JPH07507928A - recombinant cellulase - Google Patents

recombinant cellulase

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JPH07507928A
JPH07507928A JP6501883A JP50188394A JPH07507928A JP H07507928 A JPH07507928 A JP H07507928A JP 6501883 A JP6501883 A JP 6501883A JP 50188394 A JP50188394 A JP 50188394A JP H07507928 A JPH07507928 A JP H07507928A
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cellulose
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JP6501883A
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スー、ガン・ピン
オルピン、コリン・ジョージ
アイルワード、ジェームス・ハリソン
ゴビウス、カリ・スティーブン
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コモンウェルス・サイエンティフィック・アンド・インダストリアル・リサーチ・オーガニゼイション
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 組換えセルラーゼ 発明の分野 本発明は嫌気性菌類から誘導させる組換えセルラーゼおよび組換えセルラーゼの 製造方法およびこの方法に利用されるクローンに関する。[Detailed description of the invention] recombinant cellulase field of invention The present invention provides recombinant cellulases derived from anaerobic fungi and recombinant cellulases. This invention relates to a manufacturing method and clones used in this method.

発明の背景 セルロースは自然界にある最も豊富なポリサッカライドの1つであり、β−1゜ 4−グルコサイド結合よって結合されたグルコースのポリマーからなる。単純な 糖gI(セロビオースおよびグルコース)にセルロースを変換するには少なくと も2種類のヒドロラーゼ類:セルロースの規則性の少ない領域における内部β− 1゜4−グルコサイド結合を加水分解するエンドグルカナーゼ類およびセルロー ス鎖の非還元端部からのセロビオシルユニットを開裂するエキソグルカナーゼ類 (主としてセロビオヒドロラーゼ類)がある。セルロースの構造に類似したキン ランはβ−1,4=結合キシロースユニットの骨格からなる。β−1,4−キノ ロサイド結合の酵素的開裂はエンド−β−1,4−キシラナーゼ類(キシラナー ゼ)によって行われる。これらの3種類の酵素類は通常独立したプロティン類と して別々に存在しそれぞれ特有の基質特異性を宵している。Background of the invention Cellulose is one of the most abundant polysaccharides in nature, with β-1° It consists of a polymer of glucose linked by 4-glucosidic bonds. simple Converting cellulose to sugars gI (cellobiose and glucose) requires at least There are also two types of hydrolases: internal β- 1゜Endoglucanases and cellulose that hydrolyze 4-glucoside bonds Exoglucanases that cleave cellobiosyl units from the non-reducing end of the gas chain (mainly cellobiohydrolases). Kin structure similar to cellulose Ran consists of a backbone of β-1,4=linked xylose units. β-1,4-quino The enzymatic cleavage of the roside bond is performed by endo-β-1,4-xylanases (xylanases). ze). These three types of enzymes are usually independent proteins. They exist separately and each has its own unique substrate specificity.

多くのエンドグルカナーゼ類は内部β−1,4−グルコサイド結合のみを開裂し モデル基質、カルボキノメチルセルロース(CM−セルロース)の急速な開重合 を生じ、一方セロビオヒドロラーゼ類は結晶性セルロースとメチルアンベリフエ リル・セロビオサイド(MUC)を加水分解することができ、CM−セルロース に対する開重合活性は全くあるいはほとんど有していない。同様に多くのキシラ ナーゼ類は排他的にβ−1,4−キノロサイド結合を攻撃する。しかしながら全 てのポリサッカライドヒドロラーゼ類が厳密な基質特異性を有している訳ではな い。Many endoglucanases only cleave internal β-1,4-glucosidic bonds. Rapid depolymerization of a model substrate, carboquinomethylcellulose (CM-cellulose) while cellobiohydrolases produce crystalline cellulose and methylambellifer. Can hydrolyze lyr cellobioside (MUC), CM-cellulose It has no or almost no opening polymerization activity against. as well as many xyla Nases exclusively attack β-1,4-quinoloside bonds. However, all Not all polysaccharide hydrolases have strict substrate specificity. stomach.

基質の化学的性質における類似性によって二種類のセルロース間のみならずセル ラーゼ類とキンラーゼ類との間に交差した特異性が生じる。バクテリアからのク ローン化セルラーゼ類の多くはある程度のキンナロライト活性(2!i常1%よ り小)またはその逆を有していることが報告されている(サリラーチら、199 0ニヤグーら1990:ハゼルウラドら、1990:フリントら、1991;テ ィラーら、1987)。Similarities in the chemical properties of the substrates lead to differences between the two types of cellulose as well as cells. Cross-specificity occurs between kinrases and kinrases. from bacteria Many of the loaned cellulases have some degree of quinnalolite activity (usually less than 1%). (Salirachi et al., 1999). 0 Niyagoo et al. 1990: Haselurado et al. 1990: Flint et al. 1991; Giller et al., 1987).

部分酵素精製に基づく最近の研究によると前置嫌気性菌類たとえばネオカリマス ティクス・フロンツリシスは多官能性のポリサッカライド・ハイドロラーゼ類を 製造するであろうことを示している(ゴメズ・デ・セグラ・アンド・フェブレ、 1991 ;す・アンド・カルブ、1991)。官能性ポリサッカライドハイド ロラーゼ類はリグノセルロース−減成能力を増強するため前筒バクテリアの遺伝 子的増殖において特に興味深い。エンドグルカナーゼ、セロビオヒドロラーゼお よびキシラナーゼ活性の同時増強はセルロースおよびキシランの主成分であるリ グノセルロースの複雑な構造の分裂を促進するであろう。これは錯体の酵素反応 の1つのみが増強されるときに、しばしば生ずる速度限定の問題を引き起こすで あろう。Recent studies based on partial enzyme purification have shown that preanaerobic fungi such as Neocharimus T. frontulisis produces polyfunctional polysaccharide hydrolases. (Gomez de Segura and Febre, 1991; Su and Kalb, 1991). Functional polysaccharide hide Lorases are genetically linked to anterior tube bacteria to enhance their ability to degrade lignocellulose. Of particular interest in child propagation. Endoglucanase, cellobiohydrolase and Simultaneous enhancement of cellulose and xylanase activity is due to cellulose and It would promote the fragmentation of the complex structure of gnocellulose. This is an enzymatic reaction of a complex speed-limiting problems that often occur when only one of the Probably.

セルロースとヘミセルロース(主としてキノラン)は反すう動物の食料の主成分 であって植物組織の50から80%を占めている。植物飼料の有効利用はしたが って多くの場合前胃内に棲息する微生物群のセルロライト酵素およびキシランラ イト酵素の生成に依存する。食物中の他の成分と比較して前胃中のセルロースお よびヘミセルロースの減成は比較的ゆるやかでかつ不完全である。または30% 程度(デホリティー、1991)であろう。すなわち組換えDNA技術を用いて 前胃中の微生物に植物ポリサッカライドハイドロラーゼ遺伝子を導入することに より植物繊維分解能力を増強することには経済的な価値がある。前筒周辺にある 結晶性セルロースを減成することのできる高度に活性な酵素をコード化する遺伝 子の単離はこの目的を達成する上でのキー・ステップの1つであると考えられる 。Cellulose and hemicellulose (mainly quinolanes) are the main components of ruminant food. It accounts for 50 to 80% of plant tissue. Although we have made effective use of plant feed, In many cases, cellulolite enzymes and xylanella, which are microorganisms that live in the forestomach, Depends on the production of light enzymes. Cellulose in the forestomach compared to other components in food and hemicellulose degradation is relatively slow and incomplete. or 30% (Dehority, 1991). That is, using recombinant DNA technology Introducing the plant polysaccharide hydrolase gene into microorganisms in the forestomach There is economic value in further enhancing the ability to decompose plant fibers. Located around the front cylinder Genes encoding highly active enzymes that can degrade crystalline cellulose Isolation of offspring is considered to be one of the key steps in achieving this goal. .

過去10年間前装置生物からのセルラーゼ遺伝子の単離はバクテリア焦点が絞ら れていた。前筒バクテリアからのクローン化セルラーゼ類の殆どは結晶セルロー スの減成にはほとんどまたは全く効果がなかった(ロビンソンおよびチャムリス 、1989:ハゼルウラドら、1990;バーガーら、1989;ロマニークら 、1989:フリントら、1989)。しかしながら二、三のクローン化セルラ ーゼ類はこの基質に対するある種の重要な活性を示している(カビキオリおよび ワトソン、1991:ハワードおよびホワイト、1988)。In the past decade, isolation of cellulase genes from preorganisms has focused on bacteria. It was Most of the cellulases cloned from anterior tube bacteria are crystalline cellulose. had little or no effect on depletion of water (Robinson and Chamlis). , 1989: Hazelurad et al., 1990; Berger et al., 1989; Romanique et al. , 1989: Flint et al., 1989). However, a few cloned cellular enzymes have shown some important activity towards this substrate (Kabikioli and Watson, 1991: Howard and White, 1988).

羊の前置から単離された嫌気性菌類ネオカリマスティクス・バトリノアルムはセ ルロース減成に対し高い活性を有し唯一の炭化水素源としてセルロース上で増殖 させることができる(オルピンおよびムシ。1989:ウィリアムスおよびオル ピン、1987)。The anaerobic fungus Neocallimastyscus batorinoarum isolated from the foreground of sheep is Grows on cellulose as the only hydrocarbon source with high activity against ululose degradation (Olpin and Mushi. 1989: Williams and Orl. Pin, 1987).

菌類のセルラーゼ類に関する分子生物学的研究は主として好気性菌類において行 われてきた(ンエメイカーら、1983;テリーら、1983;チェノら、19 87:シムスら1988;アゼベトら、1990)。これらの研究は好気性菌類 のセロラーゼ類の複雑性、構造および規則性を明瞭にしてきた。しかしながら菌 類のセロラーゼ錯体からの個々のセルロライト酵素を精製する成功例に関する情 報に欠けるため嫌気性菌類のセロラーゼの分子特性の研究は妨げられてきた。す なわちオリゴヌクレオチド・プローブの設計のための抗体またはプロティンのミ クロ配列の調製は不可能であった。Molecular biological research on fungal cellulases has mainly been conducted in aerobic fungi. (Nyemaker et al., 1983; Terry et al., 1983; Cheno et al., 1999) 87: Sims et al. 1988; Azebet et al. 1990). These studies are based on aerobic fungi The complexity, structure, and regularity of cellolases have been clarified. However, bacteria Information on the successful purification of individual cellulolite enzymes from cellolase complexes of Studies of the molecular properties of cellolase in anaerobic fungi have been hampered by the lack of information. vinegar i.e. antibodies or proteins for the design of oligonucleotide probes. Preparation of clone sequences was not possible.

本発明に先行する発明の背景をなす他の先行技術は以下の通りである(i)レイ モンドらTEMSマイクロバイオロジー・レターズ(1991)107−112 + (if)オルピンら、カレント・ミクロバイオロン−Vol、3(1979)p p121−124゜ (tFi)マウントフォート・アンド・アノヤー“ザ・ロールズ・オブ・プロト シア・アンド・メンタ・イン・ルミナンド・グイジエスンヨン”(1989)パ ーナムブル・ブソクス(オーストラリア)。Other prior art forming the background of the invention prior to the present invention is as follows: (i) Ray Mond et al. TEMS Microbiology Letters (1991) 107-112 + (if) Olpin et al., Current Microbiology-Vol, 3 (1979) p. p121-124゜ (tFi) Mountfort and Anyaa “The Rolls of Proto” “Sia and Menta in Luminand Guijiesun” (1989) Nambul Busokus (Australia).

(V)ローべら、アプライド・アンド・エンバイラメンタル・マイクロバイオロ ジー・ジューン1987 pp 1210−1215および(vi)ローべら、 アプライド・アンド・エンバイラメンタル・マイクロバイオロジー・ノユーン1 987 pp 1216−1223゜おいて確立されたゲノム・ライブラリーか らの酵素的に活性なりローン類を単離することにより達成しつる。しかしながら このセルラーゼの機能発現を伴った菌ゲノム・ライブラリーからのセルラーゼ遺 伝子の単離のためのアプローチは通常不可能である。これは菌類が真核微生物で あるからである。はとんどの真核遺伝子はイントロンを含み、イー・コリはイン トロンをスプライスするためにmRNA類の転写後修飾を遂行することができな い。したがって酵素的に作用する蛋白質は通常菌類ゲノム・ライブラリーから得 られるクローン類において合成することはできない。(V) Lobera, Applied and Environmental Microbiology G June 1987 pp 1210-1215 and (vi) Loebera, Applied and Environmental Microbiology Noyune 1 Genomic library established at 987 pp. 1216-1223° This is achieved by isolating enzymatically active lawns of the same species. however A cellulase gene from a bacterial genome library with functional expression of this cellulase Approaches for gene isolation are usually not possible. This means that fungi are eukaryotic microorganisms. Because there is. Most eukaryotic genes contain introns, and E. coli contains introns. Unable to carry out post-transcriptional modification of mRNAs to splice trons stomach. Therefore, enzymatically acting proteins are usually obtained from fungal genome libraries. It cannot be synthesized in the clones that are used.

このcDN、Aクローンのアプローチはイー・コリ中の転写後修飾の問題を克服 するために使用することができる。しかしながら菌類中のセルラーゼ類は通常グ リコジル化されており、グリコジル化はしばしば多くのグリコジル化酵素の生物 学的活性のために必要とされる。イー・コリはグリコジル化メカニズムを欠いて いる。この問題はもしクローン化遺伝子がイーストのごとき真核微生物に転移さ れるならば解決される。イー・コリ中のcDNAクローンからの生物学的に活性 なプロティンをうる際にしばしば遭遇する他の問題は(i)多くの真核mRNA 類は遺伝子の翻訳出発コドンの上流に翻訳ストップ・コドンを含んでおり、これ らはベクター中に提供されている翻訳出発からのクローン化プロティンの合成を 阻止しており、および(ii)クローン化プロティンの合成は融合プロティンに 基づいており、クローン化プロティンの生物学的作用はしばしばクローニング・ ベクターから誘導される融合ペクチドによって悪影響を受ける。This cDNA, A-clone approach overcomes the problem of post-transcriptional modification in E. coli. can be used to. However, cellulases in fungi are usually lycodylated, and glycosylation is often the biological process of many glycosylation enzymes. required for biological activity. E. coli lacks a glycosylation mechanism There is. This problem arises if a cloned gene is transferred to a eukaryotic microorganism such as yeast. If possible, it will be resolved. Biologically active from cDNA clones in E. coli Other problems often encountered in obtaining proteins such as The gene contains a translation stop codon upstream of the translation start codon; synthesized a cloned protein from a translation starting point provided in a vector. and (ii) synthesis of the cloned protein is inhibited by the fusion protein. The biological effects of cloned proteins are often adversely affected by vector-derived fusion peptides.

