JPH07503860A - キシラナーゼbのクローニング及び発現 - Google Patents
キシラナーゼbのクローニング及び発現Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
キシラナーゼBのクローニング及び発現本発明は分子生物学の分野に関する。特
に、本発明はアスペルギルス・ツビゲンシス(Aspergillus tub
igensis)キシラナーゼB(XYLB)タンパク質の活性を有するタンパ
ク質をコードするDNA配列のクローニング及び過剰発現に関する。また、本発
明は、その他のキシラナーゼを含まない形態で得ることができ、カリ実際に一般
にその他の酵素から得ることができる単一キシラナーゼの生産方法及び使用方法
を提供する。
発明の背景
植物細胞壁の組成は複雑かつ多様である。多糖は主として長鎖のセルロース(植
物細胞壁の主構造成分)、ヘミセルロース(種々のβ−キシラン鎖を含む)及び
ペクチンの形態で見られる。植物細胞壁多糖の発生、分布及び構造上の特徴は、
(1)植物種、(2)品種、(3)組織の型、(4)生育条件、(5)エージン
グ及び(6)摂食前の植物物質の加工により決定される。
基本的な相違が単子葉植物(例えば、穀物及びイネ科牧草類)と双子葉植物(例
えば、クローバ−、ナタネ及び大豆)の間、また植物の種子と栄養部分の間にあ
る(Chesson、 1987; Carre及びBr1llouet、 1
986)。単子葉植物は、主要なヘミセルロー久主鎖としてのアラビノキシラン
複合体の存在を特徴としている。双子葉植物中のヘミセルロースの主要構造はキ
シログルカン複合体である。更に、高ペクチン濃度が単子葉植物よりも双子葉植
物に見られる。種子は一般にペクチン物質中に非常に多くあるが、セルロース物
質中では比較的少ない。3種の多少相互作用する多糖構造が細胞壁中で区別し得
る。
(+)中間ラメラが外部の細胞壁を形成する。また、それは個々の細胞が植物組
織マトリックス中で互いに付着する位置として利用できる。中間ラメラは主とし
て高度にエステル化されたペクチンのカルシウム塩からなる。
(2)−次壁が中間ラメラの丁度内側に配置される。それは、ペクチン、ヘミセ
ルロース、フェノールエステル及びタンパク質の無定形マトリックス中に埋め込
まれたセルロースミクロフィブリルの良く組織化された構造である。
(3)二次壁は、植物が成熟する際に形成される。植物の生育及びニー22グ期
中に、セルロースミクロフィブリル、ヘミセルロース及びリグニンが付着する。
成熟した代謝活性な植物細胞(例えば、葉肉及び表皮)の−次細胞壁は、二次細
胞壁(これはこの段階までに高度にリグニン化している)よりも酵素的加水分解
を受け易い。
細胞壁中にはセルロース、ヘミセルロース及びペクチンの間に高度の相互作用が
ある。これらのかなり強く架橋された多糖構造の酵素的分解は簡単なプロセスで
はない。少なくとも5種の異なる酵素が、例えば、アラビノキシランを完全に分
解するのに必要とされる。内部開裂はエンド−β(l→4)−D−キシラナーゼ
の使用により影響を受ける。エキソ−(l→4)−D−キシラナーゼは多糖の非
還元性末端でキシロース単位を遊離する。これらのその他の酵素(α−グルクロ
ニダーゼ、α−L−アラビノフラノシダーゼ及びアセチルエステラーゼ)はキシ
ラン主鎖上の置換基を攻撃するのに使用される。特定の酵素の選択は、勿論、分
解される特定のヘミセルロースに依存する(MCC+eary及びMathes
on、 1986)。
しかしながら、成る用途については、モノマーへの全ヘミセルロースの完全分解
は必要ではなく、また望ましくない。アラビノキシランの液化において、例えば
、主要なキンラン主鎖を更に短い単位に開裂することを単に必要とする。これは
エンド−キシラナーゼの作用により達成でき、これは最終的にキンロースモノマ
ー単位とオリゴマー、例えば、キシロビオース及びキシロトリオースの混合物を
生じる。次いで、これらのより短いサブユニットは所望の用途のために充分に可
溶性である。更に、特定のキシラナーゼ酵素の作用は、アラビノキシラン基質に
対するこれらの特定の酵素の作用により生じるキシロースモノマー単位及びオリ
ゴマー単位の種々のパターンにより見られるように、互いに異なることが実証さ
れた(Kormelink、 F、、1992)。
糸状菌類が、多量の種々の加水分解酵素、例えば、α−アミラーゼ、プロテアー
ゼ及びアミログルコシダーゼ並びに種々の植物細胞壁分解酵素、例えば、セルラ
ーゼ、ヘミセルラーゼ、及びペクチナーゼを分泌するそれらの能力につき広く知
られている。これらの中でも、多くのキシラン分解酵素が認められており、それ
らは種々の生化学的性質及び物理学的性質を有することが示されていた。キシラ
ナーゼ機能のこの不均一性は、所望の用途に最適である関係するキシラナーゼの
選択を可能にする(longら(1988) 、Woodward (1984
)並びにDekker及びRichards(1977)を参照のこと)。
・テルモセルム(Clostridium Lher+110cel1w+)、
トリコデル?−リーセイ(Trichodermreesei) 、ペニシリウ
ム・ジャンシネルム(Penicillium janthinellum)、
並びにバチルス及びストレプトミセスの種により生産されることが知られている
。
例えば、アスペルギルス・ツビゲンシス中で、3種の異なるキシラナーゼ(XY
L A。
B及びC)が同定された。
自然では、微生物キシラナーゼは常に多糖分解活性を有するその他の酵素、例え
ば、エキソーアラビナナーゼ、アセチルエステラーゼ及びセルラーゼと一緒に産
生される。幾つかの用途、例えば、リグノセルロースパルプの漂白に関して、こ
れらの酵素活性の幾つかが必要とされず、また所望されない。
醗酵条件が問題の酵素の産生を有利にするように変え得ることが知られている。
また、所望の酵素をコードする遺伝子のクローニング及びそれをその天然宿主、
またはその他の適合性発現宿主中で過剰発現することが問題の酵素の産生を特異
的に増進することが知られている。問題の酵素が望ましくない酵素活性を含まな
い形態で得られるべきである場合、この後者の方法が特に有益である。
キシラナーゼA(XYL A)酵素をコードするアスペルギルス・ツビゲンシス
遺伝子のクローニングがVan den Broeckら(1992)により記
載されていた。その記載が参考として本明細書に含まれる。
しかしながら、アスペルギルス・ツビゲンシスXYL B酵素はXYLA酵素よ
りもわずかに高いp++最適値及び温度最適値を有することがわかった。リグノ
セルロースバルブの漂白のような一定の用途に関しては、更に高いpH最適値及
び温度最適。
値を有するキシラナーゼ、特にセルラーゼ活性を殆ど有しないか、または全く有
しないキシラナーゼ酵素調製物が好ましい。
不運なことに、アスペルギルス・ツビゲンシスはXYLAタンパク質またはXY
Lという事実と結びついて、古典的醗酵技術及び精製技術によるXYLBの生産
を経済的に実施不能にする。
Van den Broeckら(1992)により記載されたようなxylA
il伝子へのハイブリダイゼーションのためのプロトコルを使用してアスペルギ
ルス・ツビゲンシスからxlnB遺伝子(これはXYL B酵素をコードする)
をクローン化しようとする努力は陽性シグナルを生じさせなかった。これは、x
lnB遺伝子をxylAIl伝子への異種ハイブリダイゼーションにより単離す
ることが不可能であることを暗示する。
それにもかかわらず、その他の高生産性の微生物発現宿主中で発現させられ得い
ている)の生産及び使用が工業用途につき経済的に実施可能になり得る。
を有するタンパク質をコードする菌類起源の精製され、単離されたDNA配列を
提供する。これらのDNA配列はキシラナーゼをコードする配列を含み、好まし
くはその他に隣接の5′調節配列及び3°調節配列を含む。
また、本発明の目的は、天然の調節配列または、別の実施態様において、選択さ
れた調節領域、例えば、プロモーター、分泌リーダー及びターミネータ−シグナ
