JPH0568549A - 樹木細胞由来エンド−1,4−β−グルカナーゼとそれを活性化するオリゴサツカライド - Google Patents

樹木細胞由来エンド−1,4−β−グルカナーゼとそれを活性化するオリゴサツカライド

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JPH0568549A
JPH0568549A JP4850492A JP4850492A JPH0568549A JP H0568549 A JPH0568549 A JP H0568549A JP 4850492 A JP4850492 A JP 4850492A JP 4850492 A JP4850492 A JP 4850492A JP H0568549 A JPH0568549 A JP H0568549A
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JP
Japan
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glucanase
endo
activity
enzyme
molecular weight
Prior art date
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Pending
Application number
JP4850492A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahisa Hayashi
隆久 林
Takao Ito
隆夫 伊東
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ajinomoto Co Inc
Original Assignee
Ajinomoto Co Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】β-1,4-グルカンをエンド型で分解する活性を
有し、分子量60,000で至適pHが7.0のオーキシンにより
誘導されて細胞壁に局在するエンド-1,4-β-グルカナー
ゼと、分子量50,000又は30,000で至適pH6.2のオーキシ
ンにより誘導されるエンド-1,4-β-グルカナーゼとこの
酵素タンパク質を特異的に活性化するオリゴサッカライ
ドより構成される。 【効果】新たなエンド-1,4-β-グルカナーゼとその活性
化物を提供し、樹木の育種、作出等の開発を促進するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】植物細胞の伸長作用をもたらす植
物ホルモンのオーキシンは、エンド-1,4-β-グルカナー
ゼを誘導して細胞壁にゆるみをもたらせることが知られ
ている。この酵素を単離して、樹木細胞壁の軟化や分解
に用いることが産業的に望まれている。
【0002】本発明は、これらに利用できる樹木細胞由
来エンド-1,4-β-グルカナーゼとそれを活性化するオリ
ゴサッカライドを提供するものである。
【0003】
【従来の技術】オーキシンで誘導され、細胞壁に局在す
るエンド-1,4-β-グルカナーゼは、エンドウ上胚軸より
単離されている(H.Byrne et al,J.Biol,Chem.,250,1012
-1018,1975)。このものは分子量70,000、等電点6.9、そ
して比活性が3.29×105U/mg蛋白である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】エンド-1,4-β-グルカ
ナーゼを種々の用途に供するため、多種の酵素の開発が
望まれており、また、比活性の高い酵素の開発が要望さ
れている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するべく鋭意検討の結果、ポプラ培養細胞より新た
なエンド-1,4-β-グルカナーゼを単離することに成功
し、さらに該酵素に対し特異的に活性化するオリゴサッ
カライドの作製にも成功して本発明を完成するに至っ