したがって従来この分野においてはデイファレンシアルまたはクロス・ハイブリ デーンヨン、抗体プローブまたはオリゴヌクレオチド・プローブを菌類のポリサ ッカライド・ヒドロラーゼcDNAまたはゲノムDNAクローン類の単離のため に使用してきた。この技術に関連する報告にはレイモンドら、上述のテリーら、 ;上述のノエマーカーら:上述のノムスら、モロツリーおよびグランドFEMS マイクロバイオロジー・レターズ 51 217−224(1988):および 上述のアゼベトらがある。しかしながらこれらの方法は非常に時間がかかり、か つ集中的な二工程クローニング作業をしばしば酵素的に作用するクローンの単離 のために必要とする。抗体またはオリゴヌクレオタイド・プローブのために菌類 のセルラーゼの精製がまた必要である。これは通常上記のアプローチを用いて官 能性エンチーム・クローンをうるために1年以上必要とする。Therefore, conventionally in this field, differential or cross-hybrid Deinyon, using antibody probes or oligonucleotide probes in fungal polysaccharides. For isolation of callide hydrolase cDNA or genomic DNA clones I've used it for. Reports related to this technique include Raymond et al., Terry et al. ; Noemarker et al., supra; Nomus et al., supra; Moro Tree and Grand FEMS; Microbiology Letters 51 217-224 (1988): and The above-mentioned Azebet et al. However, these methods are very time consuming and Isolation of enzymatically acting clones is often an intensive two-step cloning operation. need for. Fungi for antibodies or oligonucleotide probes Purification of the cellulase is also necessary. This is usually done in public using the approach described above. It takes more than a year to obtain a functional enzymatic clone.

イー・コリの発現/ステムを利用することによる菌類のセルラーゼcDNA類の 単離は本発明以前には報告されていない。これはは多分少なくとも部分的には不 適当な発現ベクターの使用による酵素的に作用するセルラーゼ・クローン類をう ることに失敗したためと思われる。発現ベクター・システムの選択は重要である 。pUCベクター類のごときプラスミド発現ベクター類を使用しクローン化酵素 を細胞の内部に取り込むと、便利なセルロース−寒天プレート技術によるセルラ ーゼ・クローン類のスクリーニングが困難となる。バクテリオ・ファージ・ベク ター類は細胞溶解によるセルローズ・寒天培地へのクローン化酵素の放出に関し て有利である。しかしながら通常使用されるバタテリオファージ・発現ベクター 類、λgtllおよびその誘導体はLacZペクチドのC−ターミナスにおいて ポリクロナール・サイトを有している。クローン化酵素に融合したLacZペク チドの大部分はしばしばクローン化酵素活性に悪影響を与える。Expression of E. coli / Expression of fungal cellulase cDNAs using stems Isolation has not been reported prior to the present invention. This is probably at least partially invalid. Generate enzymatically active cellulase clones by using appropriate expression vectors. This seems to be because they failed to do so. Expression vector system selection is important . Cloning enzymes using plasmid expression vectors such as pUC vectors When incorporated into cells, cellular This makes it difficult to screen for clones. bacteriophage vec Regarding the release of cloned enzymes into cellulose/agar media by cell lysis, It is advantageous. However, commonly used batataeri phage expression vectors , λgtll and its derivatives at the C-terminus of LacZ peptide. It has polyclonal sites. LacZ-pec fused to cloning enzyme Most of the tides often have a negative effect on cloning enzyme activity.

上述のレイモンドら(1991)にはN フロンタリスである嫌気性菌からのポ リサンカライド・ヒドロラーゼ(すなわちセルラーゼ)遺伝子の分子クローニン グの試みが記載されている。この引例においてN フロンタリスから誘導された CDNAライブラリーからのクローンをトリコデルマ・リゼイのエクソセロビオ ヒドロラーゼ(CBHI)遺伝子のDNAプローブ・コード化部分にハイブリダ イズした。しかしながらこれはその後レイモンドらによってN フロンツリノス から得られる特殊なcDNAクローンがポリサンカライド・ヒドロラーゼを全く コード化しないという個人的なコニュケーノヨンにおいてあばかれた。Raymond et al. (1991) mentioned above reported that the anaerobic bacterium N. frontalis Molecular cloning of the lysancalide hydrolase (i.e. cellulase) gene Attempts are described. In this reference, derived from N frontalis Clones from the cDNA library were cloned into Trichoderma lizei exocellobiotics. hybridizer to the DNA probe-encoding portion of the hydrolase (CBHI) gene. I did it. However, this was later confirmed by Raymond et al. A special cDNA clone obtained from I was exposed in my personal communication that I didn't code it.

さらにレイモンドらの文献はこれらのクローンからの生物学的に活性な酵素の製 法を記載していない。In addition, Raymond et al.'s paper demonstrates the production of biologically active enzymes from these clones. The law is not stated.

発明の開示 本発明の目的は嫌気性前筒菌類から組換えセルラーゼを提供することにあり、こ れは植物細p@壁を含むセルロースまたはセルロース誘導体の加水分解に関し商 業的に利用することができる。Disclosure of invention The purpose of the present invention is to provide a recombinant cellulase from anaerobic prostyloid fungi; This is a commercial product related to the hydrolysis of cellulose or cellulose derivatives containing plant cell walls. It can be used commercially.

本発明の別の目的は発明の組換えセルラーゼをコード化することのできる嫌気性 前筒菌類からセロラーセcDNAQをクローニングする方法を提供することにあ る。Another object of the invention is to provide anaerobic cellulase encoding recombinant cellulases of the invention. An object of the present invention is to provide a method for cloning cellorase cDNAQ from protocyst fungi. Ru.

本発明のさらに別の目的は上述の方法において生産されるセルラーゼ・クローン 類を提供することにある。本発明のクローニングの方法は以下の工程を含む・( i)嫌気性前筒菌類の培養; (11)工程(1)における培養物から全RNAを単離する工程;(iii)工 程(1])の全RNAからポリA mRNAを単離する工程。Yet another object of the present invention is to obtain cellulase clones produced in the above method. The aim is to provide the same kind of products. The cloning method of the present invention includes the following steps. i) Cultivation of anaerobic anterior tube fungi; (11) Isolating total RNA from the culture in step (1); (iii) Step (1) of isolating polyA mRNA from total RNA.

(iv)cDNA発現ライブラリーを構成する工程・(V)λZAP、λZAP Irまたは類似の性質を有するベクター類から選択されるバクテリオファージ発 現ベクターにcDNAQを連結する工程:(vi)セルロース加水分解物を検出 することによるセルロースを含む培地中でセルラーゼ陽性組換えクローン類をス クリーニングする工程および(vii)セルラーゼ陽性組換えクローン類を精製 する工程。(iv) Step of constructing cDNA expression library (V) λZAP, λZAP bacteriophage selected from Ir or vectors with similar properties; Step of ligating cDNAQ to the current vector: (vi) Detecting cellulose hydrolyzate Spread cellulase-positive recombinant clones in cellulose-containing medium by cleaning and (vii) purifying cellulase-positive recombinant clones. The process of doing.

嫌気性菌類、とくに消化器官域の菌類から組換えセルラーゼを調製することに関 する上記工程(i)は以下に記載のごとくして培養を行ってもよい。これらの菌 類は厳密な嫌気性菌であってたとえばネオカリマスティクス・バトリンアルム、 ネオカリマスティクス・フロンタリス、ネオカリマスティクス・フレイエンノス 、ネオカリマスティクス・スタントルペンシス、スフアエロモナス・コムニス、 カニコミセス・エクイ、ピロミセス・コムニス、ピロミセス・エクイ、ピロミセ ス・ダンボニ力、ピロミセス・レタルジクス、ピロミセス・マイ、ルミノミセス ・エレガンス、アエロモナス・ムクロナツス、オルピノミセス・ボビスおよびオ ルピノミセス・ヨヨニイなどがある。上述の嫌気性消化器宮城菌類に関してカニ コミセス・エクイ、ピロミセス・エクイ、ピロミセス・ズンボニカおよびピロミ セス・マイが馬に見出だされる。すなわちこれらは上述の他の菌類のごとく牛の 前言に生棲するものではない。Concerning the preparation of recombinant cellulases from anaerobic fungi, especially fungi of the gastrointestinal region. The above step (i) may be performed by culturing as described below. these bacteria The species are strictly anaerobes, such as Neocallimastys butlinarum, Neocallimastys frontalis, Neocallimastys fraiennos , Neocallimastyx stantrupensis , Sphaeromonas communis , Canicomyces equi, Piromyces communis, Piromyces equi, Piromyces S. danbonii, Pyromyces retalgicus, Pyromyces mai, Ruminomyces elegans, Aeromonas mucronatus, Orpinomyces bovis and O. Examples include Lupinomyces yoyonii. Regarding the above-mentioned anaerobic digestive Miyagi fungi, crabs Comyces equi, Piromyces equi, Piromyces zumbonica and Piromyces Seth Mai is discovered by a horse. In other words, these fungi, like the other fungi mentioned above, are found in cows. It is not something that depends on the previous statement.

培養は前胃液体を含む適当な培地中で行ってもよくまたは炭素源としてアビセル (すなわち微結晶セルロースの形態)のごときセルロースを含む第1中で嫌気性 条件下に行ってもよい。菌類の培養後金RNAを適当な方法によって得てもよい 。Cultivation may be carried out in a suitable medium containing forestomach fluid or Avicel as a carbon source. Anaerobic in the first containing cellulose (i.e. in the form of microcrystalline cellulose) It may be done under certain conditions. After culturing the fungi, gold RNA may be obtained by any suitable method. .

すなわちまず菌類の細胞を適当な細胞溶解緩衝液中で機械的破壊により溶解する 。That is, first, fungal cells are lysed by mechanical disruption in a suitable cell lysis buffer. .

適当なRNA保護化合物を菌の細胞中に加え、さもなければ菌類のRNAを攻撃 するであろうRNAアーゼ類を分解することによってRNAを完全な状態に維持 してもよい。この全RNAは次いでCsC12・クッノヨンまたはサンプルツク らのモレキュラー・クローニング、ラボラトリ−・マニュアル セコンド・エデ ィ/コン・コールド・スプリング・ハーバ−・ラボラトリ−・プレス(1989 )に記載されているごときその他の手段を介して遠心分離のごとき適当な手段を 用い均質体から単離してもよい。上述の方法に代わる全国1RNAの調製方法は バイオーテクニクス148−149(1990)に記載されたブイサントおよび ハウデバインに記載された方法またはコムチンスキイーおよびサッチ(1987 )の方法によってもよい。この代替方法おいて全菌類RNAは上記の均質体から pH4においてフェノールクロロホルムで抽出し、DNAと会合プロティンを除 去することにより単離してもよい。得られた全RNAはさらに塩化リチウム−尿 素溶液で洗浄することによって単離してもよい。Appropriate RNA protection compounds are added into the fungal cells to otherwise attack the fungal RNA. Maintains RNA integrity by degrading RNAases that would You may. This total RNA is then converted to CsC12 or sample Molecular Cloning, Laboratory Manual Second Edition / Con Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989 ) through other means as described in It may be isolated from a homogeneous body. An alternative method for preparing National 1 RNA to the above method is Buisant and the like described in Biotechnics 148-149 (1990) The method described in Houdebein or Komczynskiy and Thatch (1987) ) may also be used. In this alternative method, total fungal RNA is obtained from the homogenate described above. Extract with phenol chloroform at pH 4 to remove DNA and associated proteins. It may be isolated by removing. The obtained total RNA was further purified with lithium chloride-urine. It may be isolated by washing with an elementary solution.

ポリ(A)mRNAは次いでオリゴ(dT)セルロースのごとき多種多様のチミ ン残渣を含む化合物上で親和クロマトグラフィーによりRNAから単離してもよ い。Poly(A) mRNA is then transferred to a wide variety of molecules such as oligo(dT) cellulose. may be isolated from RNA by affinity chromatography on compounds containing residues. stomach.

代わりにポリ(U)−セファデックスのごとき多種多様のウランル残漬を含む化 合物を使用してもよい。ポリ(A)mRNAはついで適当なバッファーによって 親和カラムから溶離させてもよい。Instead, a variety of compounds containing uranium residues, such as poly(U)-Sephadex, can be used. A compound may also be used. Poly(A) mRNA is then purified with a suitable buffer. It may also be eluted from an affinity column.

cDNA発現ライブラリーをついでポリ(A)mRNAの逆転写酵素によるcD NAへの変換に基づく標準技術を用いて構成してもよい。cDNAの最初のスト ランドを逆転写酵素を用いて合成してもよく、cDNAの第2ストランドをイー ・コリDNAポリメラーゼIを用いて合成してもよい。cDNAは次いで適当な 大きさに分画してもよく、バクテリオファージ発現ベクター、好ましくはλZA PまたはλZAPTIに連結しそもよい。このCDNAライブラリーは次いでイ ー・コリ株のごとき適当なホストバクテリア細胞を用いてイン・ビトロにバンキ ングした後増殖させてもよい。工程(V)におけるバクテリオファージ発現ベク ターの選択はそのような発現ベクターが以下のごとき特徴を有している点で重要 である(1)イー・コリプロモーターを有すること(11)翻訳出発コドンを有 すること:(iii)リポゾナル・パイリイング・サイトを有すること:(iv )クローン化プロティンの生物学的作用は通常ベクターから8導される融合ペプ チドによって悪影響を受けるため、ベクターから誘導される溶融ペクチドはでき だけ小さくすべきである。したがってバクテリオファージ発現ベクターのポリク ローナル・サイトはλZAPIIにおけるごと(1acZペクチドのN−ターミ ナスにおいて適切に位置している。The cDNA expression library was then subjected to cD using reverse transcriptase of poly(A) mRNA. It may be constructed using standard techniques based on conversion to NA. The first string of cDNA Lands may be synthesized using reverse transcriptase, and the second strand of cDNA can be synthesized using reverse transcriptase. - It may be synthesized using coli DNA polymerase I. The cDNA is then extracted into a suitable Bacteriophage expression vectors, preferably λZA It may be linked to P or λZAPTI. This CDNA library is then - in vitro using suitable host bacterial cells such as E. coli strains. The cells may be propagated after being grown. Bacteriophage expression vector in step (V) The selection of vectors is important as such expression vectors have the following characteristics: (1) It has an E. coli promoter. (11) It has a translation start codon. (iii) have a reposonal piering site: (iv) ) The biological effects of cloned proteins are usually determined by fusion peptides derived from vectors. Vector-derived molten peptides cannot be used because they are adversely affected by should be made smaller. Therefore, the bacteriophage expression vector The local site is as in λZAPII (N-terminal of 1acZ peptide) Properly located in the eggplant.