ル(これらは適当な発現宿主中でXYLBタンパク質の過剰発現を誘導し得る)
に操作により連結されたキシラナーゼをコードする配列を使用するXYL Bを
コードする配列の微生物過剰発現のための構築物(conslructs)を提
供することである。
本発明の更に別の目的は、XYL Bタンパク質を過剰発現でき、また所望によ
り、分泌できる本発明の発現構築物で形質転換された微生物発現宿主を提供する
ことである。
本発明の更に別の目的は、XYL B酵素の生産方法(これは今度は工業方法で
有利かつ経済的に使用し得る)を提供することである。
図面の簡単な説明
図1=
91M170の部分制限地図。太線はIIE)llBL18中にサブクローン化
されたBin DIl+フラグメントを表す。X1nB遺伝子の位置及び方向が
示されている。
図2:
アスペルギルス・ツビゲンシスxlnB遺伝子のヌクレオチド配列及びそれから
誘導されたアミノ酸配列。その酵素から決定されたようなN末端アミノ酸配列が
枠l中のヌクレオチド配列中の位置124〜位置180に見られる。この配列中
に、一つの推定イントロンが認められ、これは位置290〜357に配置され、
(iiiiiiiiii)として示される。
を有するタンパク質をコードする精製され、単離されたDNA配列を記載する。
そのDNA配列はXYL Bをコードする配列と隣接の5゛調節配列及び3′調
節配列とを含むことが好ましい。遺伝変異体は、同種生物または異種生物に由来
する調節領域、例えば、プロモーター、分泌シグナル及びターミネータ−シグナ
ルに結合したnLBをコードする配列を含むハイブリッドDNA配列を含む。ま
た、遺伝変異体は、コドン選択が選択された発現宿主による最適の認識のために
選ばれたXYL Bタンパク質をコードするDNA配列を含む。また、本発明は
、ストリンジェント(stringent )条件下でXYL Bをコードする
DNA配列及び上記のその遺伝変異体にハイブリダイズし得るが、遺伝暗号の縮
重または種間変異のためにコドン配列を異にし得るDNA配列を含む。
また、本発明は、所望の発現宿主中のXYL Bタンパク質をコードする遺伝子
の発現のためのDNA構築物を提供する。これらの発現構築物は、同種生物また
は異種生物に由来する調節領域、例えば、プロモーター、分泌シグナル及びター
ミネータ−シグナルに操作により連結されたXYL Bをコードする領域を含み
、これらの調節領域は適当な宿主中でXYL B酵素をコードする遺伝子の過剰
発現を誘導し得る。発現構築物は選択された発現宿主のゲノム中に組み込まれる
ことが好ましい。
更に、本発明は、XYL Bタンパク質をコードする遺伝子の発現のためのDN
A構築物の微生物宿主への導入による微生物宿主のクローニング及び/または形
質転換のためのベクター、好ましくはプラスミドを提供する。
加えて、本発明は、上記のDNA構築物により形質転換された同種宿主または異
本発明の文脈内で、“同種”という用語は、XYLBタンパク質をコードするD
NA配列(その調節領域を含む)につき自生(native)である全てのもの
を意図するものと理解される。同種宿主は、このようなりM配列が単離し得る種
と定義される。
従って、“異種”という用語は、XYLBタンパク質それ自体をコードする D
NA配列(その調節領域を含む)につき自生ではない全てのものと定義される。
“異種”宿主は、XYL Bをコードする遺伝子が単離されたちの以外のあらゆ
る微生物種と定義される。
本発明の範囲内で、XYLB活性を有するタンパク質をコードするDNA配列は
、アスペルギルス種、特に、アスペルギルス・ニガー、アスペルギルス・アワモ
リ(Aspergillus awucri) 、アスペルギルス・アクレアラ
ス(Aspergillus aculea−Lus)、及びアスペルギルス・
ツビゲンシスから得ることができる。アスペルギルスを有するタンパク質をコー
ドするがコドンが選択された発現宿主における最適認識のために選択されている
DNA配列が最も好ましい。
本発明によれば、ストリンジェント条件下でアスペルギルス・ツビゲンシスxl
nB遺伝子にハイブリダイズするDNA配列は、少なくとも下記のハイブリダイ
ゼーションプロトコルと同程度はストリンジェントであるハイブリダイゼーショ
ン状態として定義される:
6 X SSC,0,5%のSO5,5Xデンハルト(Denhardt)溶液
、及び100 μg/mlの熱変性サケ精子DNA中で60℃で2時間にわたる
プレーハイブリダイゼーション。欧州特許出願箱91205944.5号(公開
番号0463706 A2、実施例2.1及び7.1)にVan den Br
oeckらにより記載されたような60℃で18時間にわたるハイブリダイゼー
ション。ハイブリダイゼーション後、フィルターは4xssc、0.5%のSD
S 、 0.1%のビロリン酸ナトリウム中で60℃で30分間にわたって2回
洗浄され、2XSSC10,1%のSDS中で60℃で30分間にわたって2回
洗浄される。
問題のエンド−キシラナーゼは、本発明に重要ではないアッセイ方法、例えば、
スポット試験アッセイにより同定し得る。この方法によれば、エンド−キシラナ
ーゼを産生ずるように(例えば、エンバクスベルトキシランで)誘導された微生
物の培養から得られた濾液が、エンド−キシラナーゼ活性の存在につき試験し得
る。溶離画分の液滴が、クエン酸−リン酸緩衝液(下記の実施例1.1を参照の
こと)及びエンバクスベルトキシランを含む寒天フィルムの上に個々に置かれる
。
次いでフィルムがインキュベートされる。エンド−キシラナーゼ活性が存在する
場合、寒天フィルムの個々の液滴の位置が目視により明らかである。
問題のキシラナーゼが一旦同定されると、このようなキシラナーゼをコードする
DNA配列が、糸状菌類(これはそれを自然に産生ずる)から、その菌類をキシ
ランを含む培地中で培養し、既知の方法、例えば、カラムクロマトグラフィーを
使用して所望のキシラナーゼを単離し、精製されたタンパク質のアミノ酸配列の
少なくとも一部を決定することにより得ることができる。
本発明によれば、アスペルギルス・ツビゲンシスを3%のエンバクスベルトキシ
ラン培地中で増殖させてキシラナーゼ+nRNAの合成を誘導した。このポリA
+mRNAから、ZAP(商標)−cDNA合成キットを使用してcDNAを
合成した。ベクターアーム中のcDNAの連結そしてE、coliの形質転換後
に約3・10’の組換えファージを得た。
このcDN^ライブラリーから、xlnB−特異的クローンをPCR技術により
得た。オリゴヌクレオチドをN末端アミノ酸配列から誘導し、ポリ^1特異的オ
リゴヌクレオチドと組み合わせてPCR反応に使用した。0.7kbのDNAフ
ラグメントを得、これはXYLBタンパク質の分子量に基いて予想された長さで
あった。その0.7kbのDNAフラグメントを使用して、アスペルギルス・ツ
ビゲンシスからのゲノムライブラリーをスクリーニングした。6の陽性ハイブリ
ッド形成プラークを得、制限酵素消化により分析した。xlnB遺伝子を含む5
.5kbのHtn dlllゲノムDNAフラグメントをベクターpEMBLI
B中にサブクローン化した。得られるプラスミドを91M170と称し、ネザー
ランド、バーンにあるザ・センI・ラル・ビューロウ・フォア−・シメルカルチ
ャーズ(the CenLrul Bureau voor 8chimmel
cultures)に1992年12月14Blこ寄託しく堕些其中)、受理番
号CBS 629.92を得た。
一つ以上の異種調節領域を含む発現構築物へのキシラナーゼをコードする配列を
含むDNAフラグメントの挿入を促進するために、ポリメラーゼ連鎖反応(PC
R)(Ehrl ich、 H,A、(編集)、1989)が、キシラナーゼを
コードする配列の5′末端及び3°末端中の適当な制限酵素部位の導入に使用し
得る。制限部位の選択は、発現ベクターのDNA配列、即ち、DNA分子中のそ
の他の制限部位の存在に依存する。
起源(同種)生産種、またはその他の菌類株中のXYLBタンパク質の過剰発現