た。
【0006】すなわち、本発明は、β-1,4-グルカンを
エンド型で分解する活性を有し、分子量60,000で至適pH
が7.0のオーキシンにより誘導されて細胞壁に局在する
エンド-1,4-β-グルカナーゼと、分子量50,000又は30,0
00で至適pH6.2のオーキシンにより誘導されるエンド-1,
4-β-グルカナーゼとこの酵素蛋白を特異的に活性化す
るオリゴサッカライドに関するものである。
【0007】実施例1で得られた本発明の細胞壁に局在
する酵素蛋白は次の物性を有している。
【0008】1)物性 分子量 Sephadex G-100によるゲル濾過法で得られた分子量は6
0,000であった。
【0009】2)酵素活性 活性測定法 β-1,4-グルカンを分解する活性は次のように測定し
た。Cannon粘度計に1.9mlの0.3%タマリンドキシログル
カン(20mMナトリウム燐酸緩衝液pH6.0に溶解)を加
え、100μlの酵素液を加えた後、一定時間中に低下し
た粘度を測定した。1ユニット(unit)の活性は、2時
間に1%の粘度低下を生じさせる酵素量として定義し
た。 至適pH 反応緩衝液のpHを変えて活性を測定したところpH7.0で
最高の活性を示した。 安定pH 緩衝液のpHを変えて24時間、4℃で保った後、活性を測
定したところ、pH6.0〜6.5で置いたものが最高の活性を
示した。 作用温度 作用温度を変えて活性を測定したところ、40℃以上で失
活が認められた。 基質特異性 植物細胞壁に存在するβ-1,4-グルコシル結合を有する
多糖、キシログルカン、リケナンおよびセルロースを分
解した。これに対して、β-1,3-グルカン、β-1,6-グル
カンおよびその他多糖類は分解しなかった。 基質に対する親和性 エンド-1,4-β-グルカナーゼ活性のカルボキシメチルセ
ルロースおよびセロヘキサオースに対する親和性km値は
ともに3.7mg/mlであったが、キシログルカンに対するkm
値は2.6mg/mlであり、キシログルカンに対する親和性が
高いことが認められた。 植物組織中でのオーキシンによる誘導 植物組織をオーキシン含有培地で培養することにより、
活性が100倍から1000倍に上昇した。
【0010】実施例2で得られた本発明の酵素は、細胞
培養液中および細胞内に存在し、酵素蛋白は次の物性を
有している。
【0011】1)分子量 SDS・PAGEにより得られた分子量は、30,000と50,000であ
った。
【0012】2)酵素活性 活性測定法 先の酵素と同じ。 至適pH 反応緩衝液のpHを変えて活性を測定したところpH6.2で
最高の活性を示した。 安定pH 緩衝液のpHを変えて24時間、4℃で保った後、活性を測
定したところ、pH6.0〜6.5で置いたものが最高の活性を
示した。 作用温度 作用温度を変えて活性を測定したところ、40℃以上で失
活が認められた。 基質特異性 植物細胞壁に存在するβ-1,4-グルコシル結合を有する
多糖、キシログルカン、リケナンおよびセルロースを分
解した。これに対して、β-1,3-グルカン、β-1,6-グル
カンおよびその他多糖類は分解しなかった。 基質に対する親和性 キシログルカンに対するkm値は1.6mg/mlであった。
【0013】上記の酵素は従来のエンド-1,4-β-グルカ
ナーゼと明らかに異なり、特に分子量から本酵素を新規
な酵素であると判断するに至った。
【0014】このような植物細胞壁由来のエンド-1,4-
β-グルカナーゼは、樹木であればその種類は問うとこ
ろではなく、例えば針葉樹ではマツ、ヒノキ、スギ、モ
ミ、ツガ、トウヒ、広葉樹ではポプラ、カシ、ケヤキ、
ラワン、ブナ、ナラ、カエデなどの植物組織からオーキ
シンにより誘導させて取得することが出来る。
【0015】オーキシンによるエンド-1,4-β-グルカナ
ーゼの誘導は常法によって行えばよく、噴霧液は、0.01
〜1%オーキシンを含む溶液を用いる。この溶液にはさ
らにツイーン80、トライトンX-100、ラノリン等の界面
活性剤を含ませることによって噴霧回数を1〜2回で済
ませることができる。組織培養で増殖するカルスを用い