もし発現ベクターが上述のごとく利用されるならば生物学的に作用する酵素をつ る機会は著しく増加するであろう。以下に記載するごとく本発明における多くの 酵素的に作用するセルラーゼ・クローン類の単離がこのアプローチの有用性を証 明する。我々が知る限りこれは酵素活性を有するセルラーゼcDNAクローン類 を上述のごとき発現ベクターを用いてイー・コリの組替えバクテリオファージの 発現に基づいて嫌気性菌類から単離した最初のものであると信じる。λZAPお よびλZAP11はこのような発現ベクターの例である。If the expression vector is used as described above, it will contain biologically active enzymes. The chances of this happening will increase significantly. As described below, there are many aspects of the present invention. Isolation of enzymatically acting cellulase clones demonstrates the utility of this approach. I will clarify. As far as we know, this is a cellulase cDNA clone with enzymatic activity. of E. coli recombinant bacteriophage using an expression vector as described above. We believe this is the first to be isolated from an anaerobic fungus based on expression. λZAP and λZAP11 are examples of such expression vectors.

したがってλZAPtたはλZAPIIに対し「類似する性質を有するベクター 類」の語は公知の特徴(i)、(ii)、(iii)および(iv)を有する発 現ベクター類をその範囲内に包含している。Therefore, for λZAPt or λZAPII, "vectors with similar properties" The term "genus" refers to expressions having the known characteristics (i), (ii), (iii) and (iv). It includes within its scope the current vectors.

融合プロティン発現に関してはこのような融合プロティンが抗体プローブでスク リーンされているのみであってよいことは生産者によって供給されるλZAPI Iベクターを伴ったプロダクト・サマリーから明らかである。λZAPI+ベク ターが適当な基質上で酵素活性を伴うクローンのスクリーニングまたは生物学的 な活性による直接的なスクリーニングに対して利用されうるという期待は明らか に存在しなかった。本発明がイー・コリのごときバクテリア性ホストセル中で真 核起源(すなわち菌類起源)のc D N Aの発現を含むことが示されるなら ば本発明の新規性は増強される。Regarding fusion protein expression, such fusion proteins can be screened with antibody probes. The λZAPI supplied by the producer may only be lean. It is clear from the product summary with I vector. λZAPI + vector Screening or biological screening of clones with enzymatic activity on suitable substrates There is a clear expectation that it can be used for direct screening based on the activity of did not exist. It is possible that the present invention is true in bacterial host cells such as E. coli. If shown to contain expression of cDNA of nuclear origin (i.e. of fungal origin) This enhances the novelty of the present invention.

セルラーゼ陽性組換えクローン類のスクリーニングはセルロースの加水分解に基 づく適当な技術によって行ってもよい。この方法においてクローン類はセルロー スを加えた培地上で成育させてもよく、加水分解は適当なカラー・インジケータ ーによって適当に補助されたセルラーゼ−陽性ブレイクの存在によって検出して もよい。セルラーゼ陽性組換えクローン類を次いで精製し、クローン中のcDN Aインサートをpブルースクリプト(SK(−))中に切出してもよい。適当な イー・コリープロモーターを前述の発現ベクターに使用してもよい。適当なプロ モーターは1acZ、 Tac、バクテリオファ−ノT7およびla■bda  Ptを含む。Screening for cellulase-positive recombinant clones is based on cellulose hydrolysis. This may be done by any suitable technique. In this method, the clones are cellulose Hydrolysis may be grown on medium supplemented with a suitable color indicator. cellulase suitably assisted by - detected by the presence of a positive break. Good too. The cellulase-positive recombinant clones were then purified and the cDNA in the clones The A insert may be excised into pBluescript (SK(-)). Appropriate The E. coli promoter may be used in the expression vectors described above. suitable professional The motors are 1acZ, Tac, Bacteriofano T7 and la■bda Contains Pt.

組換えセルラーゼは以下のごとく特徴づけてもよ(、これは確認された主な特徴 である: (i) クローン化celA酵素は結晶性および無定形セルラーゼにおいて高い 特異活性を有する。セルロース加水分解のための最適pHおよび温度はそれぞれ pH5および40℃である。Recombinant cellulases may be characterized as follows (this is based on the main characteristics identified): is: (i) The cloned celA enzyme is highly active in crystalline and amorphous cellulases. Has specific activity. The optimum pH and temperature for cellulose hydrolysis are respectively pH 5 and 40°C.

(11) クローン化celD酵素はエンドグルカナーゼ、セロビオヒドロラー ゼおよびキシラナーゼの高い活性を有する多官能性セルラーゼである。セルロー ス加水分解用最適pHおよび温度はそれぞれpH5および40℃である。(11) The cloned celD enzyme is an endoglucanase, cellobiohydrolase It is a multifunctional cellulase with high activity of enzyme and xylanase. cellulose The optimum pH and temperature for gas hydrolysis are pH 5 and 40°C, respectively.

(市)celDcDNAは切断して3つの触媒的に活性なドメインにコード化し てもよい。各ドメインはエンドグルカナーゼ、セロビオヒドロラーゼおよびキノ ラナーセ活性およびセルロース−バイディング・キャパシティを有している。(City) celD cDNA is cleaved and encoded into three catalytically active domains. It's okay. Each domain contains endoglucanases, cellobiohydrolases and quinohydrolases. It has lanase activity and cellulose-binding capacity.

(iv) 組換えcelAおよびcelD酵素はまたリケナンに対して非常に高 い活性を有している。(iv) Recombinant celA and celD enzymes are also highly sensitive to lichenan. It has high activity.

(v) celAおよびcel D酵素の組合わせは結晶性セルロースの加水分 解をより効果的に達成することができる。(v) The combination of celA and celD enzymes hydrolyzes crystalline cellulose. solution can be achieved more effectively.

好ましい態様の説明 patriciarumXタイプ種)をヒツジの前言からオルビンとムンの方法 (1986)にて単離し、研究室にてリグノセルロース基質による選択の下、長 年に渡って培養した。N、パトリノアルムの培養のための培地は先に報告されて いる(ケンブら、1984)。微結晶セルロース(アビセル)を単一の炭素源と して用いた。cDNAクローニングのための宿主株は、イー・コリPLK−Fま たはX L 1−Blueであり、ストラタジェン(Stratagene)社 から購入した。イー・コリの株をL−ブロス(サンブロックら、1989)内で 成育させた。λZAPIIベクターをストラタジエンから購入し、販売者の説明 通りに組換えファージをイー・コリの採肉で培凍らせた菌体を乳鉢と乳棒で液体 窒素の下、微粉末となるようすりつぶした。Description of preferred embodiments patriciarum (1986) and in the laboratory under selection on a lignocellulosic substrate. Cultivated for years. The medium for culture of N. patrinoarum was previously reported. (Kembu et al., 1984). Microcrystalline cellulose (Avicel) as a single carbon source It was used as The host strain for cDNA cloning was E. coli PLK-F or or XL 1-Blue, manufactured by Stratagene. Purchased from. strains of E. coli in L-broth (Sambrock et al., 1989). I grew it. Purchased λZAPII Vector from Stratadiene, Seller's Description Culture the recombinant phages using E. coli meat and freeze the cells using a mortar and pestle. It was ground to a fine powder under nitrogen.

粉末菌体をグアニジウムチオシアネート溶液(4M グアジニウムチオンアナー ト、0.5%(W/V)ラウリル硫酸サルコノン、25mMクエン酸ナトリウム (pH7,0)、1mM−EDTAおよび0.1M−β−メルカプトエタノール )ト共に乳鉢と乳棒とで5分間ホモゲナイズし、その後さらにポリトロンと共に 全速力で2分間ホモゲナイズした。全細胞RNAをホモゲネートから、CsC1 2クツノヨンを通す超遠心(サンブロックら、1989)または以下の改良を加 えたコマクノンスキーとサッチの方法のいずれかにより単離した。グアニジノチ オノアネート/フェノール/クロロホルム抽出、および2−プロパツール沈殿の 第1ステツプの後、得られたRNAペレットをLiC1/尿素溶液(6M=尿素 、3M−LicI、1mM−EDTA、pH7,6)に懸濁させた。懸濁液聚4 ℃で1〜2時間振盪させて、混入しているタンパク質とDNAを除いた。遠心分 離の後、RNAのペレットをLiC1/尿素溶液で1回、75%(V/V)のエ タノールで2回簡単に洗浄し、その110mM−)リス/HC]/1mM−ED TA、pH80に溶解した。RNAをさらにフェノール/クロロホルム抽出およ びエタノール沈殿により精製した。ポリ(A)”RNAをオリゴ(dT)−セル ロースクロマトグラフィー(サンブロックら、1989)により選択した。The powdered bacterial cells were mixed with a guanidium thiocyanate solution (4M guanidium thiocyanate). 0.5% (w/v) sarconone lauryl sulfate, 25mM sodium citrate (pH 7,0), 1mM-EDTA and 0.1M-β-mercaptoethanol ) and homogenize with a mortar and pestle for 5 minutes, then further homogenize with a polytron. Homogenize for 2 minutes at full speed. Total cellular RNA was extracted from homogenate, CsC1 Ultracentrifugation (Sambrock et al., 1989) or with the following modifications: It was isolated by either the method of Komaknonsky and Thatch. Guanidinochi onoanate/phenol/chloroform extraction and 2-propanol precipitation. After the first step, the resulting RNA pellet was dissolved in LiCl/urea solution (6M = urea , 3M-LicI, 1mM-EDTA, pH 7,6). suspension 4 The mixture was shaken at ℃ for 1 to 2 hours to remove contaminating proteins and DNA. Centrifugal minute After separation, the RNA pellet was washed once with LiC1/urea solution at 75% (V/V). Wash briefly twice with tanol and add 110mM-)Lis/HC]/1mM-ED. TA, dissolved in pH 80. RNA was further extracted with phenol/chloroform and It was purified by precipitation and ethanol precipitation. Poly(A)” RNA into oligo(dT)-cell Selection was made by lowose chromatography (Sambrock et al., 1989).

一般的な組換DNA手法 DNAの単離、制限酵素による消化、ライゲーション、形質転換およびRNAプ ローブの調製を、基本的にはサンブロックら(1989)に記載された方法に基 づいて行った。Common recombinant DNA techniques DNA isolation, restriction enzyme digestion, ligation, transformation and RNA production. Lobe preparation was essentially based on the method described by Sambrock et al. (1989). I followed him.

Nバトリ/アルムcDNAライブラリーの構築とスクリーニング二本鎖cDNA は、1%(W/ V )アビセルを含有する培地上で48時間培養したNバトリ ンアルムから単離したmRNAから合成し、ZAP−cDNA合成キットを用い て販売者の説明書に基づいて(ストラタジエン)λZAPI+とライゲートさせ た。106の組換体のcDNAライブラリーを得た。組換ファージを、05%( W/V)カルボキシメチルセルロース(CM−セルロース)、1mmMUCまた は01%キノランのうちのいずれかの物質を含む0.7%(W/V’)軟寒天表 面層内へ広げ、セルロース溶解活性を調べてスクリーニングした。Construction and screening of N batori/arum cDNA library double-stranded cDNA N batoriculture cultured for 48 hours on medium containing 1% (W/V) Avicel. ZAP-cDNA synthesis kit was synthesized from mRNA isolated from Arum Ligate with (Stratadiene) λZAPI+ based on the seller's instructions. Ta. A cDNA library of 106 recombinants was obtained. Recombinant phages were added to 05% ( W/V) carboxymethylcellulose (CM-cellulose), 1mm MUC or is a 0.7% (W/V') soft agar table containing any substance from 01% quinolane. Screening was carried out by spreading it into the surface layer and examining the cellulose dissolving activity.

lQmM−イソプロピルβ−D−チオガラクトビランソド(I PTG : 1 acZp−に調節される遺伝子発現のインデューサー)もまた、含ませた。CM −セルロースの加水分解はコンゴーレッド染色法(テイーサーとウッド、198 2)により検出し得る。MUCの加水分解はUV光の下での蛍光により試験し得 る。CM−セルロース陽性ファージ内の挿入cDNAは、ストラタジエン社の説 明に従ったイノビボでの切り出しによるpブルースブリクト(SK−)の生成に より回収した。lQmM-isopropyl β-D-thiogalactobiransod (I PTG: 1 An inducer of acZp-regulated gene expression) was also included. CM -Hydrolysis of cellulose is carried out using the Congo red staining method (Tacer and Wood, 198 2). Hydrolysis of MUC can be tested by fluorescence under UV light. Ru. The inserted cDNA in the CM-cellulose positive phage is according to Stratadiene's theory. For the generation of p-bluesbrict (SK-) by in vivo excision according to the present invention. Collected more.

欠損変異体の構築 celD cDNAの欠失は、cDNAフラグメントを制限酵素にて除くか、ま たはエキソヌクレアーゼIIIによる消化(サンブロックら、1989)により 生成した。端を切断されたce ID 挿入cDNAを、制限酵素マツピングま たは挿入末端におけるヌクレオチドの部分的な配列決定のいずれかによってチェ ツ一本鎖プラスミドDNAを、基本的にはストラタジエンのプロトコールに基づ いて調製した。得られたDNAはジチオキシヌクレオチド法(ティパーとリチャ ードソン、1987)を用いて配列決定をした。Construction of deletion mutants Deletion of celD cDNA can be done by removing the cDNA fragment with restriction enzymes or by or by digestion with exonuclease III (Sambrock et al., 1989). generated. The truncated ce ID insert cDNA is mapped with restriction enzymes. or by partial sequencing of the nucleotides at the end of the insert. 2 single-stranded plasmid DNA, basically based on the Stratadiene protocol. It was prepared using The obtained DNA was extracted using the dithioxynucleotide method (Tipper and Richa). Sequencing was performed using the following method (Dodson, 1987).