を得るために、その5°調節領域及び3゛調節領域を含む完全なXYLBをコー
ドする遺伝子、またはその他の遺伝子の調節領域に融合された成熟XYL Bタ
ンパク質をコードする配列が選択された発現宿主に導入され、遺伝子のコピー数
が増加し、そしてその結果、タンパク質発現が増加する。
異種発現宿主が好ましく、カリ酵母またはバクテリア株が選択される場合、ゲノ
ムフラグメント上にあるスプライスシグナルが異種宿主により認識されないとい
う可能性を避けるために、中断されていない(無イントロン) DNA配列が異
種発現ベクターの構築に使用される。この中断されていないDNA配列は、キシ
ラナーゼの合成のために誘導された細胞から単離されたmRNAから構築された
cDNAライブラリーから得ることができる。このライブラリーは前記のように
して得られたオリゴヌクレオチドまたはcDNAプローブでスクリーニングし得
る。また、中断されていないDNA配列は、キシラン誘導細胞のRNAから合成
された第−鎖cDNAに関して適当な5′オリゴヌクレオチド及び3′オリゴヌ
クレオチドを使用してポリメラーゼ連鎖反応を適用することにより得ることがで
きる。
本発明の文脈内で、過剰発現は、同種の野生型生物中に最初に見られるレベルを
越えるレベルにおけるXYLBタンパク質をコードするDNA配列の発現と定義
される。同じ文脈内で、過剰発現はまた異種発現宿主へのXYL Bタンパク質
をコードするDNA配列の導入以外はその酵素を通常産生しない異種生物中のm
Bタンパク質をコードするDNA配列の発現を意図している。また、これらの発
現宿主の子孫が、勿論、本発明により包含されるものと理解されるべきである。
また、成熟XYLBタンパク質の過剰発現は、異種調節領域、例えば、プロモー
ター、分泌リーダー領域及びターミネータ−領域の選択により達成でき、これら
の領域は、選択された発現宿主からの関係するタンパク質の発現、そして所望に
より分泌レベルを増強し、および/または遺伝子の発現の誘導調節を与えるのに
利用できる。
xlnB遺伝子の天然プロモーターは別として、その他のプロモーターがその発
現を誘導するのに使用し得る。そのプロモーターは所望の発現宿主中でXYLB
の発現を誘導する際のその有効性につき選択し得る。
別の実施態様において、構成的プロモーターは、その他の望ましくない酵素活性
を比較釣合まないで、XYL Bの発現を誘導するように選択し得る。このよう
な発現構築物が更に有利であるのは、それは発現宿主を誘導基質として固体キシ
ランを含む培地上で培養する必要を回避するからである。
菌類発現宿主に使用するのに好ましい強力な構成的および/または誘導性プロモ
ーターの例は、ATP−シンテターゼ、サブユニット9 (ol iC)、トリ
オースホスフェートイソメラーゼ(tpi) 、アルコールデヒドロゲナーゼ(
adM)、α−アミラーゼ(amy) 、アミログルコシダーゼ(AC)、アセ
トアミダーゼ(auxls)及びグリセルアルデヒド−3−ホスフェートデヒド
ロゲナーゼ(gpd)プロモーターである。
強力な酵母プロモーターの例は、アルコールデヒドロゲナーゼ、ラクターゼ、3
〜ホスホグリセレートキナーゼ及びトリオースホスフエートイソメラーゼプロモ
ーターである。
強力なバクテリアプロモーターの例は、α−アミラーゼ及びSpo 2プロモー
ター、並びに、細胞外プロテアーゼ遺伝子由来のプロモーターである。
また、ハイブリッドプロモーターが発現構築物の誘導調節を改良するのに有利に
使用し得る。
本発明の好ましいプロモーターは、アミログルコシダーゼ(AG)遺伝子に由来
するプロモーター及び天然キシラナーゼプロモーターである。
成熟XYLBタンパク質を発現宿主から培養培地(そこからその酵素が容易に回
収し得る)中に分泌させることが望ましいことが多い。
本発明によれば、xlnB遺伝子に自生の分泌リーダー配列が成熟タンパク質の
分泌を行うのに使用し得る。
しかしながら、キシラナーゼの発現の増大は、所定のレベル(そのレベルを越え
ると、発現宿主が細胞壁中のタンパク質の輸送におけるびん首効果のために細胞
内でタンパク質生産物をプロセシングし、そして分泌でき、その蓄積を生じるこ
とができる)でタンパク質の生産をもたらす場合もある。それ故、本発明はまた
選択された発現宿主からのキシラナーゼの最も有効な分泌に備えるための異種リ
ーダー配列を提供する。
本発明によれば、分泌リーダーは所望の発現宿主に基いて選択し得る。発現構築
物のその他の調節領域と同種である異種分泌リーダーが選択し得る。例えば、高
度に分泌されたアミログルコシダーゼタンパク質のリーダーがアミログルコシダ
ーゼプロモーターそれ自体と組み合わせて使用し得るだけでなく、その他のプロ
モーターと組み合わせて使用し得る。また、ハイブリッドシグナル配列が本発明
の文脈内で有利に使用し得る。
好ましい異種分泌リーダー配列の例は、アミログルコシダーゼ遺伝子(菌類)、
α−因子遺伝子(酵母)またはα−アミラーゼ遺伝子(バチルス)に由来する分
泌リーダー配列である。
本発明の最も好ましい分泌リーダー配列は、アミログルコシダーゼ(Aの遺伝子
に由来する分泌リーダー配列及び天然キシラナーゼリーダー配列である。
一般に、ターミネータ−は遺伝子の過剰発現に重要な要素であるとは考えられな
い。所望により、ターミネータ−はプロモーターと同じ遺伝子から選択されても
よく、または同種ターミネータ−が使用し得る。
上記のゲノムフラグメントの他に、形質転換DNAは、形質転換されていない細
胞の本体からの所望の遺伝子をとり込んだ細胞を区別するための選択マーカーを
含んでいてもよい。この選択マーカーは、適当な5゛調節配列及び3′調節配列
が与えられると、所望の遺伝子を含む同じDNA分子上に存在してもよく、また
は別の分子上に存在してもよい。後者の場合、同時形質転換が行われる必要があ
る。発現ベクター/選択ベクターの比は、高比率(%)の選択された形質転換体
もまたXYLBをコードする発現構築物を含むベクターをとり込むように調節さ
れる必要がある。
工業用微生物に最適の選択系は、宿主生物中で突然変異を必要としない選択マー
カーの群により形成された選択系である。菌類選択マーカーの例は、アセトアミ
ダーゼ(am+ds)、ATPシンテターゼ、サブユニット9 (olic)及
びベノミル耐性(benomyl resistance)(benA)の遺伝
子である。非菌類選択マーカーの例はG418耐ニング宿主に形質転換されて構
築物を増殖させる。その後、発現構築物が適当な発現宿主に導入され、この場合
、発現構築物はゲノムに組み込まれることが好ましい。バチルス種の如き成る種
の宿主が、クローニング宿主及び発現宿主の両方として使用でき、こうして余計
な形質転換工程を避けることができる。
本発明によれば、種々の発現宿主がXYL Bタンパク質を過剰発現するのに使
用し得る。一つの実施態様において、同種発現宿主が使用し得る。これは、XY
LBをコードするDNA配列が増大された遺伝子コピー数で単離され、もしくは
上記の異種調節領域の制御下で単離され、またはその両方で単離された株への逆
の所望の発現構築物の導入を伴う。別の実施態様において、XYL Bは、異種
宿主、例えば、バクテリア、酵母または菌類中で適当な調節領域の制御下で成熟
XYL Bタンパク質をコードするDNA構築物を導入し、発現することにより
過剰発現し得る。
その目的のために、XYLBをコードするDNA配列は、異種宿主に由来するプ
ロモーター配列及びターミネータ−配列の制御下で発現されることが好ましい。
加えて、生産物の最も有効な発現及び分泌を得るために、xlnB遺伝子に自生
の分泌リーダー配列を発現宿主に同種のリーダー配列で置換することが必要なこ
とがある。
グラム陰性バクテリアE、eoliが異種遺伝子発現の宿主として広く使用され
るが、質の本体からの所望のタンパク質のその後の精製が時として困難であるこ
とがある。
E、coliとは対照的に、属バチルスからのバクテリアが、タンパク質を培養
培地に分泌するそれらの能力のために異種宿主として非常に適している。
また、酵母または菌類の群から選ばれた異種宿主が好ましいことがある。一般に