る場合は、0.1〜100μMのオーキシンを含む植物用培地
を用いる。この培地は通常のMS培地、Gamborgの培
地、R−2培地、Col培地など、一般的なものを用いる
ことが出来る。オーキシンはインドール酢酸、インドー
ル酪酸等の天然オーキシンの他、2,4-ジクロロフェノキ
シ酢酸(以下、2,4-Dという)やα−ナフタレン酢酸等
の合成オーキシンも用いることができる。誘導は、通常
1〜10日間程度で達成できる。
【0016】細胞壁のエンド-1,4-β-グルカナーゼを取
得するには、まず誘導が行われた植物組織の細胞壁を集
める。細胞壁の調製は、20〜100mM程度の低塩濃度溶
液、例えば20mM燐酸緩衝液(pH6.2)で数回ホモジナイズ
した後、生じる不溶性画分を集めることによって行うこ
とが出来る。次に、この細胞壁から1〜5M程度の高塩
濃度溶液で抽出を行う。塩は通常、塩化ナトリウムが用
いられるが、ナトリウム、リチウム、カリウム等のアル
カリ金属塩を広く用いることが出来る。高塩濃度溶液に
も燐酸緩衝液等の緩衝液を溶媒に用いることが望まし
い。
【0017】細胞および細胞培養液中に存在するエンド
-1,4-β-グルカナーゼを取得するには、まず誘導が行な
われた植物組織あるいは培養細胞、培養液をあつめる。
最も調製しやすいのは細胞培養液である。細胞培養液よ
り細胞をろ過し、ろ液に硫安を加え、塩析する蛋白質画
分を集める。これを少量の緩衝液に溶かし透析すること
により粗抽出液を得ることができる。
【0018】抽出液から本発明のエンド-1,4-β-グルカ
ナーゼを取得するには、例えば蛋白等の高分子をイオン
の性質や親和性に基づいて画分する公知の方法を利用す
ることが出来る。このような方法の例としては、イオン
交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフ
ィー、電気泳動法、透析硫安塩析法、限外濾過法などを
挙げることが出来る。
【0019】本発明のエンド-1,4-β-グルカナーゼを特
異的に活性化するオリゴサッカライドは次の物性を有し
ている。
【0020】(1) 起源 このオリゴサッカライドは、キシログルカンのエンド-
1,4-β-グルカナーゼの分解産物であり、各オリゴサッ
カライドの化学構造は次の通りである。
【0021】ペンタサッカライド
【0022】
【化1】
【0023】ヘプタサッカライド
【0024】
【化2】
【0025】ノナサッカライド
【0026】
【化3】
【0027】(2) 活性化 各種オリゴサッカライドを反応液中に加えることによ
り、活性が二倍から十数倍増加し、著しい活性化が認め
られた。
【0028】
【実施例】
実施例1 ポプラの当年伸長した枝を採り、葉を除いた。枝の上下
の切り口をマニュキアで密封し、70%エタノール中に10
分間浸して殺菌した。殺菌された枝をカミソリによって
無菌的に切り開き、内皮層(2mm×2mm)の切片を切り
出した。切片を10-5M 2,4-Dを含むMS寒天培地上に置
床したところ、1〜2ヶ月でカルスが形成された。その
カルスの小片を取り、10μM 2,4-Dを含むMS液体培地
で培養することにより、懸濁状のポプラ培養細胞(Popul
us alba L.)を得た。該ポプラ培養細胞は、京都大学木
材研究所から分与を受けることができる。
【0029】ポプラ培養細胞を10μM 2,4-Dを含むMS
培地で1週間培養した後、細胞を濾過によって集めた。
このポプラ培養細胞(4kg)を2倍量の燐酸緩衝液(5
%グリセロールおよび0.01%アザイドを含む20mM燐酸ナ
トリウム pH6.2)と共に5回ホモジナイズした。遠心分
離した残渣(細胞壁)に1M塩化ナトリウムを含む燐酸
緩衝液を加えて、ホモジナイズして濾過することによ
り、抽出液を得た。得られた抽出液を硫安80%により塩
析して沈澱する酵素蛋白を集めた。酵素蛋白を少量の燐
酸緩衝液に溶かし、透析したのちその活性を求めたとこ
ろ360U/mg蛋白であった。
【0030】さらに、この画分をS-セファロースカラム
(2.5×20cm)に供して1M塩化ナトリウムを含むリン
酸緩衝液で溶出される活性画分を得た。その比活性は1.