サザンブロソトハイプリダイゼーンヨンセルラーゼー陽性クローンのλDNAを 、以下に示すラビッドミニブレバレー/コン法によって精製した。液体培養物か ら得たファージ溶菌物1ミリリツトルをRNアーゼA(10μg/ml)および DNアーゼI (lμg/m+)と共に37℃で1時間、プロテイナーゼK ( 1mg/ml)と共に37℃で3時間インキュベートし、その後フェノール/ク ロロホルムで抽出した。DNAをエタノールにて沈殿させ、EcoRlとXho lにて消化しくcDNAクローニング部位)、1%アガロースゲル電気泳動でフ ラクションに分け、ハイボンドNメンブレン(アマーンヤム)上にプロットさせ た。ハイブリダイゼーシヨンおよびシグナル検出は先に報告されたもの(クエと モリス、1992)に基づいて、3′領域欠失cDNAより調製し、ジオキシゲ ニンで標識したRNAプローブを用いて行った。ハイブリダイゼーションは50 °Cで50%(V/V)ホルムアミド、0.8M−NaCL 50mM−リン酸 ナトリウム(pH7,2) 、4mM−EDTA。The λ DNA of the southern hybridase cellulase-positive clone was , was purified by the Ravid Minibre Valley/Con method shown below. Is it a liquid culture? One milliliter of the phage lysate was treated with RNase A (10 μg/ml) and Proteinase K ( 1 mg/ml) for 3 hours at 37°C, followed by phenol/quenching. Extracted with loloform. DNA was precipitated with ethanol, and EcoRl and Xho The cDNA cloning site was digested with 1% agarose gel electrophoresis. and plotted on Hybond N membrane (Amaan Yam). Ta. Hybridization and signal detection were as previously reported (que and Morris, 1992), prepared from the 3' region deleted cDNA, and dioxygenated. This was performed using an RNA probe labeled with nin. Hybridization is 50 50% (V/V) formamide, 0.8M NaCL, 50mM phosphoric acid at °C Sodium (pH 7.2), 4mM-EDTA.

0.2%(w/v)SDS、5倍のデンハードソト溶液、1 m 11=ツき1 2mgのイーストRNA、1mlにつき0.2mgのニシン精子のDNA(LX デンノ−一ド溶液は002%2%ランアルブミン、002%フィーコール、0. 02%ポリビニルピロロリドンである)からなるハイブリダイゼーション混合物 を用いて行った。高厳富洗浄を0.1xSSC10,1%(W/V)SDS内で (IXSSCは0.15M−Na Cl、15mM−クエン酸ナトリウム)、6 8℃にて行つ組換プラスミドが隠れているイー・コリの細胞をLB培地内で、1 mMのIPTGの存在下で対数期の終わりまで培養した。粗細胞溶菌物をシュワ ルツらの方法(1987)にて調製した。標準定量アッセイのために、酵素の調 製品を39℃で30から60分、以下の物質二05%(w/v)CM−セルロー ス(低粘度、シグマ)、1%(W/v)アモルファスセルロース(H,PO2で 膨潤させたもの、アビセル)、1%(w/v)アビセル(メルク)、0.05% (w/v)p−ニトロフェニルセロビオサイド(pNPC,シグマ)、p−ニト ロフェニルグルコピラノサイド(pNPG、シグマ)、0.25%(w/v)オ ートスベルト麦のキンラン(シグマ)および0.4%リケナン、を含む50mM クエン酸ナトリウム(pH5,7)にてインキュベートした。セルロース、リケ ナンまたはキンランから遊離した還元糖をレベル(1972)の方法により測定 した。p−二トロフェニル誘導体から遊離したp−ニトロフェニル基をデシュノ クンドら(1988)の方法により測定した。非組換pブルースクリプトを有す るイー・コリX L 1−Blue株の細胞から調製した溶菌物をコントロール として用いた。タン1<り貿濃度はバイオ−ラッドタンパク質アンセイキットI Iを用い、売り主の説明書に基づいて染料結合アッセイを行って測定した。0. 2%(w/v)CM−セルロース、リケナン、ラミナリンまたはキノランを含有 する0 8%(W/V)アガロースゲル板かまたは1mMのMUCを含む50m Mのクエン酸ナトリウムpH5,7にて定性アッセイを行った。加水分解ゾーン を上述のようにして検出した。0.2% (w/v) SDS, 5x Denhard Soto solution, 1 m 11 = 1 2 mg yeast RNA, 0.2 mg herring sperm DNA per ml (LX The Dennod solution was 0.002%, 2% Lanalbumin, 0.002% Ficoll, 0.00%. 02% polyvinylpyrrololidone) This was done using Takagentomi washing in 0.1xSSC10.1% (W/V) SDS (IXSSC is 0.15M-NaCl, 15mM-sodium citrate), 6 Recombination carried out at 8°C E. coli cells harboring the plasmid were incubated in LB medium for 1. Cultures were grown until the end of logarithmic phase in the presence of mM IPTG. Scrub the crude cell lysate. It was prepared according to the method of Ruth et al. (1987). Preparation of enzymes for standard quantitative assays The product was heated at 39°C for 30 to 60 minutes with the following substances: 205% (w/v) CM-cellulose. (low viscosity, Sigma), 1% (W/v) amorphous cellulose (H, PO2) swollen, Avicel), 1% (w/v) Avicel (Merck), 0.05% (w/v) p-nitrophenyl cellobioside (pNPC, Sigma), p-nito Lophenyl glucopyranoside (pNPG, Sigma), 0.25% (w/v) 50mM containing Tossbelt barley quincean (Sigma) and 0.4% lichenan. It was incubated in sodium citrate (pH 5,7). cellulose, lyke Reducing sugars released from naan or golden orchid were measured by the method of Revell (1972). did. The p-nitrophenyl group released from the p-nitrophenyl derivative is It was measured by the method of Kund et al. (1988). with non-recombinant pBluescript Control lysate prepared from cells of E. coli XL 1-Blue strain It was used as The concentration of Tan 1 is determined by Bio-Rad Protein Ansei Kit I. The dye binding assay was performed using I and according to the vendor's instructions. 0. Contains 2% (w/v) CM-cellulose, lichenan, laminarin or quinolane 0.8% (W/V) agarose gel plate or 50m containing 1mM MUC Qualitative assays were performed in M sodium citrate pH 5.7. hydrolysis zone was detected as described above.

クローン化したセルラーゼのセルロースパインデイングキャノくシティ−のアッ セイのため、細胞溶菌物を200μlの先に洗浄しておいた5%(W/V)のア ビセルを含む5QmMクエン酸ナトリウム(pH5,7)と共に0℃にて持続的 に振盪しながら1時間インキュベートした。非結合ランプくり質を遠心分離で除 き、アビセルのペレットを50mMのクエン酸ナトリウム(pH5,7)にて3 度洗浄した。結合したセルラーゼは、その酵素活性を上述のごとくアッセイした 。Appearance of cellulose binding canopy of cloned cellulase To preserve the cell lysate, add 200 μl of previously washed 5% (w/v) aliquots. Sustained at 0°C with 5QmM sodium citrate (pH 5,7) containing Bicelle The cells were incubated for 1 hour with shaking. Remove unbound rampant by centrifugation. Then, the Avicel pellet was dissolved in 50mM sodium citrate (pH 5,7) for 3 hours. Washed twice. Bound cellulase was assayed for its enzymatic activity as described above. .

セルロース性基質の加水分解生成物の分析のため、クローン化したセルラーゼを 含有するイー・コリ粗溶菌物をセントリコン1縮器(アミコン)を用いてスピン −透析し、小さい分子を除いた。透析した酵素調製品を、1%(w/v)のアビ セルまたは3〜6のグルコースユニットを有するセロデキストリン(2mg/m l)を含有する50mM−クエン酸ナトリウム(pH5,7)内にて39℃でイ ンキュベートした。セロデキストリンの中間体および最終加水分解生成物を試験 するため、試料を5つのインキュベーション時間(30分、1時間、2時間、4 時間、及び30時間)において分取した、完全な消化物と同様に部分的な消化物 が得られるよう、適当な量の酵素を用いtこ。セルロース性基質の加水分解生成 物をンリカゲル板および溶離液として酢酸エチル/水/メタノール(3: 3  : 4(体積比))を用いた薄層クロマトグラフィー(TLC)にて同定した。Cloned cellulases were used to analyze hydrolysis products of cellulosic substrates. Spin the crude lysate containing E. coli using a Centricon 1 condenser (Amicon). - Dialyzed to remove small molecules. The dialyzed enzyme preparation was diluted with 1% (w/v) Abi cells or cellodextrin with 3-6 glucose units (2 mg/m Incubate at 39°C in 50mM sodium citrate (pH 5,7) containing Incubated. Testing cellodextrin intermediates and final hydrolysis products Samples were incubated for five incubation times (30 min, 1 h, 2 h, 4 complete as well as partial digests, aliquoted at 30 hours and 30 hours). Use an appropriate amount of enzyme to obtain. Hydrolysis production of cellulosic substrates The sample was prepared using a gel plate and ethyl acetate/water/methanol (3:3) was used as the eluent. : 4 (volume ratio)).

プレート上の糖の位Wをレイクとグツドウィン(1976)が記載したごとくジ フェニルアミン試薬を噴霧して可視化した、標準セロデキストリン(メルク)を 同定のための標準として用いた。The sugar level W on the plate was determined as described by Lake and Gutdwin (1976). Standard cellodextrin (Merck) visualized by spraying with phenylamine reagent. It was used as a standard for identification.

結果および分析 NパトリンアルムcDNA発現ライブラリーからのセルラーゼcDNAの単離c DNAライブラリーを、アビセルを単一の炭化水素源として培養したN、ノくト リンアルムから単離したポリ(A)’RNAから調製し、λZAPIIベクター を用いてイー・コリ内に構築した。ライブラリーは最初にエンドグルカナーゼ活 性の発現についてCMセルロース板上でスクリーニングした。ライブラリーから の4X10’プラークのスクリーニングの後、200個のCM−セルロース陽性 プラークを同定した。このCM−セルロース陽性クローンの、セロビオヒドラー ゼ活性を最初にMUCプレートを用いて調べ、さらに、組換バクチリオフ7−ノ 溶解物の上清内のセルラーゼをアビセルに吸収させ、39℃で3時間培養した後 に遊離する還元糖のアッセイにより微結晶セルロースに対する加水分解能を調べ た(方法の欄のセルロースパインディングアッセイ参照)。11個のバクテリオ ファージのクローンがアビセルに対する活性と同様、CM−セルロースおよびM UCプレートの両方で大きな加水分解ゾーンを示した。これらの11のクローン をその後、キンランプレート上でキンラン溶解性を試験したところ、すべてが陽 性であった。Results and analysis Isolation of cellulase cDNA from N. patolinarum cDNA expression library c The DNA library was incubated with N, Nokuto, which was cultured with Avicel as the sole hydrocarbon source. Prepared from poly(A)' RNA isolated from Lin arum, λZAPII vector It was constructed in E. coli using . The library is first subjected to endoglucanase activity. The cells were screened for sexual expression on CM cellulose plates. from library After screening 4X10' plaques of 200 CM-cellulose positive A plaque was identified. The cellobiohydra of this CM-cellulose positive clone The enzyme activity was first examined using MUC plates, and then the recombinant bacteriophage 7-no. The cellulase in the supernatant of the lysate was absorbed by Avicel, and after incubation at 39°C for 3 hours. Investigate the hydrolysis ability of microcrystalline cellulose by assaying the reducing sugars released in (See Cellulose Binding Assay in Methods). 11 bacteria Phage clones showed activity against Avicel as well as CM-cellulose and M Both UC plates showed large hydrolysis zones. These 11 clones I then tested the solubility of quinilla on a quinilla plate and everything was positive. It was sex.

選択したクローンを制限酵素マツピングによって分析したところ、11クローン のうち10クローン(挿入cDNAの大きさは1.6kbから3.9kbである )が、同じ制限パターンを共有した。最も長いcDNA配列の制限酵素地図を、 Ce ID (pCNP4)と名付は図1に示した。その他のクローンであって 70kbの挿入部を有するものをcelEと名付け、これはce IDと同じ制 限ノくターンに加えて、2つの1.15kbの内部EcoR1−EcoR1フラ グメントと1.7KbpのcDNAを有する(図1)。3’領域欠損したCe  IDのcDNAから調製した核酸プローブを用いるたクロス/Xイブリダイゼー ンジン分析ではCe IDはCe1Eへ強くハイブリダイズした。従って、10 クローンは同じ遺伝子から得られたものであり、celEクローンはcelDの 関連cDNAであることがわかる。When the selected clones were analyzed by restriction enzyme mapping, 11 clones were found. 10 clones (inserted cDNA size ranges from 1.6 kb to 3.9 kb) ) shared the same restriction pattern. The restriction enzyme map of the longest cDNA sequence is The name Ce ID (pCNP4) is shown in FIG. Any other clone The one with a 70kb insertion part is named celE, and this has the same restriction as ce ID. In addition to the limit turn, there are two 1.15 kb internal EcoR1-EcoR1 flags. It has a cDNA of 1.7 Kbp (Fig. 1). Ce with 3’ region deletion Cross/X hybridization using a nucleic acid probe prepared from ID cDNA In the engine analysis, CeID strongly hybridized to Ce1E. Therefore, 10 The clones were obtained from the same gene, and the celE clone was derived from the celD It can be seen that these are related cDNAs.

3つの他の種類のセルラーゼcDNAをCM−セルロース陽性クローンのプール から、制限酵素マツピングおよびクロス/Xイブリダイゼーンジンによって単離 した。3つのセルラーゼのcDNA(各タイプにつき最も長いcDNA挿入部) をce IA (2,0kb) 、Ce IB (1,7kb)およびCe I c (1,6Kb)とそれぞれ名付け、制限酵素地図を図2に示した。cDNA 挿入部の3゛領域がXho ]および上流の制限部位の酵素(図2)により消化 して除かれたCe IAおよびCe1Cクローンから調製した核酸プローブを用 いてサザン・ハイブリダイゼーション分析をしたところ、3つのcDNA挿入部 はお互いにクロス/)イブリダイズしないことがわかった(図3)。Pool of CM-cellulose positive clones containing three other types of cellulase cDNAs isolated by restriction enzyme mapping and cross/X hybridization enzymes from did. cDNAs of three cellulases (longest cDNA insert for each type) ce IA (2,0kb), Ce IB (1,7kb) and CeI c (1,6 Kb), and the restriction enzyme map is shown in Figure 2. cDNA The 3゛ region of the insert is digested with Xho] and the enzyme at the upstream restriction site (Figure 2). Using nucleic acid probes prepared from CeIA and Ce1C clones removed by Southern hybridization analysis revealed three cDNA inserts. It was found that these did not cross/) hybridize with each other (Figure 3).

同様に、厳しい条件を用いるとCe IDはcelA、celBおよびcelc とはハイブリダイズしなかった。Similarly, using strict conditions, Ce ID is celA, celB and celc It did not hybridize with.