、酵母細胞が菌類細胞よりも好ましいのは、それらは操作し易いからである。
しかしながら、幾つかのタンパク質は酵母細胞から不十分に分泌さね、または幾
つかの場合に適当に処理されない(例えば、酵母中の過剰グリコジル化)。これ
らの場合に、菌類宿主生物が選択されるべきである。
ることによりXYLBを発現するために選択し得る。
号及び同第301.670号明細書に記載されている)及びサツカロミセス種で
ある。
ら選択し得る。
XYL Bの過剰発現は通常の栄養醗酵培地中の発現宿主(これらはXYLBを
コードする発現構築物で形質転換されていた)の培養により行われる。
醗酵培地は、炭素源(例えば、グルコース、マルトース、糖みつ、等)、窒素源
(例えば、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、等)、有
機窒素源(例えば、酵母エキス、麦芽エキス、ペプトン、等)及び無機栄養源(
例えば、リン酸塩、マグネシウム、カリウム、亜鉛、鉄、等)を含む通常の培地
からなる。必要により、インデューサー(例えば、エンバクスベルトキシラン)
が含まれていてもよい。
適当な培地の選択は、発現宿主の選択に基いてもよく、および/または発現構築
物の調節要件に基いてもよい。このような培地は当業者に公知である。培地は、
必要により、その他の潜在的に汚染性の微生物に対して形質転換発現宿主に有利
な付加的な成分を含んでいてもよい。
醗酵は0〜45℃の範囲の温度及び2〜lOのplで回分法または流加回分法で
0.5〜2日の期間にわたって行われる。好ましい醗酵条件は20〜37℃の範
囲の温度及び3〜9のpl+である。適当な条件は発現宿主の選択に基いて選択
される。
醗酵後、細胞が遠心分離または濾過により醗酵肉汁から除去される。細胞の除去
後に、XYL Bタンパク質が回収でき、所望により、通常の手段により精製さ
れ、単離し得る。
生産物は液体形態または乾燥形態で安定に製剤化される。成る用途に関して、固
体マトリックス上の酵素の固定化が好ましいことがある。
本発明により生産されたXYL B酵素は、キシラン分解酵素の作用を必要とす
る種々のプロセスで単独で、またはその他の選択された酵素と一緒に適用し得る
。
XYL B(またはエンドキシラナーゼ11)酵素を、紙及びバルブ工業に通常
使用される二つの試験系に使用した。これらは全塩素不含(TCP)系及び元素
状塩素不含(ECF)系である。驚くことに、XYI、 B酵素は針葉樹バルブ
の白色度を特に増大することが示された。また、軟葉樹に対するこの酵素の効果
は、エンドキシラナーゼI及びLyx−68(即ち、エンドキシラナーゼIとエ
ンドキシラナーゼIIの混合物)の効果よりも良好であることがわかった。更に
、粘度は著しく影響されなかった。
こうして、XYL B酵素は、特に、XYL Bのわずかに高い温度最適値及び
pH最適値のためにその他のアスペルギルスキシラナーゼ、例えば、XYL A
(エンドキシラナーゼI)酵素と比較して、クラフトバルブからリグニンを除去
し、こうして紙製品の調製に必要とされる塩素の皿を減少することにより漂白を
促進するのに有利に使用し得る。
本発明によれば、本発明により生産されたXYL B酵素は、ドウの品質を改良
するためにパンのベーキングに使用でき、またはアラビノキシラン及びグルコキ
シランに富む動物飼料組成物に添加し得ることがわかった。穀物、例えば、オオ
ムギ、コムギ、トウモロコシ、ライ麦もしくはエンバクまたは穀物副産物、例え
ば、コムギフスマもしくはトウモロコシフスマを含む単胃動物(例えば、家禽ま
たはブタ)用の飼料(サイレージ(silage) )に添加される場合、その
酵素は植物細胞壁の分解をかなり改善し、これが動物による植物栄養物の更に良
好な利用をもたらす。その結果として、成長速度および/または飼料転化が改良
される。更に、XYL Bタンパク質はキシランを含む飼料の粘度を低下するの
に使用し得る。
XYLB酵素は、ブレーソーキングダイエツトまたは湿ったダイエツトが好まし
い場合に、飼料またはサイレージに前もって添加し得る。しかしながら、更に有
利には、本発明により生産されたXYLB酵素は、飼料に添加された場合に、生
体内で飼料中のキシランを加水分解し続ける。
また、本発明により生産されたXYL B酵素は、濾過を改良し、リンゴ蒸留廃
棄物が微生物バイオマスに生物変換される方法で肉汁から溶解有機物質を除去す
るのに有効である。
また、本発明によれば、改良された濾過性および/または低粘度を有するグルコ
ースシロップが、最初に不純な穀物澱粉をα−アミラーゼの作用にかけ、次いで
本発明により生産されたXYL Bにかけ、最後に加水分解にかけることにより
不純な穀物澱粉から生産される。同様に、XYLBはビール醸造に使用されて麦
芽汁の濾過性を改良し得る。
加えて、本発明により生産されたXYL Bは、フルーツジュースまたは野菜ジ
ュースの調製;糖ビートバルブの酵素加水分解(得られる加水分解画分は微生物
培養培地中で使用し得る);農業残渣、例えば、トウモロコシ穂軸、コムギわら
及び粉砕された堅果殻の酵素加水分解;及び成る種のリサイクル材料、例えば、
古紙の酵素加水分解の歩留りを増大するようなその他の方法に使用し得る。
以下の実施例は、当業者に本発明の実施及び使用方法の完全な開示及び説明を与
えるために示されるものであり、本発明者らが彼らの発明と見なすものの範囲を
限定することを目的とするものではない。使用した数(例えば、量、温度、pH
1等)に関する正確さを確実するように努めたが、幾つかの実験誤差及び偏差が
考慮されるべきである。特に示されない限り、温度は℃であり、また圧力は大気
圧付近である。
ントラル・ビューロウ・フォア−・シメルカルチャーズに寄託され、名称CB5
323、90を指定された)を増殖させ、タンパク質を欧州特許出願第9120
5944.5号(公開番号0463706 Al)の実施例1.1に記載された
ようにして精製した。その特許の開示がそのまま参考として本明細書に含まれる
。
3種のエンド−キシラナーゼは、ピークに中の精製XYLA、ピークF中のXY
L2と最初に称されたXYLB及びピークB中のXYLCであった。
約1〜20モルのXYL Bを12.5%の5DS−ポリアクリルアミドゲルに
よる電気泳動にかけ、続いて1mtsudaira (1987)により記載さ
れた方法に従ってイモピロン(Immbilon)−P膜(ミリボア(Mi I
I 1pore))に電気プロッティングにがけた。見掛分子量(SO3−pa
ge)22 kDaを有する主バンドを含む膜フラグメントを気相配列決定にお
ける配列分析(Amons、 1987Xソン・ファシリティ(SON fac
i li ty)、ライデン)にかけた。下記の配列を決定した。
(S)−T−P−3−5−Tm〇−E−N−(N)−G−F−Y−Y−(S)−
(F)−(W?XT)−(D)(式l)
このN末端配列決定を1回繰り返して得られた配列を確かめ、次いで下記の配列
を決定した。
(G)/S−T/(G)−P/(G)−3−3−T−G/(T) −E−N−(
N)−X−F−Y−Y−(S )−F−X−(T)−(D)|(G)
(式2)
により回収し、次いで無菌食塩水で洗浄した。続いて菌糸体を液体窒素中で凍結
し、その後、ミクロディスメンブレーター(Microdis+oembrat
or)(ブラウン(Braun))を使用してそれを粉末にした。SDSを可溶
化緩衝液から省いた以外は、Cathalaら(1983)のグアニジンモノチ
オシアネート/LiC1プロトコルに従って、全脆を菌糸体粉末から単離した。
ポリA′″RNAを、下記の変更でもって、オリゴ(dT)−セルロースフ0フ
トグラ7 イー(Avfv及びLeder 1972、Sambrookら19
89)により全RNA 1mg力ら単離シタ。IO+oMノHEPEs pH7
,6を緩衝液として使用し、SO3を全ての溶液から省き、装填緩衝液に9%(
V/V)ジメチルスルホキシドを補給した。
実施例3.1.2:
cDNAライブラリーの構築
cDNAをポリA ” RNA 5ggから合成し、製造業者の指示に従ってZ