6×104U/mg蛋白であった。
【0031】実施例2 ポプラ培養細胞を10μM 2,4-Dを含むMS培地で1週間
培養した後、細胞をろ過により除いて約2lのろ液を得
た。この液に、硫安を加えて80%にして塩析する酵素蛋
白(15mg)を集めた。この酵素蛋白を少量のリン酸緩衝
液(5%グリセロールおよび0.01%アザイドを含む20mM
リン酸ナトリウム pH6.2)に溶かし、セルロースチュー
ブにより透析を行った。透析された液は、DEAE−セルロ
ースカラム(2.5×20cm)に供した後、1M塩化ナトリウ
ムで溶出し活性画分を得た。この活性画分を再び透析し
て、ConA−セファロースカラム(1.5×20cm)に供し、1
M塩化ナトリウムにより溶出させた。更に、Bio-Gel P-
30カラム(5×10cm)に通し、活性画分を得た。得られ
た酵素の比活性は5×108U/mg蛋白であった。
【0032】実施例3 エンドウキシログルカン(30mg)をTricoderma viride
由来のセルラーゼにより12時間加水分解した。得られた
分解物をBio-Gel P-4のカラム(2.0×200cm)に供し、溶
出液をフラクションコレクターにより5mlずつ分取し
た。各フラクション中の糖含量を測定すると、3つのフ
ラクションが得られた。これらは、ノナサッカライド、
ヘプタサッカライドおよびペンタサッカライドのフラク
ションで、それぞれの収量は12mg、10mg、1mgであっ
た。
【0033】Cannon粘度計に1.9mlの0.3%タマリンドキ
シログルカンとヘプタサッカライドを0、10、25、100
μMと変化させて加えた20mMナトリウム燐酸緩衝液(pH
6.0)を加え、100μlの実施例1で得られた酵素液を加
えた後、35℃で30分間インキュベイトして低下した粘度
を測定し、そのときの親和性km値と最大速度Vmaxを求め
た。得られた結果を表1に示すが、親和性は変わらず、
ヘプタサッカライドの添加量と共に最大速度が増加し
た。
【0034】
【表1】
【0035】上記の反応液中に各種オリゴサッカライド
を濃度を変えて加えて、そのときの活性化定数ka値を求
めた。得られた結果を表2に示すように、ノナサッカラ
イドとヘプタサッカライドはka値が低く、親和性が高い
ことが認められた。
【0036】
【表2】
【0037】更に、実施例2で得られた酵素液について
も上記と同様の傾向を示す結果が得られた。
【0038】
【発明の効果】本発明により新たなエンド-1,4-β-グル
カナーゼとその活性化剤を提供し、樹木の育種、作出等
の開発を促進することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 β-1,4-グルカンをエンド型で分解する
    活性を有し、キシログルカンに親和性が高く、分子量6
    0,000で至適pHが7.0であるか分子量50,000又は30,000で
    至適pHが6.2であるエンド-1,4-β-グルカナーゼ
  2. 【請求項2】 請求項1のエンド-1,4-β-グルカナーゼ
    を特異的に活性化するオリゴサッカライド
JP4850492A 1991-03-08 1992-03-05 樹木細胞由来エンド−1,4−β−グルカナーゼとそれを活性化するオリゴサツカライド Pending JPH0568549A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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JP3-43066 1991-03-08
JP4306691 1991-03-08

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JPH0568549A true JPH0568549A (ja) 1993-03-23

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JP4850492A Pending JPH0568549A (ja) 1991-03-08 1992-03-05 樹木細胞由来エンド−1,4−β−グルカナーゼとそれを活性化するオリゴサツカライド

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001012794A1 (en) * 1999-08-13 2001-02-22 Novozymes A/S Alkaline xyloglucanase from malbranchea
US6268197B1 (en) 1997-07-07 2001-07-31 Novozymes A/S Xyloglucan-specific alkaline xyloglucanase from bacillus

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US6268197B1 (en) 1997-07-07 2001-07-31 Novozymes A/S Xyloglucan-specific alkaline xyloglucanase from bacillus
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