組換セルラーセ酵素の性質 これらの組換酵素の基質特異性を、様々なセルロース性基質およびキンランに対 する活性の定量的測定によりさらに分析した。表1に示すごとく、ce ID酵 素は0Mセルロースに対しての活性が最も高かったが、結晶性セルロース、MU Cおよびp−ニトロフェニルセロビオサイド(pNPC)に対しても無定形セル ロースに対してと同様に高活性であったので、セルロノくイオヒドラーゼ様活性 も有していた。酵素は、β−グルコンダーゼの基質であるメチルウンベリフェリ ルグルコノド(MUG)およびp−ニトロフェニルグルコシド(pNPG)に対 しては活性を示さなかった。他の試験したセルロース性基質はリケナン(β−1 ゜4およびβ−1,3結合を含有するグルカンの混合物)およびラミナリン(主 にβ−1,3−グルカン)である。ce ID酵素は非常に高い活性をリケナン に対して示しく表1)、大きな加水分解ゾーンをリケナンを含有するアガロース ゲル板上に生成したがラミナリンの板上には加水分解ゾーンを生成しなかった( 図4)。これは、リケナンの分解がβ−1,4−結合の切断によりなされている ことを示す。興味深いことに、高いキシラナーゼ活性もまたcelDに認められ た。加水分解生成物のTLCによる分析によって、celD酵素はセロデキスト リン(3〜5グルコースユニツトを含有する)をグルコースとセロビオースに分 解し得ることがわかった。これらのセルロース性基質上におけるその触媒方法は 、典型的なエンドグルカナーゼ(すなわちランダムな位置でβ−1,4−グルコ シド結合を切断する、図5参照)のものである。しかしながら、微結晶セルロー スの加水分解生成物は主にセロビオースであり、痕跡量程度のグルコースを含ん でいたことから(図5)、セロビオヒドラーゼ活性を指摘し得る。これは、真に 多機能な植物性ポリサッカライド分解酵素であることが明らかである。多くのセ ルラーゼとキシラナーゼが多面的な基質特異性を示すにもかかわらず、そのほと んどは第2の基質に対して残存活性のみ(通常く1%)を示す(サリラーチら、 1990、ヤグーら、1990 :ハゼルウラドら1990;フリントら、19 91 :テイラーら、1987)。celE酵素の基質特異性はcelD酵素と 同じであるが、その活性は約4倍低い。ce IAによりコード化される酵素は セロビオヒドラーゼの性質を有する。結μ性およびアモルファス性セルロースの 加水分解において非常に高い活性を示すが、CM−セルロースに対しては比較的 低い活性を有する(表1)。celA!素のセロビオヒドラーゼ様性質を、七ロ ヒt−7,b<c e IA酵素によるセロビオ−スまたはアビセルから遊離し た唯一の生成物であったことによってさらに確認した(図6)。ce IA酵素 はまた、リケナンに対して非常に高い活性を有し、ラミナリンに対しては活性を 示さない。celBおよびcelc酵素の性質はエンドグルカナーゼに類似して いる(表1と図6)。Properties of recombinant cellulase enzymes The substrate specificity of these recombinant enzymes was tested for various cellulosic substrates and quintessence. This was further analyzed by quantitative measurement of the activity. As shown in Table 1, ce ID fermentation MU had the highest activity against 0M cellulose, but crystalline cellulose and MU Amorphous cells also for C and p-nitrophenyl cellobioside (pNPC) It had high activity similar to that for loin, so cellulose had iohydrase-like activity. It also had The enzyme is methylumbelliferin, a substrate for β-glucondase. against lugluconod (MUG) and p-nitrophenyl glucoside (pNPG). showed no activity. The other cellulosic substrate tested was lichenan (β-1 mixture of glucans containing ゜4 and β-1,3 bonds) and laminarin (mainly β-1,3-glucan). ce ID enzyme has very high activity Table 1) shows a large hydrolysis zone in the agarose containing lichenan. No hydrolysis zone was formed on the gel plate but not on the laminarin plate ( Figure 4). This is because the decomposition of lichenan is done by cleaving β-1,4-bonds. Show that. Interestingly, high xylanase activity was also observed in celD. Ta. Analysis of the hydrolysis products by TLC revealed that the celD enzyme Splitting phosphorus (containing 3-5 glucose units) into glucose and cellobiose I found out that I can understand it. Its catalytic method on these cellulosic substrates is , a typical endoglucanase (i.e. β-1,4-glucoat at random position) (See Figure 5). However, microcrystalline cellulose The hydrolysis product of gas is mainly cellobiose, which contains trace amounts of glucose. (Fig. 5), indicating cellobiohydrolase activity. This is truly It is clearly a multifunctional plant polysaccharide degrading enzyme. many centers Although lulases and xylanases exhibit pleiotropic substrate specificities, most The second substrate shows only residual activity (usually 1%) (Salirachi et al. 1990, Yagoo et al., 1990: Hazelurad et al. 1990; Flint et al., 19 91: Taylor et al., 1987). The substrate specificity of the celE enzyme is different from that of the celD enzyme. Although the same, its activity is about 4 times lower. The enzyme encoded by ce IA is It has properties of cellobiohydrolase. of coagulant and amorphous cellulose Shows very high activity in hydrolysis, but relatively low activity towards CM-cellulose. It has low activity (Table 1). celA! The cellobiohydrase-like properties of the original human-7,b<ce>released from cellobiose or avicel by IA enzyme This was further confirmed by the fact that it was the only product that ce IA enzyme also has very high activity against lichenan and no activity against laminarin. Not shown. The properties of celB and celc enzymes are similar to endoglucanases. (Table 1 and Figure 6).

ce IAとcelD酵素に適するpHと温度を図7及び図8に示した。cel AおよびcelD酵素はpH4,5からpH8,5まで、好ましくはpH5〜7 の間で活性であった。これらの酵素の熱安定性を30℃から70℃の温度で試験 した。ce IAとce ID酵素は30℃〜50℃で好ましい活性であった。The pH and temperature suitable for ceIA and celD enzymes are shown in FIGS. 7 and 8. cell A and celD enzymes from pH 4.5 to pH 8.5, preferably from pH 5 to 7. It was active among The thermostability of these enzymes was tested at temperatures between 30°C and 70°C. did. The ce IA and ce ID enzymes had favorable activity at 30°C to 50°C.

組換酵素はアビセルの39℃における加水分解に対して、少なくとも21時間活 性を保った(図9及び図10)。ce IAまたはce ID酵素によるアビセ ルの加水分解の速度は試験した酵素量に比例するものではなかった(図9及び図 10)。しかしながら、celAとcelD酵素の組み合わせによって、それぞ れの酵素を2倍1度とした場合より良好な加水分解が認められたことより、ce lAとcelD酵素の相補的効果が示唆される。The recombinant enzyme is active against the hydrolysis of Avicel at 39°C for at least 21 hours. The properties were maintained (Figures 9 and 10). Abysse with ce IA or ce ID enzyme The rate of hydrolysis was not proportional to the amount of enzyme tested (Figures 9 and 9). 10). However, the combination of celA and celD enzymes allows Since better hydrolysis was observed when the enzyme was used twice Complementary effects of lA and celD enzymes are suggested.

組換キシラナーゼは実質的に上述の実験プロトコールを用いて本発明の方法に従 って製造し得ることが確認された。かかるキシラナーゼのうちの一つでpNX− Tacと呼ばれるものは、図16に示すDNA構造であり、図17に示すDNA 配列を有する。。Recombinant xylanase can be prepared according to the method of the invention using the experimental protocols substantially described above. It was confirmed that it can be manufactured using One of such xylanases is pNX- What is called Tac has the DNA structure shown in Figure 16, and the DNA structure shown in Figure 17. It has an array. .

pNX−tAcのごとき組換キシラナーゼとcelAおよびcelD酵素の組み 合わせは、リグニンとヘミセルロース成分を含有する粗セルロース性基質におけ る生物的活性に関連して共同または協力的作用を示す。この活性を表2に示す。Combination of recombinant xylanase such as pNX-tAc and celA and celD enzymes The combination is carried out in a crude cellulosic matrix containing lignin and hemicellulose components. exhibit synergistic or synergistic effects in relation to the biological activity of This activity is shown in Table 2.

ce IAおよびcelD酵素のセルロース−バインディングキャパシティーc elAおよびcelD酵素のセルロースパインディングキャパシティーは、先に 結晶性セルロース(アビセル)への吸収させた場合とさせない場合の酵素活性を 比較するアッセイにより評価した。酵素をアビセルへ吸収させた後に、酵素−基 質複合体の厳密な洗浄をし、その後でアビセルから遊離した還元糖の量は1mg のタンパク質(粗細胞溶解物)あたり1分間に233μgグルコース当量であっ たが、これに対して酵素を先に吸収させずに添加した場合には1mgのタンパク 質あたり1分間に243μgであった。この吸収および洗浄の後の酵素活性の高 い回復率(95%)から、celD酵素が強いセルロースパインディングキャパ シティーを有することが示唆される。アビセルへ吸収させて洗浄した後のcel A酵素活性のの回復率は77%であり、celD酵素よりかなり低い。Cellulose-binding capacity of ceIA and celD enzymes c The cellulose binding capacity of the elA and celD enzymes was previously Enzyme activity with and without absorption into crystalline cellulose (Avicel) Evaluated by comparative assays. After absorbing the enzyme into Avicel, the enzyme-group After rigorous washing of the quality complex, the amount of reducing sugar released from Avicel was 1 mg. of protein (crude cell lysate) per minute. However, when the enzyme was added without being absorbed first, 1 mg of protein was added. The amount was 243 μg per minute. High enzyme activity after this absorption and washing The high recovery rate (95%) indicates that the celD enzyme has a strong cellulose binding capacity. It is suggested that it has a city. cel after absorption into Avicel and washing The recovery rate of A enzyme activity was 77%, much lower than that of celD enzyme.

セルロースパインディングキャパシティーは、酵素がこの不溶性の基質と畜に接 触した結果として、セルロースを効果的に分解するため非常に重要であると考え られる。Cellulose binding capacity is the ability of enzymes to access this insoluble substrate. As a result of contact, we believe that it is very important to effectively decompose cellulose. It will be done.

ce ID酵素の機能性ドメイン ce ID酵素の触媒およびセルロース結合ドメインの位置を研究するため、そ して酵素の多様な基質特異性が異なる触媒ドメインに基づ(ものか否かをはつき りさせるために、celDのcDNA一連の欠失分析を行った。図12に示した 様に、celDのcDNAは、各ドメインがベクターのIacZ翻訳開始コドン とフレーム融合させた場合に触媒活性を示す3つのドメインをコードするものに 切断し得る。これらをそれぞれドメインI (pCNP4.2) 、ドメインI I(pCNP4.4)およびドメインIII (p CNP 4.8)と名付け る。ドメインIのサブクローン構築物は、ce IDのcDNAの3°領域にて 2.75kbのフラグメント(Pvu I I I−Xho Iフラグメント) を欠失させることによって得られる。ドメインIIはcelDのcDNAの1. 15Kbから2.37Kbまでの配列を含有し、ドメインIIIは2.3Kbか ら3.37Kbまでの配列を含有する。ドメインIIのサブクローン構築物(p CNP4.4)はce IDのcDNAの、5°末端にて1.15kbのEco RI−Pvu l Iフラグメントを除き、3゛末端にてエキソヌクレアーゼI IIによる消化を行うことによて得られ、ドメインIjIはce IDの5゛お よび3°領域からエキソヌクレアーゼIII消化して得られる。興味深いことに 、すべての3つのドメインは切断していないceIDのcDNAから得られた酵 素に特定されたものと同じパターンの基質特異性を有する。さらに、3つすべて のドメインはセルロースパインディングキャパシティーを有する。アビセルに吸 収させ、続いて洗浄した後の酵素活性の回復率は70%から80%の間であった 。これは未切断のce IDのcDNAの場合よりわずか低い。ce ID enzyme functional domain To study the location of the catalytic and cellulose binding domains of the ce ID enzyme, to determine whether the diverse substrate specificities of enzymes are based on different catalytic domains. In order to clarify this, we performed a series of deletion analyzes of the celD cDNA. Shown in Figure 12 Similarly, the celD cDNA has each domain linked to the IacZ translation initiation codon of the vector. encodes three domains that exhibit catalytic activity when fused in frame with Can be cut. These are domain I (pCNP4.2) and domain I, respectively. I (pCNP4.4) and domain III (pCNP4.8). Ru. The domain I subclone construct was constructed in the 3° region of the ce ID cDNA. 2.75 kb fragment (Pvu I I I-Xho I fragment) Obtained by deleting . Domain II is 1. of the celD cDNA. Contains sequences from 15 Kb to 2.37 Kb, with domain III ranging from 2.3 Kb to 2.3 Kb. It contains up to 3.37 Kb of sequence. Domain II subclone construct (p CNP4.4) is a 1.15 kb Eco fragment at the 5° end of the ce ID cDNA. Excluding the RI-PvuI fragment, exonuclease I was added at the 3′ end. The domain IjI is obtained by performing digestion with II, and the domain IjI is the 5th and 3° region by exonuclease III digestion. interestingly , all three domains were extracted from the enzyme obtained from the uncut ceID cDNA. It has the same pattern of substrate specificity as originally identified. Furthermore, all three domain has cellulose binding capacity. suck on avisel The recovery rate of enzyme activity after aging and subsequent washing was between 70% and 80%. . This is slightly lower than that of the uncleaved ceID cDNA.

ce IDのcDNAの配列を決定しく図13参照)モしてcelDの構造の図 解を図14に示した。ヌクレオチド配列から演縛した3つの触媒性ドメインのア ミノ酸配列を図15に示した。未切断ce IDにおいて、第3の触媒ドメイン は第2ドメインの末端に翻訳停止コドンがあるため、翻訳されない。To determine the cDNA sequence of ceID (see Figure 13), a diagram of the structure of celD is shown. The solution is shown in Figure 14. Three catalytic domains deduced from nucleotide sequences The amino acid sequence is shown in Figure 15. In the uncleaved ce ID, the third catalytic domain is not translated because there is a translation stop codon at the end of the second domain.

全体にわたる機能の分析により、ce ID酵素の新規な性質が明らかになった 。Global functional analysis reveals novel properties of the CEID enzyme .