AP(商標)−CDNA合成キット(ストシタジーン(Stratagene)
)を使用してバクテリオファージラムダλUni−ZAP XRにつないだ。
Uni−ZAP XRベクターアームへのcDNAの連結後に、パッケージング
ファージDNAをパッケージングした。ベクターアーム18g中のcDNA20
0ngの連結及びその後のその反応混合物の115のパッケージングは3 t
10’の組換えファージからなる一次ライブラリーを生じた。E、 col i
PLK−F’ を使用して、この−次ライブラリーを増幅し、滴定し、4℃で
貯蔵した。
実施例3.2: PCRによるcDNAフラグメントの生成N末端アミノ酸配列
(それらはXYL Bにつき決定されていた)を使用してオリゴヌクレオチド混
合物を設計した。XYL Bから下記の混合物を誘導した。
5’ ACl GGI GARAAY GGI m TA 3°(式3)(式中
、RはAまたはGを表し、YはCまたはTを表し、■はイノシンを表し、かつN
はA、G、CまたはTを表す) このオリゴヌクレオチドをXYL BのN末端
アミノ酸配列からアミノ酸6(T)からアミノ酸13Yまでを誘導した。位置1
0のNのコドンを、その不確定性のためにこの配列から排除した。
オリゴ5’ GAG GAT CCG TCG ACT ACT GACm m
m m m m 3’ (式5)を使用して第−鎖を開始した以外は、実施例
3.1に記載されたようにして合成されたcDNAを使用して、このオリゴヌク
レオチド混合物をオリゴヌクレオチド5’ GAG GAT CCG TCG
ACT ACT GAC3°(式4)と組み合わせてPCHに使用した。
PCHに関して、得られるcDNA ]μlを100μmの最終容積中のlOμ
lの10×反応緩衝液(100−のトリス(Tris)−f(C1、pH8,3
: 500−のKCI; 15−のMgCIz; 0.01%のゼラチン)、1
6μlの4種のデオキシヌクレオチドトリホスフェートの夫々1.25−及びオ
リゴヌクレオチドの夫々1μgと合わせた。その反応混合物を混合し、lμlの
TAQポリメラーゼ(5U/m1XHTバイオテクノロジー)を添加した。
そのDNAを90℃で3分間のインキュベーションによって熱変性し、続いて9
0℃で1分間、36℃で1分間そして72℃で1分間のサイクルを25回行った
。これらの25サイクル後にその混合物を72℃で5分間インキュベートする。
反応生成物の分析は、XYL Bから誘導したオリゴ(式3)を使用して約0.
7kbのフラグメントを明らかにした。mBにつき22 kDaの見掛分子量に
基いて、約0、7kbのフラグメントを予測した。
実施例3゜3:
XYLBをコードする遺伝子xlnBに関するアスペルギルス・ニガー変種ツビ
ゲンxlnB遺伝子に関するアスペルギルス・ニガー変種ツビゲンシスゲノムラ
イブラリーのスクリーニング
xlnB遺伝子に関して欧州特許出願第91205944.5号(公開番号04
63706 At)の実施例2に記載されたようにして構築されたアスペルギル
ス・ツビゲンシスゲノムライブラリーをスクリーニングするために、10’pr
u/プレートを、Maniatisら。
1982、64頁に記載された直径85onのNZYCM (1,2%の寒天)
プレート上の0.7%のアガロースを含むNZYCM )ツブアガロース中に塗
布した。
ニトロセルロースフィルター(シュライゲル&シュル(Schleiger&5
chull))レプリカを使用するプラークハイブリダイゼーションを、以下の
ようにして行った。
10’pfuを0.6%のトップアガロース中にE、 cot i LE392
細胞とともに塗布した。そのプレートを37℃で一夜インキユベートした後、夫
々のプレートの二つのレプリカを、Man−iatisら、 1982 (32
0−321頁)により記載されたようにしてニトロセルロースフィルター上でつ
くった。フィルターを湿らせ、その後、それらを、6xSSC、0,5%のSO
3、5にデンハルト溶液((100xデンハルト溶液は50111当たりフィコ
ール−400log 、ポリビニルピロリドン10g、ウシ血清アルブミンlO
g(ペンタックス・フラクションV)(20xSSCは10100O当たり:
NaC1175,3g、クエン酸ナトリウム・5.51(,0107,Ig、
pH7,0を含む))及びiooμg101の熱変性されたニシン精子DNA(
ベーリンガー・マンハイム(Boehringer顯nnheim)遷含むプレ
ハイブリダイゼーション緩衝液中で68℃で2時間プレハイブリダイズさせた。
2時間のプレハイブリダイゼーション後に、そのプレハイブリダイゼーション緩
衝液を、ハイブリダイゼーション緩衝液(この緩衝液は欧州特許出願第9120
5944.5号(公開番号0463706 AI)(実施例2.1及び7.1)
に記載されたようにしてPCHにより得られ、単離され、標識されたSIP標識
フラグメントを含んでいた以外は、ブレハイブリダイゼーション緩衝液と同じで
あった)により交換した。フィルターを68℃で18時間にわたってハイブリダ
イズさせた。ハイブリダイゼーション後に、フィルターを5 X5SC10,5
%のSO3、0,1%のピロリン酸ナトリウム中で68℃で30分間にわたって
2回洗浄し、続いて30分間68℃で2 X5SC10,1%のSDS中で2回
洗浄した。空気乾燥したフィルターをワットマン(Whatmn)3MMペーパ
ーのシートにテープで止め、識別マークを放射性インキでつくり、ワットマンペ
ーパー及びフィルターをサランラップで覆った。ハイブリダイズしているプラー
クを室温で4時間にわたってコダックXARX線フィルムの露出により同定した
。
レプリカフィルター上に二重に現れるハイブリダイズしているプラークを同定し
た。6の陽性プラークを拾った。パスツールピペットを使用して夫々の陽性プジ
ーンをプレートから拾い、Maniatisら、 1982.64頁に記載され
たようにしてファージを、クロロホルム20μIを含むSMJ1衝液(looh
+1当たりのS緩衝液:5.8gのNaCl、2.0gのMg5O,−711,
0,50m1のIMのトリス/1(CI pH7,5,5mlの20%のゼラチ
ン)1ml中に寒天プラグから溶離した。得られたファージを、単離ファージの
50〜100のプラークを含むプレートからのフィルターレプリカを使用して上
記の操作を繰り返すことにより精製した。
精製後に、5xlO”のファージをNZYCM培地(1000ml当たりのNZ
YCM培地: 10gのNZアミン、5gのNaCI、5gの酵母エキス、Ig
のカザミノ酸、2gのMg5O1・7HtOpl+7.5 ;プレート用には寒
天12gを添加し、トップアガロース用にはアガロース7gを添加する)に塗布
することによりファージを増殖させた。37℃で一夜インキユベートした後、集
密プレートを得、それから5M1t衝液5mlを添加し、プレートを間欠的に振
とうしながら4℃で2時間貯蔵することによりファージを溶離した。
ピペットを使用して上澄みを回収した後、バクテリアを4.000 Xgで4℃
で10分間の遠心分離により溶液から除去した。上澄みに、0.3%のクロロホ
ルムを添加し、pfuの数を欧州特許出願第91205944.5号(公開番号
0463706八l)の実施例2゜4に記載されたようにして滴定により測定す
る。これらのファージ株は約to”pru/mlを含む。
実施例3.3.2+
ファージを含むxlnBの制限分析
欧州特許出願第91205944.5号(公開番号0463706 Al)の実
施例3.3に記載されたようにして単離された陽性ファージのDNAをサザン分
析により分析した。そのDNAを、下記の溶液から成る反応混合物中で37℃で
3時間消化した。5μm (約1、czg)のDNA溶液;2μlの適当なIO
Xリアクト(React)緩衝液(BRL); 10υの制限酵素(BRL)及
び50μmの最終容積を与える無菌蒸留水。消化後に、DNAを0゜!容積の鵠
のNaAc及び2容積のエタノールの添加により沈殿させた。DNAを室温で1
0分間の遠心分離(14,000xg)により回収した。上澄みをアスピレーシ
