containing a maltopentaose-generating enzyme gene, which includes the base sequence shown in FIG. 5 and a base sequence encoding an amino acid sequence. 3. DNA containing a maltopentaose-generating enzyme gene, which contains the base sequence shown in FIG. 6 or the base sequence encoding the amino acid sequence. 4. A maltopentaose-generating enzyme gene encoding the amino acid sequence shown in FIG. 5 Maltopentaose-generating enzyme gene represented by the base sequence shown in FIG. 6. DNA containing a maltopentaose-generating enzyme gene, which contains a base sequence encoding the amino acid sequence shown in FIG. 7 The DNA containing the maltopentaose-generating enzyme gene according to any one of claims 1 to 6 is ligated with a vector fragment as shown in the restriction enzyme cleavage map of FIG. 1, FIG. 2, or FIG. A phage and/or plasmid characterized in that it is a phage and/or a plasmid. 8 pOS321-CE or pOS3408 whose plasmid is indicated by the restriction enzyme cleavage map in Figure 13 or Figure 17
The plasmid according to claim 7, characterized in that it is. 9. The donor microorganism according to any one of claims 1 to 8, wherein the donor microorganism is a microorganism belonging to the genus Pseudomonas.
DNA or genes. 10. The DNA or gene according to claim 9, wherein the donor microorganism is Pseudomonas sp. KO-8940. 11. A transformed microorganism obtained by introducing the phage or plasmid according to any one of claims 7 to 8 into a host microorganism. 12. The transformed microorganism according to claim 11, wherein the transformed microorganism is Escherichia coli. 13 The transformed microorganism is Escherichia coli JM109-pOS321-CE
(FERMP-11672) or JM109-pOS3408
(FERM P-11673), The transformed microorganism according to claim 12. 14. A method for producing a maltopentaose-producing enzyme, which comprises culturing the transformed microorganism according to any one of claims 11 to 13 and collecting the maltopentaose-producing enzyme from the culture. 15 A novel maltopentaose-generating enzyme characterized by having the following properties: (A) The molecular weight of this enzyme is 65,000 (as determined by SDS-polyacrylamide slab gel electrophoresis). (B) The optimal pH of this enzyme is 6.0. (C) The optimal temperature for this enzyme is 37-45°C.
JP29980690A 1989-11-16 1990-11-07 Gene of maltopentaose-forming enzyme, microorganism containing the gene, production of maltopentaose-forming enzyme using the microorganism and novel enzyme produced thereby Granted JPH03219879A (en)

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