いくつかのセルラーゼおよびキシラナーゼは、2つの単機能触媒ドメインからな る(サウルラ、1990年、ギルバートら、1992)かまたは−個の多機能性 触媒ドメインを有するが、ポリサンカライドハイドロラーゼのcDNAであって 3つの多機能性触媒ドメインをコード化し、しかも各触媒ドメインがセルロース パインディングキャパシティーを有するという例は今までに報告されていない。Some cellulases and xylanases are composed of two monofunctional catalytic domains. (Saulla, 1990; Gilbert et al., 1992) or - individual multifunctionality. It has a catalytic domain, but is a cDNA of polysancharide hydrolase. Encodes three multifunctional catalytic domains, and each catalytic domain is made of cellulose No example has been reported so far of having binding capacity.

多機能性酵素は、前肩真菌が、ポリサッカライドの基質が複雑な構造で存在する というその天然の環境下で働くのに適している。通常は、二のような天然の基賀 上で共同作用をするようポリサンカライドハイドロラーゼのいくつかの種類が集 まって多酵素複合体を形成していることが必要である。Multifunctional enzymes exist in anterior shoulder fungi in complex structures with polysaccharide substrates. It is suitable for working in that natural environment. Usually natural motoga such as two Several types of polysancharide hydrolases have been assembled to act synergistically on It is necessary for the enzymes to form a multienzyme complex.

1、celD cDNAは結晶性および不定形の両方のセルロースを効果的に加 水分解する、高活性セロビオヒドラーゼをコード化する。1. celD cDNA effectively processes both crystalline and amorphous cellulose. Encodes a highly active cellobiohydrolase that splits water.

2、celD cDNAはエンドグルカナーゼ、セロビオヒドラーゼおよびキシ ラナーセ活性を有し、広範囲のセルロース性物質およびキノランを分解し得る高 活性酵素をコード化する。2. celD cDNA contains endoglucanases, cellobiohydrolases and It has lanase activity and can degrade a wide range of cellulosic substances and quinolanes. encodes the active enzyme.

3 クローン化されたcelD酵素は、おそらくセルロースの分解において共同 的に働く、エンドグルカナーゼ活性および七ロビオヒドラーゼ活性の両方の活性 が存在するが故に結晶性セルロースを活発に加水分解する。3. The cloned celD enzyme probably cooperates in the degradation of cellulose. Both endoglucanase and heptobiohydrase activities Because of its presence, it actively hydrolyzes crystalline cellulose.

4、celDのcDNAは3つの機能性ドメインを有する;各ドメインは強いセ ルロースーバインディングキャパンティーに加えてエンドグルカナーゼ、セロビ オヒドロラーゼおよびキシラナーゼ活性を有する。セルロースパインディングキ ャパシティーは、酵素をセルロースという不溶性の基質へ密着させる結果、効果 的なセルロースの分解を可能にする点で重要である。4. The celD cDNA has three functional domains; each domain has a strong Rouleau sous binding capantee plus endoglucanase, cellobiotics Has ohydrolase and xylanase activities. cellulose binder Capacity is the result of adhering the enzyme to an insoluble substrate called cellulose, which increases its effectiveness. This is important in that it enables the decomposition of cellulose.

5、celAおよびcelD酵素はリケナンの加水分解において非常に高い活性 を示す 多機能性酵素は植物性物質に存在するポリサッカライド複合体をより効果的に分 解し得る。数多くのクローン化されたセルラーゼが様々な基質に対する特異性を 有するにもかかわらず、そのうちのほとんどが痕跡の活性(通常〈1%)のみを 篤2基質に対して示す。セルラーゼまたはキシラナーゼ遺伝子であって、それぞ れがセルロース結合性キャパシティーを有する3つの多機能性触媒ドメインをコ ード化するいかなる例も知られていない。イー・コリ内にクローン化されたCe 1.Aおよびce ID酵素の活性は、より強いプロモーターを用いて増加させ 得る。5. celA and celD enzymes have very high activity in hydrolyzing lichenan show Multifunctional enzymes can more effectively separate polysaccharide complexes present in plant materials. I can understand it. A large number of cloned cellulases have demonstrated specificity for various substrates. However, most of them have only traces of activity (usually <1%). Shown for Atsushi 2 substrate. Cellulase or xylanase genes, respectively. which co-contains three multifunctional catalytic domains with cellulose-binding capacity. There are no known examples of this being coded. Ce cloned within E. coli 1. The activity of A and ce ID enzymes can be increased using stronger promoters. obtain.

ce IAおよびce IDのcDNAの応用可能性セルロースおよびヘミセル ロース(主にキシランから構成される)は地球上で最も豊富な天然資源である。Potential applications of ceIA and ceID cDNAs in cellulose and hemicells Loin (mainly composed of xylan) is the most abundant natural resource on earth.

セルロース単独では全バイオマスの約40%を占め、年間生産量は4X10”ト ンであり(コーグラン、1985)、これは−人あたり70kgのセルロース合 成が行われていることにあたるというのを、1983年にルソチェンら(198 3)が計算している。はとんどの植物性材料は40〜60%のセルロースおよび 15〜30%のヘミセルロースを含有する(デツカ−とリンドナー、1979) 。ヒツジやランなどの反御動物による植物性材料の有効利用、はそれゆえ、第一 胃内(反部動物の拡張された前肩)に棲息する微生物によるセルロース分解性お よびキシラン分解性酵素の産生に依存する。食餌の他の成分と比べて、第−胃に おけるセルロースとヘミセルロースの分解は比較的ゆっくりであり、30%程度 しかないとも計算し7得る(デホリティー、1991)。Cellulose alone accounts for approximately 40% of the total biomass, with an annual production of 4 x 10” tons. (Coghlan, 1985), which is -70 kg of cellulose per person. In 1983, Russochen et al. (198 3) is being calculated. Most plant materials contain 40-60% cellulose and Contains 15-30% hemicellulose (Detsker and Lindner, 1979) . Effective use of plant materials by ruminants such as sheep and orchids is therefore the first Cellulose decomposition by microorganisms living in the stomach (the expanded front shoulder of rebel animals) and production of xylanolytic enzymes. in the rumen compared to other components of the diet. The decomposition of cellulose and hemicellulose is relatively slow, about 30% It is calculated that there is only 7 (Dehority, 1991).

従って、高活性の植物ポリサンカライドハイドロラーゼ遺伝子を組換DNA手法 を用いて前肩の微生物へ誘導し、その植物繊維分解キャパシティーを上げること には多大な経済的価値がある。結晶性のセルロースおよびキンランを前肩の環境 下で分解する高活性酵素をコード化する遺伝子の単離はこのゴールに到達するた めの鍵となる操作である。前肩の嫌気性菌から単離されたcelAおよびcel DのcDNAは、前肩の細菌を形質転換するのに有用な遺伝子材料として、遺伝 子物質装置以外の起源の他のセルラーゼ遺伝子に対して優位性を有する。Therefore, the highly active plant polysancharide hydrolase gene can be extracted using recombinant DNA techniques. to induce microorganisms in the front shoulder and increase their plant fiber decomposition capacity. has great economic value. Crystalline cellulose and quincelain in the anterior shoulder environment Isolation of genes encoding highly active enzymes that degrade This is the key operation. celA and cel isolated from anterior shoulder anaerobes The D cDNA was used as a genetic material useful for transforming anterior shoulder bacteria. It has an advantage over other cellulase genes of origin other than the progeny.

セルラーゼcDNAを適用し得る他の可能性としては、安いプラント用材料、例 えばリグノセルロース廃材でさえも、商業的に有用な製品、例えばエタノール、 ブタノール、酢酸、クエン酸および抗生物質へ転換するのに用い得るよう、微生 物の工業的な株を形質転換するのにも用い得る。組換セルラーゼもまた、工業的 に適用するセルラーゼ源として用い得る。Other possibilities for applying cellulase cDNA include cheap plant materials, e.g. For example, even lignocellulosic waste can be converted into commercially useful products such as ethanol, microorganisms for use in conversion to butanol, acetic acid, citric acid and antibiotics. It can also be used to transform industrial strains of plants. Recombinant cellulases are also used industrially. It can be used as a cellulase source for applications.

組換セルラーゼcelAとcelDの工業的利用セルラーゼは16の重要な工業 用酵素のうちのひとつである。これらの酵素に対する現在の世界市場は〉7億5 千万USドルであり、年間の成長率は体積で5〜10%である。組換celD酵 素の利用可能性は以下に示す通りである・] ビールの醸造産業において、ビー ルの濾過速度を速めるのに用い得る。セルラーゼは麦芽汁へ、ビール内へのゲル およびもやの生成の原因となるβ−グルカンを分解するために添加し、これによ ってビールの濾過速度が上げられる。Industrial applications of recombinant cellulases celA and celD Cellulases are used in 16 important industries. It is one of the enzymes used for The current global market for these enzymes is 〉750 million. 10 million US dollars, with an annual growth rate of 5-10% by volume. Recombinant celD enzyme The availability of raw materials is as shown below.] In the beer brewing industry, beer It can be used to speed up the filtration rate of filters. Cellulase goes into wort and gels into beer It is added to break down β-glucan, which causes the formation of haze. This increases beer filtration speed.

2、 バルブおよび紙工業、およびでんぷん工業において、廃水を処理するのに 用いる。酵素は廃水へセルロース残渣を除くため、廃水リサイクル系に添加し得 る。紙の製造および新聞の脱インクにおいて排水を容易にするのにも用いられる 。2. To treat wastewater in the valve and paper industry, and the starch industry. use Enzymes can be added to wastewater recycling systems to remove cellulose residue from wastewater. Ru. Also used to facilitate drainage in paper manufacturing and newspaper deinking .

3 食物、薬および化粧品産業において用い得る。近年の研究により、部分的な 酵素的脱重合化によって改変したセルロースは、これらの工業製品において有用 であることがわかっている。3. Can be used in food, medicine and cosmetics industries. Recent research has shown that partial Cellulose modified by enzymatic depolymerization is useful in these industrial products. It is known that

4 他の用法には果物ジュースの清澄化、野菜の加工、パン作製、動物の餌の調 製および研究目的に使用し得る。4 Other uses include clarifying fruit juices, processing vegetables, making bread, and preparing animal feed. may be used for manufacturing and research purposes.

celAおよびcelDを遺伝子材料として、セルロースの利用の改良のための 商業的に重要な微生物を改変するのに用いる1 羊および牛の植物繊維消化の増 進のために、前胃細菌を改変する。Using celA and celD as genetic materials for improving the utilization of cellulose Used to modify commercially important microorganisms 1 to increase plant fiber digestion in sheep and cattle Modify forestomach bacteria for advancement.

2 サイロに加える細菌(乳酸菌)を改変して、セルロース性物質から微生物性 タンパク貢への転換を刺激し、サイロ内の栄養価を増加させて動物に食わせる。2 Modify the bacteria (lactic acid bacteria) added to the silo to change the microbial content from cellulosic material It stimulates the conversion of protein into nutrients, increasing the nutritional value in the silo and feeding it to the animals.

3 堆肥内または植物残漬の窒素固定細菌を改変して、セルロース性物質の分解 を改良して、窒素固定細菌の成育を支持するエネルギーとして使用させる。3. Modifying nitrogen-fixing bacteria in compost or plant residue to decompose cellulosic materials is improved so that it can be used as energy to support the growth of nitrogen-fixing bacteria.

4、 サツ力ロミセスセレビノユーやザイモモナス・モビリスのごときエタノー ル−産生細菌を改変して、農業廃棄物のごときセルロース性物質を工業用エタノ ールに転化させる。4. Ethanos such as Satsuri Romyces cerebinoeus and Zymomonas mobilis Le-producing bacteria have been modified to convert cellulosic materials such as agricultural waste into industrial ethanol. convert it into a tool.

本発明の範囲には以下の事柄も含まれる−(i) celA、celB、cel c、celDおよびcelE cDNAクローンから得たDNA配列。The scope of the present invention also includes the following - (i) celA, celB, cel c, DNA sequences obtained from celD and celE cDNA clones.

(ii) サンブロックら(1989)の標準的なノ\イブリダイゼー/ヨン法 を用いて(i)にハイブリダイズし得るDNA配列を含む(i)力Xら誘導され るDNA配列: (iii) ここに記載した性質を有するce IASce IB、ce Ic 、ce IDおよびcelE酵素。(ii) Standard hybridization/yong method of Sambrock et al. (1989) (i) containing a DNA sequence capable of hybridizing to (i) using DNA sequence: (iii) ce IASce IB, ce Ic with the properties described herein , ce ID and celE enzymes.

(iv) celA、celB、celc、celDおよびcelEのcDNA より誘導されたアミノ酸配列を有するポリペプチド。(iv) cDNA of celA, celB, celc, celD and celE A polypeptide having a more derived amino acid sequence.

本発明は以下の組成物を含有し得る celA、celB、celc、celDまたはcelE酵素を、これらの酵素 の2つ、3つもしくは4つの組み合わせまたは混合物としたもの、およびこれら の混合物物をキノラナーゼ、例えばネオカリマスティクス・ノクトリシアルムカ 1ら誘導した組換えキシラナーゼと組み合わせたもの。The present invention may include the following compositions: celA, celB, celc, celD or celE enzymes combinations or mixtures of two, three or four of these; and quinolanase, such as Neocallimastys noctricialumuca. In combination with recombinant xylanase derived from 1.

イー・コリ株X L 1−Blue内のプラスミドpcNP4.1は、インター ナショナル・デポジトリ−・オーストラリアン・ガlくメント・アナリテイカル °ラボラトリーズへ1992年6月22日に識別番号N92/27543にて寄 託しtこ。Plasmid pcNP4.1 in E. coli strain XL1-Blue has an interface National Depository Australian Garment Analytical °To Laboratories on June 22, 1992 with identification number N92/27543. I entrust it to you.

プラスミドpcNP1はインターナショナル・デポジトリ−・オーストラ1ノア ン・ガバメント・アナリテイカル・ラボラトリーズへ1993年6月22日)二 番号N93/28000にて寄託した。Plasmid pcNP1 is available from the International Depository Austra 1 Noah To Government Analytical Laboratories (June 22, 1993) Deposited under number N93/28000.

「本質的に」という言葉は、ここでは図13及び図15に示しtこ配列と70〜 100%の相同性を有することを意味する。「ノhイブリダイズ」とも1つ言葉 (まここではサンブロックら(1989)により開示されtこ標準的な核酸/\ イブ1ノダイゼーンヨン法を指す。The term "essentially" is used herein to refer to the arrays 70 to 70 shown in FIGS. It means having 100% homology. Also known as “Noh Ibridize” (In this case, the standard nucleic acid disclosed by Sambrock et al. (1989) Refers to the Eve 1 Nodai Zenyon method.