ョンにより除去し、残りのペレットを真空中で素早く乾燥させ、20μmの無菌
蒸留水に再度懸濁させた。4μmのDNAローディング緩衝液(■20中0.2
5%(W/V)のブロモフェノールブルー、0.25%(W/V)のキシレンシ
アツール、15%(W/V)のフィコール型40のの添加後に、試料を65℃で
10分間インキュベートし、氷で急冷し、その後、試料をTAB緩衝液(100
0ml当たりの50xTAE緩衝液: 242.Ogのトリズv(Triz+o
a)塩基(ジグv(Sigm))、57.1+olの氷酢酸、100 mlの0
.5MのEDTA pH8,o)中の0.6%のアガロースゲルに装填した。D
NAフラグメントを25Vで15〜18時間にわたって電気泳動により分離した
。
電気泳動後、DNAを指示マニュアル(25〜26頁)に記載されたようにして
ナイロン膜(ジーン・バインド(Gene Bind)45 、ファルマシア(
Pharmcia)LKB)に移し、アルカリ真空プロッティング(バクジーン
(VacuGene)XL、ファルマシアLKB)により変性し、続いてプレハ
イブリダイスさせ、実施例3.3.1に記載されたようにして″ffP標識フラ
グメント及びハイブリダイゼーション条件を使用してハイブリダイズさせた。ハ
イブリダイゼーションパターンを室温で2時間にわたるコダックXAR−5X線
フィルムの露出により得た。
得られた制限パターンを使用してxlnB遺伝子のゲノム領域の部分制限地図を
誘アスペルギルス・ツビゲンシスxlnB遺伝子のサブクローニングxlnBに
関して、5.5kbのHin DIllフラグメントを選択し、サブクローン化
して発現において選択遺伝子を同定した。そのフラグメントを、ファージDNA
を消化し、続いてアガロース電気泳動にかけることにより単離した。フラグメン
トをアガロースゲルから切断し、その後、欧州特許出願第91205944.5
号(公開番号0463706 At)の実施例3.5に記載されたようにしてl
5CDカツプを使用してそれを電気溶離によりアガロース片から回収した。
得られたフラグメントを、以下のようにして調製されたHin Dlllで消化
されたベクターpEMBL1B中でつないだ。1μl (1μg/μm)のpE
MBL18を2μlのIOXリアクト2 (BRL)、lμl (10υ/μl
)のNsi I、lμl (10U#z+)のXba I及び16μmの無菌蒸
留水と混合した。そのDNAを37℃で1時間消化する。そのベクターを上記の
ようにして0.6%のアガロースゲルから単離した。
5、5kbのHin DIl+フラグメントを、下記の操作によりプラスミド9
1M170中に生じるベクター中でつないだ。loOngのpEMBL18フラ
グメントを1100nの5.5kbのHin Dlll/ Xba Iフラグメ
ント及び4μlの5×連結緩衝液(組成;500−のトリス−ICI、 pl+
7.6; 100+nMのMgcl、; 10mMのATP、 IO+++IJ
のジチオトレイトール:25%のPEG−6000)と混合し、1μ1.2U/
μI)のT、DNAリガーゼ(BRL)をこの混合物に添加して20μIの最終
容積を得た。14℃で16時間のインキュベーション後に、その混合物を無菌水
で100μmに希釈した。希釈混合物lOμlを使用して、地(1000+nl
当たりのしB培地: 10gのトリブチカーゼQrypt+case)ペプトン
(BBL)、5gの酵母エキス(BBL) 、10gのNaCl、0.5dJの
トリス−HCl pH7,5)200mlに接種した。この培養物を、その密度
が0.15〜0.2の0.0.aeeに一致するまでオービタルシェーカー中で
37℃でインキュベートした。次いでそのバクテリアを5000rpmで4℃で
遠心分離することにより回収した。上澄みを捨てた後、細胞を氷上に置いた。バ
クテリアペレットを、100 mlの100−のMgCl2.5m1Jのトリス
−HCl pH7,4中でこれらの細胞を再度懸濁させることにより洗浄し、続
いて上記のようにして遠心分離した。これを100m1のl100IIIのCa
C1,、5+++Mのトリス−HCl pH7,4で繰り返した。最後に細胞を
2mlの100−のCaC1t、 5−のトリス−HCl pH7,4,14%
のグリセロール中に再度懸濁させた。試料の一部(50μl)を直ちに形質転換
に使用するかまたは一70℃で凍結した。
E、coli DH5αコンピテント細胞を、細胞懸濁液50μmを連結混合物
107zlと合わせることにより形質転換実験に使用した。氷上での30分のイ
ンキュベーション期間後に、細胞を42℃で3〜5分間インキュベートした。次
いでL8培地1nlを添加し、細胞を37℃で1時間インキュベートした。細胞
を短時間遠心分離し、細胞を1.B培地200111に再度懸濁させることによ
り濃縮した。得られるバクテリア懸濁液を、2007gg/m1(7)アンピシ
リン、50gg/mlノX−gal及び60gg/m1(1)lp”reを含む
LB培地に塗布した。
得られるコロニーの6の選択物を、200μg/mlのアンピシリンを含むLB
培地中で一夜増殖させた。培養液から、プラスミドDNAをManiatisら
(1982,368−369頁)により記載されたようなアルカリ溶解方法によ
り単離し、これを制限分析に使用して所望のプラスミドp1M170を宿すクロ
ーンを選択する。プラスミドDNAを、100μg/mlのアンピシリンを含む
LB培地中で増殖させた91M170を含む500m1の培養物1:、C01i
DH5(Zから大規模で単離した(MaliaLisら、 1982.86頁
)。そのプラスミドをCsC1遠心分離により精製し、フェノール処理し、エタ
ノールで沈殿させ、400μlのTE(TE溶液=IO−のトリス/HCI p
l+8.0、l−のピDTA)に溶解した。収量は約500μgであった。
更に、制限酵素を使用してプラスミド+1[M170を分析し、図1に示される
ような部分制限地図を得た。
91M170を含むE、coli DH5αは、ネザーランド、バーンにあるセ
ントラル・ビューロウ・フォア−・シメルカルチャーズに1992年12月14
日に寄託され、受理番号CBS 629.92を与えられた。
遺伝子のコード部分及び終止領域の一次構造を、配列決定反応におけるプライマ
ーとしての特定のオリゴヌクレオチドの使用と組み合わせて、91M170から
の5.5kbのHin Dlllのフラグメントを配列決定することにより決定
した。
ヌクレオチド配列分析に関して、制限フラグメントを実施例2.2.4に記載さ
れたようにして単離し、次いで適当な制限酵素で消化された92MB118/+
9ベクター(Denteら、 1983)中にクローン化した。ヌクレオチド配
列を、ファルマシア社の17 I)NAポリメラーゼ配列決定キットを使用して
ジデオキシヌクレオチドチェインターミネータ−法(Sangerら、 197
7)により決定した。コンピューター分析をPC/GEN[!プログラムを使用
して行う。
完全ヌクレオチド配列を決定し、図2に示す(式4、配列番号7)。
実施例3.4.2:
xlnB遺伝子の説明
得られた配列は、1581bp、5°非コード領域中の263bl)−及び3°
非コード領域中の576bpを含む。5°上流領域中に、推定TATA−ボック
スが位置138〜145及び17x−”y4ゲンシスxlnA遺伝子(欧州特許
出願第91205944.5号(公開番号046370BAI) 、実施例4.
2)の−次構造中に見られた三重反復配列の一部である。位置86〜97ニ、1
2bp配列(CGGCAGGGTCTC、式6)が見ら札コれは位置111から
位置122まで反復される。
xlnB遺伝子のコード部分は742bpの長さであり、単一推定イントロン6
7bpの長さにより中断される。コード配列から誘導されたポリペプチドは22
5のアミノ酸の長さである。実施例2.2に記載されたようにして決定されたN
末端配列は37のアミノ酸の長さのプレブトペプチドにより先行される。成熟タ
ンパク質は187のアミノ酸のサイズであり、20kDaの予想分子量及び4.