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ヤグー(YAGUE、 E、)、ベグインおよびオーベルト1990年、「セル ラーゼをコード化するクロストリジウム・サーモセラムのセルラーゼをコードす るcell遺伝子の、液酸配列と欠失分析。」、ジーン89.61〜67゜表1  種々の基質に対するクローン化セルラーゼの活性celA celB cel c celD celEセルロース 466 54 21 4929 1256 アピセル 196 1.4 ’0.9 179 50無定形+ルo−ス 187 4 6.2 20 812 NDキノラン 0 0 0 466 124リケナ ノ 136000 ND ND 14312 NDpNPG 0 0 0 0  0 pNPCO1,3016980 MUG ND ND ND OND MUG ND Nll ND 944 150粗細胞溶解物を調製して「方法」 に記載したごとき酵素活性の測定に用いた。与えられた値は少な(とも3つのア ッセイの代表であり、r+mol生成物(放出された還元糖またはp−ニトロフ ェノール)min−’(tagプロティン)−1で表わされる。YAGUE, E., Beguin and Oberth 1990, “Cell Clostridium thermocellum cellulase encoding cellulase Liquid acid sequence and deletion analysis of the cell gene. ”, Gene 89.61-67゜Table 1 Activity of cloned cellulase against various substrates celA celB cel c celD celE Cellulose 466 54 21 4929 1256 Apicel 196 1.4'0.9 179 50 amorphous + o-rus 187 4 6.2 20 812 ND Quinolane 0 0 0 466 124 Rikena ノ 136000 ND ND 14312 NDpNPG 0 0 0 0 0 pNPCO1, 3016980 MUG ND ND ND OND "Method" by preparing MUG ND Nll ND 944 150 crude cell lysate It was used to measure enzyme activity as described in . The given values are small (all three The r+mol product (released reducing sugars or p-nitrophs) phenol)min-'(tag protein)-1.

表2 天然の植物材料の加水分解速度におよぼすcelAおよびcelD酵素お よび加水分解相対速度 コントロール 0056 pNX−tacキシラナーゼ 1.07CelAおよびCe1D酵素十 植物繊維の加水分解速度を還元糖の生成を、レバー(1972)の方法によりア ッセイすることにより測定した。加水分解反応をセツリア茎を用い40℃で2日 間行ない、インビボ消化率64.7%を達成した。Table 2 Effects of celA and celD enzymes on the hydrolysis rate of natural plant materials and relative rate of hydrolysis Control 0056 pNX-tac xylanase 1.07CelA and Ce1D enzymes The rate of hydrolysis of plant fibers and the production of reducing sugars were calculated using the method of Lever (1972). It was measured by assay. Hydrolysis reaction was carried out using Setulia stems at 40℃ for 2 days. In time, an in vivo digestibility of 64.7% was achieved.

elE (ρCNP5) 1: 0EKI’ EK OEK X Fig、 1. Ce1DおよびCal Eの制限酵素地図八BCABC Fig、3 サウザーン・ブOント分析による3種のセルラーゼcDNA挿入の りOスーハイブリダイゼーションcelA(A)、celB(B)およびcel c(C)を含むプラスミドをEcoRlおよびXho I (cD N Aクロ ーニング・ブイト)で切断し、7ガロース・ゲル1%(W/V)上で分画した。elE (ρCNP5) 1: 0EKI’ EK OEK X Fig, 1. Restriction enzyme map of Ce1D and CalE 8BCABC Fig. 3. Three types of cellulase cDNA insertions by Southern Bount analysis O-subhybridization celA (A), celB (B) and cel The plasmid containing c(C) was incubated with EcoRl and XhoI (cDNA clone). cutting tube) and fractionated on a 7-gallose gel 1% (W/V).

3゛−域一欠失cDNAりO−ンから生じたグイオキシゲニン−ラベル化RNA プローブをハイブリッド化に用いた ceIA’プローブ、左プロット;cel c’プO−ブ、右ブOット。大きい矢印はcDNA挿入がハイブリッド化された ことを示す。小さい矢印で示されたバンドはRNAプO−ブがベクターからの配 列の一部を含んでいるのでハイブリッド化されたりO−ニング・ベクターである 。余白部の数字はkb中の分子マーカー(λDNAのBStEII片)の大きさ を示す。Guioxygenin-labeled RNA generated from 3'-region deletion cDNA or O-on ceIA’ probe used for hybridization, left plot; cel c'p-o-b, right b-o-b. Large arrow indicates hybridized cDNA insert Show that. The band indicated by the small arrow indicates that the RNA probe is located from the vector. It is a hybridized or O-ning vector because it contains part of the column. . The numbers in the margin indicate the size of the molecular marker (BStEII piece of λDNA) in kb. shows.

Fig、4 リケナンおよびラミナリンに対するcelD酵素活性のコンゴ−・ レッド・ステイニング・アッセイ。粗酵素抽出物2ulを「方法」において記載 したごとくリナケンまたはラミナリンを含むアガロース・プレート中に挿入した ウェルに入れた。39℃で2時間インキュベートした後、コンゴ−・レッドで着 色した。Fig. 4 Congo-specific celD enzyme activity towards lichenan and laminarin Red staining assay. 2ul of crude enzyme extract is described in "Methods" The cells were then inserted into an agarose plate containing Rinaken or Laminarin. I put it in the well. After incubating for 2 hours at 39°C, stain with Congo red. It was colored.

基質の加水分解は、ウェル周囲の赤い背景に黄色の光軸により示される。Substrate hydrolysis is indicated by a yellow beam on a red background around the well.

Fig、5 セルロース化合物のcelD酵素により加水分解された生成物の分 析。Fig. 5. Product fraction of cellulose compounds hydrolyzed by celD enzyme Analysis.

(a)粗細胞すゼートをイー・コリ停泊プラスミドpcNP4.1から調製し、 低分子量化合物をセントリコン−10チユーブ(7ミコン)を用いるスピン−ダ イアリシスにより除去した。この酵素調製をセロデキストリン:(セロトリオー ス(G3)、セロテトラオース(G4)およびセロペンタオース(G、)各2飼 gml−’)または1%(W/V)アビセル(C)と共に「方法」に述べるごと くインキュベートした。セロデキストリンの部分加水分解を中間生成物を説明す るために示しである。加水分解生成物をTLCプレート上にそれらのRf値で示 した。標準セロデキストリン(S)を右端に、グルコース(G1)、セロビオー ス(G、)、G、およびG4をそれぞれ示した。(b)セロテトラオースに対す るcelD酵素の触媒モードの説明。(a) crude cell susate was prepared from E. coli anchored plasmid pcNP4.1; Spinner using Centricon-10 tubes (7 microns) for low molecular weight compounds It was removed by iris. Add this enzyme preparation to cellodextrin: (cellotriol) (G3), cellotetraose (G4) and cellopentaose (G,) gml-’) or 1% (W/V) Avicel (C) as described in Methods. Incubated thoroughly. Describe the intermediate products of partial hydrolysis of cellodextrin. This is shown to help you understand. The hydrolysis products are shown on the TLC plate by their Rf values. did. Standard cellodextrin (S) is on the right, glucose (G1), cellobiol (G,), G, and G4 are shown, respectively. (b) For cellotetraose Description of the catalytic mode of the celD enzyme.

生成物の分析。(a)粗細胞すゼートを組替プラスミド(celA%celBお よびcelc)停泊イー・コリから調製し、セントリコン−10チユーブ(7ミ コン)を用いたスピン−ダイアリシスにより小さい分子を除去した。酵素調製物 をセロデキストリン(2mf属J−1)、セロトリオース(Gs)、セロテトラ オース(G4)およびセロペンタオース(G、)と共に、または1%(w/v) 7ビセル(C)と共に「方法」に記載のごとくしてインキュベートした。生成物 をTLCにより固定した。celA酵素によるセロデキストリンの完全な加水分 解およびcelBおよびcelc酵素による部分加水分解を示しである。標準セ ロデキストリン(S)を右端に示した。(b)セロテトラオースに対する3種の クローン化酵素の触媒モードの説明。Product analysis. (a) Crude cell sate was transformed into a recombinant plasmid (celA%celB and Centricon-10 tubes (7 mm) Small molecules were removed by spin-dialysis using (Con). enzyme preparation cellodextrin (2mf genus J-1), cellotriose (Gs), cellotetra ose (G4) and seropentaose (G, ) or 1% (w/v) 7 Bicell (C) as described in Methods. product was fixed by TLC. Complete hydrolysis of cellodextrin by celA enzyme Figure 2 shows the solution and partial hydrolysis by celB and celc enzymes. standard Lodextrin (S) is shown on the far right. (b) Three types for cellotetraose Description of the catalytic mode of the cloned enzyme.

pH H Flg、7 組替セルラーゼの活性に及ぼすpHの影響セルラーゼ・アッセイを 1%7ビセルを含む50mMクエン!t!Na塩(pH4−7)中、または25 mklリスーC1150mM NaC1(pH7,5−9,5)中で40’C1 22時間行った。pH H Flg, 7 Effect of pH on the activity of recombinant cellulase Cellulase assay 50mM citric acid containing 1% 7 Bicell! T! in Na salt (pH 4-7) or 25 mkl Lithium C11 40'C1 in 50mM NaCl (pH 7,5-9,5) I went for 22 hours.

温度[”C] 温度[”C] で22時間行った。Temperature [”C] Temperature [”C] I went there for 22 hours.

pH5・−1−・; pH6−〇− 待時 間lg、9 クローン化calA酵素によるセルラーゼ加水分解の経過1%アビ セルを含む50mM−クエン酸Na塩(pH6,0)中、39℃でセルラーゼの 加水分解を行った。celA酵素(+ 12+1)を最終容量500+fの反応 物に加えた。pH5・-1-・; pH6-〇- Waiting time Between lg and 9. Time course of cellulase hydrolysis by cloned calA enzyme. Cellulase was incubated at 39°C in 50mM Na citrate (pH 6,0) containing cells. Hydrolysis was performed. celA enzyme (+12+1) was reacted with a final volume of 500+f. Added to things.

F ig、 10 りO−ン化celD酵素によるセルラーゼ加水分解の経過1 %7ビセルを含む50mM−クエン酸Na塩(pH6,0)中、39℃でセルラ ーゼの加水分解を行った。celD酵素(1−+2p1)を最終容量500+A ’の反応物に加えた。F ig, 10 Process of cellulase hydrolysis by turned-on celD enzyme 1 Cellular cells were grown at 39°C in 50mM Na citrate (pH 6,0) containing 7% Bicelle. hydrolysis of the enzyme was carried out. celD enzyme (1-+2p1) to a final volume of 500+A ’ was added to the reaction mixture.

O 2,5μm6.0μ+ 25#L+ 2−5μm25μm各 各 酵素 フェノタイプ 7ビセル、CB゛セルロース結合。O 2.5μm 6.0μ+ 25#L+ 2-5μm 25μm each each enzyme Phenotype 7 Bicell, CB゛cellulose binding.

4081 M入咳v^蟻AACTCGAG3.9Kb (資) β−ガラクトシグーゼα−ペプチドのN−ターミナル3597ミノ駿触媒セルラ ーゼ・ドメイン性バクテリアからのエンドグルカナーゼのみを含む)a触媒ドメ インのそれぞれを分離する、セリン−、スレオニン−およびプロ Oリン−リッチ・リンカ−配列 m ’M’T?腎7jkXXVnA’Cu=”)”Dl”H4F、”2tLt: UN(D:Jk*ニジ−ターミナル・ドメインとの限定された同一性を示す。4081 M cough v^AntAACTCGAG3.9Kb (Capital) β-galactosigase α-peptide N-terminal 3597 Minoshun Catalyst Cellular a catalytic domain (containing only endoglucanases from bacteria) Separating each of the serine, threonine, and protein O-phosphorus-rich linker sequence m’M’T? Kidney 7jkXXVnA’Cu=”)”Dl”H4F,”2tLt: UN(D:Jk* indicates limited identity with the terminal domain.

’−−AT−リッチ3°非翻訳配列およびポリへ転写り−ミネーターFigur e 14・ ネオカリマスティクス・バトリノフルムcelDヌクレオチド配列 の特性e@LD domL/2 翻訳された配列配列ffi!!11むo 24 00 Figure153゜ ceLD市m112翻訳された配列 FigureIsコ。’--AT-rich 3° untranslated sequence and transcribed into poly-minator Figur e14. Neocallimastyscus batholinoflume celD nucleotide sequence Characteristics of e@LD domL/2 translated sequence sequence ffi! ! 11mm o 24 00 Figure153゜ ceLD city m112 translated sequence FigureIsco.

ceLD6−12翻訳された配列 Figure 15*。ceLD6-12 translated sequence Figure 15*.

ceLD戊eL / 2翻訳された配列Figure 15;a。ceLD戊eL / 2 translated sequence Figure 15; a.

cwlDあm112翻訳された配列 配列範囲 1 tQ 14)7 Figure 15b。cwlDam112 translated sequence Array range 1 tQ 14) 7 Figure 15b.

FiHurc 1513 C丁GTCCGTCAACAAAAGAGAACTTCTCGTCA丁^丁丁A CTGTCrCAGATCAC’rTTkAGGAA丁S V RQ Q K  RT S G M X T V S D HF K EGGGCCAAAGAA GCTrにGにGTATTCG’TAACCTTrA丁cAAGTrcCTTr GA^CGCCGAAGGrTWAKQにtJGIcNLYEVALNAEにG GCAAA(:TACTにGTGTTGCTGA丁GTCACCrTATTAG AτGTTTACACAACTCCAAAGGGτ丁%4QSSCVADVTL LDVYTTP)CG6917 pNX−Tac中の変成キシラナーゼcDNA の配列国際調査報告 1−−186 PCT/AU931011307 一−−−−1w−自−N。FiHurc 1513 C DingGTCCGTCAACAAAGAGAGAACTTCTCGTCADing^DingDingA CTGTCrCAGATCAC’rTTkAGGAADING S V RQ Q K RT S G M X T V S D HF K EGGGCCAAAGAA GCTr to GGTATTCG'TAACCTTTrAdingcAAGTrcCTTr GA^CGCCGAAGGrTWAKQ to tJGIcNLYEVALNAE to G GCAAA(:TACTGTGTTGCTGAdingGTCACCrTATTAG AτGTTTACAACAACTCCAAAGGGτding%4QSSCVADVTL LDVYTTP) CG6917 denatured xylanase cDNA in pNX-Tac International Sequence Search Report 1--186 PCT/AU931011307 1---1w-self-N.