3の理論II!Pを有する。
実施例4
アスペルギルス・ニガー中のクローン化されたxlnB遺伝子の発現プラスミド
p1M170を、選択マーカーとしてのプラスミドpGW635cGoosen
ら。
+087)に配置されたアスペルギルス・ニガーpyrAII伝子及び同時形質
転換プラスミドとしてのプラスミドp1MI70を使用してアスペルギルス・ニ
ガーN593の同時形質転換によりアスペルギルス・ニガー中に導入した。
プロトプラストを、0.5%の酵母エキス、0.2%のカザミノ酸、50III
Mのグルコース及びIOfflMのウリジンを補給した最小培地上での30℃で
20時間の増殖後に得られた菌糸体から調製した。プロトプラストの調製及び形
質転換操作を、1ggのpGW635及び50.czgの01M170を使用し
てGoosenら(1987)により記載されたようにして行った(1000+
nl当たりの最小培地+6.0gのNPLNOs 、1.5gのKH*POt、
0.5gのMg5O,’7HzO10,5gのにC1,1mlのビスニアツク(
visniac)溶液、示されたような炭素源、pate、 0 ;ビスニアツ
ク溶液(1/1sniac及び5anter、 1957): 10gのE[l
TA、4.4gのZn5O,−7H,0,1,0gの1icI! −48,0,
0,32gのCoC1,・6t−t、cl、0.32gのCu5Ot l 5H
20,0,22gの(Nl−1+)+Mo+Oa+ ” 4HsO11,47g
のCaC1! ” 2OgO11,0■■
Fe5(L −aO1pH4,0゜
次いで、得られたPYR“形質転換体を、5DS−PAGEにより、炭素源とし
て3%のエンバクスベルトキシランを含む最小培地上での形質転換体の30時間
の増殖後に培養濾液の分析によりxlnB遺伝子の発現につき分析した。培養濾
液中の全タンパク質を5OS−PAGEにより分析し、クーマシーブリリアント
ブルーにより検出し、一方、欧州特許出願第91205944.5号(公開番号
046370B AI)に記載されたようなウェスタンブロッティング後に部分
精製mBに対して生じた抗体を使用してηtBを視覚化した。
濾液の分析及びクーマシーブリリアントブルー染色は、分析した多数の形質転換
体でxlnB遺伝子の明らかな過剰発現を明らかにした。これらの形質転換体中
に届、Bタンパク質に相当する見掛分子量を有し、かつ野生型アスペルギルス・
二〃二株N402と比較して強く増大されたレベルで産生されるタンパク質が見
られる。
形質転換体N593 :170−2は最高レベルのXYL Bを産生じ、一方、
形質転換体N593 :170−7;8;9;10及びIIにより強く増大され
たレベルが産生される。
実施例5
TCP及びECF順序におけるキシラナーゼによる酸素前説リグニン化クラフト
バルブの脱リグニン化
この実験に使用したバルブの性質:
広葉樹 針葉樹
カバ80% トウヒ、20%のマツ
白色度、%IsO50,835,8
力ツパー価 11.0 16.7
粘度、dが/kg 979 1003
カルシウム、ppm 1900 2600銅、ppm O,30,6
鉄、pptr 5.I II
マグネシウム、ppra 210 270マンガン、ppm 25 70
アスペルギルス・ニガーからの3種の酵素製剤、キシラナーゼエンド!(欧州特
許出願第463706号)、キシラナーゼエンド11(=キシラナーゼB)及び
キシラナーゼエンド■とエンド11の両方を含む市販の製剤であるLYX68を
、下記の工程を示すX II QPにより表される全塩素不含(TCP)漂白順
序で試験した。
酵素インキュベーション(X)、
洗浄(W)、
キレート化(Q)及び
過酸化物漂白CP’l。
性能白色度を測定するためのパラメーターとして、カッパー低下及び粘度を測定
した。白色度は重要な目安である。何となれば、紙が“更に白い”場合には、そ
れは更に貴重であるからである。カッパー低下は、成る種の化合物の放出の目安
であり、必ずしも白色度と関係しない。バルブの粘度は、バルブから得られる紙
の強度の目安である。
上記の漂白順序の順序QP形成部分は欧州特許出願402235号(エカ・ノー
プル(Eka Nobel)の名義)に既に記載されていたことが注目されるべ
きである。
下記のインキュベーションを行った。
酵素工程、温度、℃50
X 時間、分 120
コンンステンシー、% 10
pH4±0.5(エンドI)
5±0.5(エンド11)
4.5±0.5(Lyx68)
用量、単位7gバルブ 50
洗浄工程、温度、℃ 周囲温度
W 時間、分 10
0段階、 温度、’C90
時間、分 60
コンシスチンシー、% 10
pH5−7
P工程、 温度、℃90
時間、分 240
コンシスチンシー、% lO
実験を針葉樹及び広葉樹につき行った。ブランクにおいては、酵素を添加しない
で同等の操作を行った。操作後に、バルブ粘度を測定し、手すきシートを製造し
、カッパー低下、白色度及び粘度を測定した。下記の結果を得た。
針葉樹:
%ISO白色度 カッパー低下 粘度
ブランク 81.1 38 891
エンドl 83゜3 50 968
エンドI+ 83.9 43 891
Lyx 68 82.2 48 885広葉樹:
%130白色度 カッパー低下 粘度
ブランク 71.7 55 900
エンド1 73.0 59 914
エンドII 75.7 61 859
LV168 74.6 62 888
上記の結果は、TCP方法におけるエンドHの使用が、広葉樹バルブ及び針葉樹
バルブを使用する場合の両方で白色度のかなりの増大をもたらすことを示す。そ
の効果は、広葉樹2.8%よりも針葉樹4.0%で更に大きい。更に、その効果
は、エンド■またはり、yx 68を使用する場合よりも大きい。
色度を測定し、酵素を省いた漂白順序と比較した。下記の酵素濃度を使用した。
0; 100; 175; 250; 400; 550; 1100 U/g
/<ルブ。
使用したバルブは22,4のカッパー価及び21.2 mPa、 sの粘度を有
していた。
下記のプロトコルを使用した。
酵素工程、温度、℃51
X 時間、分 120
洗浄工程、温度、℃ 周囲温度
W 時間、分 l0
DI 110段階、温度、’C50
時間、分 40
コンシステンンー、% 3.5
p11(最終)2.2
用量、バルブに対するClO2% 1.87E段階、 温度、℃70
時間、分 60
コンシスチン/−1% 10
pH10,6−11,8
用量、NaOH(バルブに対する%)0.8D段階、 温度、℃70
時間・分 180
コンシスチンシー、% 1O
pH(最終)3.7
用量、バルブに対するCIO,% 2.0100 83、1
175 83、5
250 84、0
400 84、0
550 83、6
1100 84.7
エンド■1はバルブの白色度に対してかなりの効果を有するものと再度結論し得
る。最適の用量は175〜550υ/gバルブの範囲である。
引用文献
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(i)出願人:
(^)名称:ギストーブロヵデスB、 V。
(B)通り:ワーテリングセウェーグl(の都市:デルフト
(11)国:オランダ
(F)郵便番号(ZIP ) : 2611 XT(1、発明の名称:キシラナ
ーゼBのクローニング及び発現(iii)配列の数=8
(iv)コンピューター読み取り可能形態:(A)媒体型:フロッピーディスク
(B)コンピューター: IBM PCコンパチブル(の操作システム: PC
−DO3/MS−DO5CD)ソフトウェア:パテントイン リリーズ旺0、バ
ージジン旺25(BPO)(2)配列番号Iの情報:
(D配列の特徴:
(A)長さ+19のアミノ酸
(B)型二アミノ酸
(C)鎖の数ニー末鎖
(D)トポロジー:直線状(linear)(i +)分子の型:ペプチド
(iii)仮定(lffPOTHETlcAL) : N。
(v)フラグメント型:N末端
(vii)直接の起源:
(B)クローン:式1
%式%):
(A)名称/記号:ペプチド
(B)位置: (1,10,Is、 16.17.18.19) ノーッ(D)
その他の情報:/標識=X
/注=“Xは下記の最も可能な帰属を有する: ]=Ser 、]0=Asn、
15=ser、 16=Phe、 17=Trp、18=Thr、 19=As
p”(xj)配列の記載:配列番号l:
Xaa Thr Pro Ser Ser Thr Gly Glu Asn