国際調査報告 FCr/AU53心! Fo+mPCT/L3&?l0(−一山aemahcc+Xjuly1mlce p17+hフロントページの続き (51) Int、 C1,6識別記号 庁内整理番号Cl2N 9/42 8 827−4B //(C12N 15109 ZNA C12R1:01) (C12N 1/21 C12R1:19) (C12N 9/42 C12R1:19) (81)指定回 EP(AT、BE、CH,DE。International investigation report FCr/AU53 hearts! Fo+mPCT/L3&? l0(-Ilsan aemahcc+Xjuly1mlce Continuation of p17+h front page (51) Int, C1,6 identification symbol Internal office reference number Cl2N 9/42 8 827-4B //(C12N 15109 ZNA C12R1:01) (C12N 1/21 C12R1:19) (C12N 9/42 C12R1:19) (81) Specified times EP (AT, BE, CH, DE.

DK、ES、FR,GB、GR,IE、IT、LU、MC,NL、PT、SE) 、0A(BF、BJ、CF、CG、 CI、 CM、 GA、 GN、 ML、  MR,NE、SN。DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE) , 0A (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN.

TD、TG)、AT、AU、BB、BG、BR,BY。TD, TG), AT, AU, BB, BG, BR, BY.

CA、CH,CZ、DE、DK、ES、FI、GB、HU、JP、KP、KR, KZ、LK、LU、MG、MN、MW、NL、NO,NZ、 PL、PT、 R O,RU。CA, CH, CZ, DE, DK, ES, FI, GB, HU, JP, KP, KR, KZ, LK, LU, MG, MN, MW, NL, NO, NZ, PL, PT, R O, R.U.

SD、SE、SK、UA、US、VN I C12R1:01) (72)発明者 オルピン、コリン・ジョージイギリス、シーと−24ニスエフ 、ケンブリッジ、デュックスフオード、ペーターズフィールド・ロード12番 (72)発明者 アイルワード、ジェームス・ハリソンオーストラリア連邦40 67クイーンズランド、ブリスベーン、セント・ルシア、カーモディー・ロード 6旙 (72)発明者 ゴビウス、カリ・ステイーブンオーストラリア連邦4076ク イーンズランド、ブリスベーン、ワコール、ウォーターフォード・ロード346 番SD, SE, SK, UA, US, VN I C12R1:01) (72) Inventor Olpin, Colin George UK, Sea and -24 Nisef , 12 Petersfield Road, Duxford, Cambridge (72) Inventor Aylward, James Harrison Commonwealth of Australia 40 67 Queensland, Brisbane, St Lucia, Carmody Road 6am (72) Inventor: Gobius, Kari Stevens Commonwealth of Australia 4076 346 Waterford Road, Wacoal, Eensland, Brisbane number

Claims (37)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.以下の工程: (i)嫌気性前胃菌類の培養; (ii)工程(i)における培養物から全RNAを単離する工程;(iii)工 程(ii)の全RNAからポリAmRNAを単請する工程;(iv)cDNA発 現ライブラリーを構成する工程;(v)λZAP、λZAPIIまたは類似の性 質を有するベクター類から選択されるバクテリオファージ発現ベクターにcDN A類を連結する工程;(vi)セルラーゼ加水分解物を検出することによるセル ラーゼを含む培地中でセルラーゼ陽性組換えクローン類をスクリーニングする工 程;および(vii)セルラーゼ陽性組換えクローン類を精製する工程。 を含む嫌気性前胃菌類からのセルラーゼ・クローンのクローニング方法。1. The following steps: (i) Culture of anaerobic forestomach fungi; (ii) isolating total RNA from the culture in step (i); (iii) (ii) obtaining polyA mRNA from total RNA; (iv) generating cDNA; constructing the current library; (v) λZAP, λZAPII or similar cDNA into a bacteriophage expression vector selected from vectors with high quality. Step of linking group A; (vi) cells by detecting cellulase hydrolyzate Techniques for screening cellulase-positive recombinant clones in a medium containing cellulase and (vii) purifying cellulase-positive recombinant clones. A method for cloning cellulase clones from anaerobic proventriculus fungi. 2.発現ベクターがλZAPIIである請求項1記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the expression vector is λZAPII. 3.酸素加水分解の検出をカラー・インジケーターであるコンゴー・レッドを用 いて行う請求項1記載の方法。3. Detection of oxygen hydrolysis using a color indicator, Congo Red. 2. The method according to claim 1, wherein the method is carried out by: 4.セルラーゼ陽性クローンの製造後、このクローンヘのcDNAの挿入を補助 ファージを用いてpブルースクリプトSK(−)に切除する請求項1に記載の方 法。4. After producing a cellulase-positive clone, assist in inserting cDNA into this clone. The method according to claim 1, wherein the pBluescript SK(-) is excised using a phage. Law. 5.補助ファージがR408補助ファージである請求項4記載の方法。5. 5. The method of claim 4, wherein the auxiliary phage is R408 auxiliary phage. 6.請求項1の方法によって製造したセルラーゼ陽性組換えクローン。6. A cellulase-positive recombinant clone produced by the method of claim 1. 7.N.パトリシアルムから誘導される、イー・コリ中の生物学的に作用するセ ルラーゼを製造する性質を有するcDNAを含む組換えセルラーゼ・クローン。7. N. Biologically active cells in E. coli derived from Patriciarum A recombinant cellulase clone containing cDNA having the property of producing lulase. 8.オーストラリアン・ガバーンメント・アナリテイカル・ラボラトリーズに1 992年6月22日に受理番号N92/27543で寄託されたイー・コリ株X L1−Blue中の組換えセルラーゼクローンpCNP4.1。8. Australian Government Analytical Laboratories 1 E. coli strain X deposited on June 22, 992 under accession number N92/27543 Recombinant cellulase clone pCNP4.1 in L1-Blue. 9.それに対してハイブリダイズすることのできるDNA配列を含む図13に示 すごときpCNP4.1セルラーゼcDNAに本質的に相当するDNAシークエ ンス。9. 13 containing a DNA sequence that can hybridize thereto. A DNA sequence essentially corresponding to the amazing pCNP4.1 cellulase cDNA nce. 10.図15に示すごとき本質的にpCNP4.1セルラーゼのアミノ酸配列を 含むポリペプタイド。10. Essentially the amino acid sequence of pCNP4.1 cellulase as shown in Figure 15. containing polypeptides. 11.請求項6の組換えセルラーゼ・クローンから製造されるセルラーゼ。11. A cellulase produced from the recombinant cellulase clone of claim 6. 12.請求項7の組換えセルラーゼ・クローンから製造されるセルラーゼ。12. A cellulase produced from the recombinant cellulase clone of claim 7. 13.イー・コリ宿主細胞に含まれ、結晶性および無定型セルローズおよび他の セルローズ性基質を有する組換えセルラーゼcDNA構造から製造されるcel A酵素。13. E. coli host cells contain crystalline and amorphous cellulose and other cel produced from recombinant cellulase cDNA constructs with cellulose substrates A enzyme. 14.エンドグルカナーゼ、セロビオヒドロラーゼおよびキシラナーゼとしての 活性を有する多機能セルラーゼであるcelD酵素。14. as endoglucanases, cellobiohydrolases and xylanases The celD enzyme is a multifunctional cellulase with activity. 15.適当な発現宿主においてセルラーゼ活性を有するポリペプチドの発現を方 向づけることのできる規則性領域に操作可能に結合した請求項9記載のDNA配 列を含むDNA構造。15. Expression of polypeptides with cellulase activity in suitable expression hosts 10. A DNA sequence according to claim 9 operably linked to a region of regularity that can be directed. DNA structure containing columns. 16.請求項15のセルラーゼ構造を備えた菌類のセルラーゼを発現することの できる形質転換された微生物宿主。16. Expressing a fungal cellulase comprising the cellulase structure of claim 15. transformed microbial host. 17.請求項16の徴生物宿主を用いる発現によって製造されたセルラーゼ活性 を有するポリペプチド。17. Cellulase activity produced by expression using the symptomatic organism host of claim 16. A polypeptide having 18.請求項17のポリペプチドから誘導されるアミノ酸配列を含むポリペプチ ド。18. A polypeptide comprising an amino acid sequence derived from the polypeptide of claim 17 Do. 19.1993年6月22日にオーストラリアン・ガバーンメント・アナリテイ カル・ラボラトリーズに受理番号N93/28000で寄託されたイー・コリX L1−Blueに含まれるプラスミドpCNP1。19. Australian Government Analysis 22 June 1993 E. coli X deposited with Cal Laboratories under accession number N93/28000. Plasmid pCNP1 contained in L1-Blue. 20.官能性ネオカリマステイクス・セルラーゼをコード化する単離cDNA分 子。20. Isolated cDNA Encoding a Functional Neocallimasteix Cellulase Child. 21.官能性ネオカリマステイタス・パトリシアルム・セルラーゼをコード化す る単離cDNA分子。21. Encoding the sensuality Neocalimastatus patriciarum cellulase An isolated cDNA molecule. 22.適切な宿主においてセルラーゼ活性を有するポリペプチドの発現を方向づ けることのできる規則性領域に操作可能に結合されるcelA cDNAを含む DNA構造。22. Directing the expression of a polypeptide with cellulase activity in a suitable host Contains the celA cDNA operably linked to a regular region that can be DNA structure. 23.エンドグルカナーゼ、セロビォヒドロラーゼ、およびキシラナーゼ活性を それぞれ有する3種の触媒的に活性なドメインに対するコードに切断され得るc clD cDNA。23. Endoglucanase, cellobiohydrolase, and xylanase activities c that can be cleaved into codes for three catalytically active domains, each having clD cDNA. 24.それに対しハイブリダイズするセルラーゼcDNAを含む図2に示された 制限地図を有するce1A cDNA。24. shown in Figure 2 containing the cellulase cDNA that hybridizes to it. ce1A cDNA with restriction map. 25.それに対しハイブリダイズしているセルラーゼcDNAを含む図2に記載 の制限地図を有するcclB cDNA。25. shown in Figure 2 containing the cellulase cDNA hybridized to it. cclB cDNA with a restriction map of 26.それに対しハイブリダイズしているセルラーゼcDNAを含む図2に記載 の制限地図を有するcelC cDNA。26. shown in Figure 2 containing the cellulase cDNA hybridized to it. celC cDNA with a restriction map of 27.それに対しハイブリダイズしているセルラーゼcDNAを含む図1に記載 の制限地図を有するcelD cDNA。27. shown in Figure 1 containing the cellulase cDNA hybridized to it. celD cDNA with a restriction map of 28.それに対しハイブリダイズしているセルラーゼcDNAを含む図1に記載 の制限地図を有するcelE cDNA。28. shown in Figure 1 containing the cellulase cDNA hybridized to it. celE cDNA with a restriction map of 29.図12に示された制限地図を有するcelD cDNAの欠失突然変異株 。29. Deletion mutant strain of celD cDNA with the restriction map shown in Figure 12 . 30.(i)イー・コリ宿主細胞に含まれ、結晶性および無定型セルローズおよ び他のセルローズ基質に対し活性を有する組換えセルラーゼ・クローンから製造 されるcelA酸素;および (ii)エンドグルカナーゼ、セロビオヒドロラーゼ、およびキシラナーゼ活性 をそれぞれ有する3種類の触媒的に活性なドメインに対するコードに切断されう るcelD酵素 を含む酵素組成物。30. (i) Crystalline and amorphous cellulose and Produced from recombinant cellulase clones with activity on cellulose and other cellulose substrates celA oxygen; and (ii) endoglucanase, cellobiohydrolase, and xylanase activities is cleaved into codes for three catalytically active domains, each with celD enzyme An enzyme composition comprising. 31.イー・コリ中のN.パトリシアルムから誘導される組換えセルラーゼとイ ー・コリ中のN.パトリシアルムから誘導される組換えキシラナーゼとの組み合 わせ。31. N. in E.C. Recombinant cellulase derived from Patriciarum and - N. in Cori. Combination with recombinant xylanase derived from Patriciarum Let me. 32.(i)イー・コリ宿主細胞に含まれ、結晶性および無定型セルローズおよ び他のセルローズ基質に対し活性を有する組換えセルラーゼ・クローンから製造 されるce1A酸素; (ii)エンドグルカナーゼ、セロビオヒドロラーゼ、およびキシラナーゼ活性 をそれぞれ有する3種類の触媒的に活性なドメインに対するコードに切断されう るcelD酵素;および (iii)図16および17に示されるごとき本質的にpNX Tacによりコ ード化されたキシラナーゼ酵素 を含む酵素組成物。32. (i) Crystalline and amorphous cellulose and Produced from recombinant cellulase clones with activity on cellulose and other cellulose substrates ce1A oxygen; (ii) endoglucanase, cellobiohydrolase, and xylanase activities is cleaved into codes for three catalytically active domains, each with celD enzyme; and (iii) Coated essentially by pNX Tac as shown in Figures 16 and 17. encoded xylanase enzyme An enzyme composition comprising. 33.(i)エンドグルカナーゼ、セロビオヒドロラーゼ、およびキシラナーゼ 活性をそれぞれ有する3種類の触媒的に活性なドメインに対するコードに切断さ れうるcelD酵素;および (ii)図16および17に示されるごとき本質的にpNX Tacによりコー ド化されたキシラナーゼ酵素 を含む酵素組成物。33. (i) Endoglucanases, cellobiohydrolases, and xylanases The code is cleaved into three catalytically active domains, each with its own activity. a celD enzyme that can be used; and (ii) coded essentially by pNX Tac as shown in Figures 16 and 17; xylanase enzyme An enzyme composition comprising. 34.(i)イー・コリ宿主細胞に含まれ結晶性および無定型セルローズおよび 他のセルローズ基質に対し活性を有する組換えセルラーゼ・クローンから製造さ れるcelA酵素;および (ii)図16および17に示されるごとき本質的にpNX Tacによりコー ド化されたキシラナーゼ酵素 を含む酵素組成物。34. (i) Crystalline and amorphous cellulose contained in E. coli host cells and Manufactured from recombinant cellulase clones with activity on other cellulose substrates. celA enzyme; and (ii) coded essentially by pNX Tac as shown in Figures 16 and 17; xylanase enzyme An enzyme composition comprising. 35.請求項23のcellD cDNAから誘導されるポリペプタイド。35. A polypeptide derived from the cellD cDNA of claim 23. 36.請求項24のcelA cDNAから誘導されるポリペプタイド。36. A polypeptide derived from the celA cDNA of claim 24. 37.請求項27のoelD cDNAから誘導されるポリペプタイド。37. A polypeptide derived from the oelD cDNA of claim 27.
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