Xaa Gay Phe Tyr Tyr Xaa XuXaa Xaa Xa
a
(2)配列番号2の情報:
(i)配列の特徴:
(A)長さ+20のアミノ酸
(B)型二アミノ酸
(の鎖の数ニー末鎖
(D)トポロジー:直線状
(ii)分子の型:タンパク質
(iii)仮定二N。
(v)フラグメント型:N末端
(vi[)直接の起源:
(B)クローン:式2
%式%):
(A)名称/記号:ペプチド
(B)位置: (1,2,3,7,10,1,5,18,19,20)の一つ(
D)その他の情報:/標識=X
/注=“位置に関するオルタナティブ帰属1:GIy 、2:Gly、3:Gl
y 、 7:Thr QXに関する可能な帰属: 1o=Asn。
15=ser、184hr、19:^sp、 20=GIy”(xi)配列の記
載、配列番号2:
Ser Thr Pro Ser Ser Thr Gly Glu Asn
Xu Xu Phe Tyr Tyr Xaa Phel 5 10 15
Xu Xaa Xaa Xaa
(2)配列番号3の情報。
(+)配列の特徴:
(A)長さ+20の塩基対
(B)型:核酸
(の鎖の数ニー末鎖
(D)トポロジー二車線状
(i i)分子の型: DNA(ゲノム)(iii)仮定二N。
(vii)直接の起源:
(B)クローン:式3
%式%):
(D)その他の情報:/標識−N
/注=“位置3.6、及び15のNはイノシンである2(xi)配列の記載:配
列番号3:
ACNGGNGARA AYGGNTTYTA(2)配列番号4の情報:
(i)配列の特徴:
(A)長さ+21の塩基対
(B)型:核酸
(の鎖の数コー末鎖
(D)トポロジー二直線状
(ii)分子の型二DNA(ゲノム)
(iii)仮定:N。
(vi i)直接の起源:
(B)クローン:式4
(xi)配列の記載:配列番号4;
GAGGATCCGT CGACTACTGA C(2)配列番号5の情報:
(i)配列の特徴:
(A)長さ=39の塩基対
(B)型:核酸
(C)鎖の数ニー末鎖
(D)トポロジー:直線状
(i i)分子の型:DNA(ゲノム)(iii)仮定:No
(vii)直接の起源:
(B)クローン二式5
(xi)配列の記載:配列番号5:
GAGGATCCGT CGACTACTGA C刊−”rrrrr百ηT了■
(2)配列番号6の情報:
(i)配列の特徴:
(A)長さ:12の塩基対
(B)型:核酸
(C)鎖の数二二本鎖
(D)トポロジー二直線状
(i i)分子の型: DNA(ゲノム)(iii)仮定、No
(vii)直接の起源:
(B)クローン:式6
(xi)配列の記載:配列番号6:
CGGCAGGGTCTC
(2)配列番号7の情報
(i)配列の特徴:
(A)長さ+ 2222の塩基対
(B)型:核酸
(C)鎖の数二二本鎖
(D)トポロジー二直線状
(i i)分子の型・DNA(ゲノム)(iii)仮定:No
(vi)起源・
(A)生物・アスペルギルス・ツビゲンシス(B)株: DS16813
(ix)特徴
(A)名称/記号:エキソン
(B)位置: 905. 、1182
(1x)特徴
(A)名称/記号 イントロン
(B)位置: ] 183. 、 +249(ix)特徴
(A)名称/記号・エキソン
(B)位置: 1250. 、1646(ix)特徴
(A)名称/記号: C05
(B)位置:接合点(905,,1lB2.1250..1646)(D)その
他の情報:/コドン開始=905/生産物=“前駆体キシラナーゼB″
/遺伝子=“xlnB″
(xi)配列の記載、配列番号7:
C,=ン、LrC;:C−Z工てλごこニミ 、 スズ=6λc:τATλc=
:、c=、c cr;:rc;こaこ3α=スI口:oλ3@ε0
CυJCス;JでT=−−λ−に=AOwζz λPシー函Acλcm −¥χ
=:rcrr t−(2)配列番号8の情報:
(1)配列の特徴。
(A)長さ・225のアミノ酸
CB)型二アミノ酸
(O)トポロジー二車線状
(i i)分子の型:タンパク質
(xi)配列の記載二配列番号8:
Piqzに01
?i廖ぼOコ
ATCTCGGCAGATCGAC4CGCACCACTATCC5AGGGA
TACCTCTTTTGGTCTAGTTG7AGCフロントページの続き
(51) Int、 C1,6識別記号 庁内整理番号(C12N 9/24
C12R1:685)
(C12N 9/24
C12R1:66)
(72)発明者 ド グラーフ レーンデルドヘンドリック
オランダ国 エフエル−6862セーカー オースチルベーク コルネリス コ
ーニングストラード 8
I
(72)発明者 ファン デン ブルーフ へンリエツテカタリーナ
オランダ国 エフエル−6フ13エヌカー エーゾ アンチ ファン プレンラ
ーン48(72)発明者 フィッセル ヤコブ
オランダ国 エフエル−6フ03セーカー ワ一へニンゲン ヒンケロールドセ
ウェーグ
Claims (14)
- 1.DNA配列が a)図2に記載された菌類源のDNA…配列;b)パートa)の配列の遺伝変異 体; c)上記のパートa)及びb)の配列のいずれか一つにハイブリダイズし得るD NA配列 d)図2に記載されたポリペプチドをコードするDNA配列e)アスペルギルス ・ツビゲンシスに由来するXYLBをコードするDNA配列からなる群から選ば れることを特徴とするアスペルギルス・ツピゲンシスXYLB酵素の活性を有す るポリペプチドをコードする精製され、単離されたDNA配列。
- 2.適当な発現宿主中でキシラナーゼ活性を有するポリペプチドの過剰発現を誘 導し得る調節領域に操作により連結された請求の範囲第1項に記載のDNA配列 を含むことを特徴とするDNA構築物。
- 3.調節領域が下記の特徴:アミログルコシダーゼ遺伝子に由来するプロモータ ー及びキシラナーゼ遺伝子に自生のプロモーターからなる群から選ばれたプロモ ーター;アミログルコシダーゼ遺伝子に由来する分泌リーダー配列及びキシラナ ーゼ遺伝子に自生の分泌リーダー配列からなる群から選ばれた分泌リーダー配列 の一つ以上を含むことを更に特徴とする請求の範囲第2項に記載のDNA構築物 。
- 4.微生物宿主が請求の範囲第2項に記載の発現構築物を含むことを特徴とする アスペルギルス・ツビゲンシスXYLB酵素の活性を有するポリペプチドを過剰 発現できる形質転換された微生物宿主。
- 5.微生物宿主がアスペルギルス、クルイベロセス、トリコデルマ、サッカロミ セス及びバチルスからなる属から選ばれることを更に特徴とする請求の範囲第4 項に記載の形質転換された微生物宿主。
- 6.a)XYLB活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子の発現を誘導す る条件下で請求の範囲第4項に記載の微生物宿主を培養する工程、及びb)XY LB活性を有するポリペプチドを回収する工程を特徴とするキシラナーゼ活性を 有するポリペプチドの過剰発現方法。
- 7.ポリペプチドが請求の範囲第6項に記載の方法により産生されることを特徴 とするXYLB活性を有するポリペプチド。
- 8.キシランを含む基質の分解における請求の範囲第7項に記載のXYLB活性 を有するポリペプチドの使用。
- 9.pIM170(CBS629.92)。
- 10.アスペルギルス・ツビゲンシスxlnB遺伝子の5′非コード配列中に見 られる精製され、単離された発現及び転写調節領域。
- 11.請求の範囲第1項に記載のDNM配列によりコードされた酵素を使用する 酸素工程が使用されることを特徴とする全塩素不含パルプ漂白順序。
- 12.請求の範囲第1項に記載のDNA配列によりコードされた酵素を使用する 酵素工程が使用されることを特徴とする元素状塩素不含パルプ漂白順序。
- 13.下記の工程: 酵素インキュベーション(X)、洗浄(W)、キレート化(Q)及び過酸化物漂 白(P)を表すX■QPにより表される全塩素不含(TCF)漂白順序であって 、工程Xで使用される酵素が請求の範囲第1項に記載のDNA配列によりコード されることを特徴とする全塩素不含漂白順序。
- 14.酵素インキュベーション(X)、二酸化塩素(D)及びアルカリ抽出(E )を表すXD100EDにより表される元素状塩素不含(ECF)漂白順序であ って、工程Xで使用される酵素が請求の範囲第1項に記載のDNA配列によりコ ードされることを特徴とする元素状塩素不含漂白順序。
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