【発明の詳細な説明】
改変クチナーゼ、DNA、ベクター及び宿主技術分野
本発明は一般に、脂肪分解酵素の分野に関する。本発明はとりわけ、組換えD
NA技術により改変した脂肪分解酵素、その産生方法、及び特に酵素洗剤組成物
でのその使用に関する。背景及び従来技術
脂肪分解酵素は、トリグリセリドを遊離脂肪酸やジグリセリド、モノグリセリ
ド、場合によってはグリセロールに加水分解できる酵素である。前記酵素は更に
、より複雑なエステル(例えば植物のクチン層又は皮脂)を分解し得る。脂肪分
解酵素は、業界ではトリグリセリドのエステル交換やエステル合成のような種々
の酵素法で使用されている。前記酵素は更に、洗剤製品の脂肪除去性を改善する
ために洗剤組成物で使用されている。
最も広範に使用されている脂肪分解酵素は、リパーゼ(EC3.1.1.3)
である。例えば、ヨーロッパ特許出願公開第258 068号及びヨーロッパ特
許出願公開第305 216号(共にNovo Nordisk)は共に、rD
NA技術による異種宿主微生物を介した真菌リ
パーゼの産生、特にThermomyces lanuginosus/Hum icola lanuginosa
に由来するリパーゼの産生を記載している。
ヨーロッパ特許出願公開第331 376号(Amano)は、Pseudom onas cepacia
由来のリパーゼのアミノ酸配列を含め、リパーゼ、並
びにそのrDNA技術による産生及び使用を記載している。rDNA技術により
産生されるリパーゼの別の例はWO−A−89/09263号やヨーロッパ特許
出願公開第218 272号(共にGist−Brocades)に記載されて
いる。リパーゼやその改変に関する刊行物が多数あるにもかかわらず、現在のと
ころ、Humicola lanuginosa由来のリパーゼだけが洗剤製品
用添加剤としてLipolase(登録商標)の商品名で広く市販されている。
リパーゼの特徴は界面で活性を示すことである。これは、完全に溶解した基質
よりも、界面又はミセルを形成した基質への酵素活性が遥かに高いことを意味し
ている。界面活性は、基質濃度が基質の臨界ミセル濃度(CMC)よりも高くな
って、界面が形成されたときに脂肪分解活性の急増となって表れる。実験では、
この現象を酵素活性対基質濃
度のグラフで非連続性として観察することができる。
リパーゼの界面での活性化機構は、リパーゼ分子のタンパク質構造のコンホー
メーション変化によって解明されてきた。遊離した未結合の状態では、らせん状
リッド(lid)が触媒結合部位を包囲している。脂質基質との結合時には、リッ
ドが移動して、触媒部位が露出する。らせん状リッドは、脂質界面と相互作用し
て、酵素を界面と結合した状態のままにするとも考えられている。
WO−A−92/05249号(Novo Nordisk)は、脂質接触領
域が改変された遺伝子工学的改変リパーゼ、特にHumicola lanug inosa
由来のリパーゼを開示している。脂質接触領域は本明細書では、活性
形のときにらせん状リッドにより覆われた表面と定義する。改変は、脂質接触領
域の1個以上のアミノ酸残基を欠失又は置換して、静電荷を増加させ、及び/又
は脂質接触領域の疎水性を減少させ、又は脂質接触領域の表面コンホーメーショ
ンを変えることからなる。これは、脂質接触領域の1個以上の陰電荷アミノ酸残
基を欠失させ、又はこれらの残基を中性又はより陽性電荷のアミノ酸で置換し及
び/又は脂質接触領域の1個以上の中性アミノ酸残基
を陽電荷アミノ酸で置換し、及び/又は脂質接触領域の1個以上の親水性アミノ
酸残基を欠失させ、又はこれらの残基を疎水性アミノ酸で置換することにより達
成される。
クチナーゼは、ろうエステル加水分解酵素の一種である(EC3.1.1.5
0)。これらの酵素は、植物で葉や茎の保護膜として生じるエステル化長鎖脂肪
酸/脂肪アルコール網状体のクチンを分解し得る。更には、前記酵素はある程度
の脂肪分解活性を有し、即ちトリグリセリドを加水分解し得る。従って、前記酵
素は、特殊なリパーゼとみなすことができる。しかしながら、クチナーゼは、リ
パーゼとは異なり実質的な界面での活性を示さない。
クチナーゼは、植物(例えば花粉)、細菌及び真菌のような多数の産生源から
得ることができる。クチナーゼは、その脂肪分解性のために、酵素洗剤組成物の
成分として提案されている。例えば、WO−A−88/09367号(Gene
ncor)は、界面活性剤と実質的に純粋な細菌クチナーゼ酵素とを組み合わせ
た効果的な洗浄組成物の製造を提案している。グラム陰性菌Pseudomon as putida
ATCC 53552から得たクチナーゼを含む洗剤組成
物が開示されている。しかしながら、
より最近のヨーロッパ特許出願公開第476 915号(Clorox)では、
従来の方法を使用した場合、リパーゼと称する前記酵素は織物の油汚れ除去に対
して他のリパーゼほどの効果はないと開示されている。
最近、Fusarium solani pisi由来のクチナーゼの三次元
構造が解明された(Martinez等(1992)Nature 356,6
15−618)。このクチナーゼが触媒結合部位を覆うらせん状リッドを持たな
いことが知見された。その代わり、活性部位のセリン残基が溶媒とアクセスし得
るように思える。これらの知見は、リパーゼの界面での活性化機構に関する現在
の理論を確定するように思える。
Fusarium solani pisi由来のクチナーゼ遺伝子はクロー
ニングされ、配列決定されている(Ettinger等(1987)Bioch
emistry 26,7883−7892)。WO−A−90/09446号
(Plant Genetics Systems)は、E.coliでの前記
遺伝子のクローニングや産生を記載している。クチナーゼは、クチナーゼと基質
との界面の存在下及び不在下で、水性及び非水性媒質中のエ
ステルの合成や加水分解を効果的に触媒し得る。その一般的な安定性に基づき、
このクチナーゼを使用して、洗濯洗剤のような洗浄剤や、化粧品組成物やシャン
プーのような他の特定の脂肪溶解製剤を製造することができる。経済的に可能な
酵素産生方法も、クチナーゼを含む特定の酵素洗剤組成物も開示されていない。
この特徴のため、即ち界面での活性がないために、本明細書中ではクチナーゼ
を、実質的に界面で活性を示さない脂肪分解酵素と定義する。従って、クチナー
ゼは、触媒結合部位を覆うらせん状リッドを持たない点が従来のリパーゼと異な
る。
前述したように、現在のところ、Humicola lanuginosa由
来のリパーゼだけが洗剤製品用添加剤としてLipolase(登録商標)の商
品名で広く市販されている。Henrik Malmosは、Chemistr
y and Industry 1990,183−186ページに記載する論
文で、洗濯プロセス中のリパーゼ活性は一般に低く、Lipolase(登録商
標)も例外でないことは周知であると指摘している。乾燥プロセス中に、織物の
含水率が低下すると、酵素は活性を取り
戻し、脂肪汚れは加水分解される。次の洗濯サイクル中に、加水分解された物質
が除去される。これで、リパーゼ作用が1回目の洗濯サイクルの後は低いのに、
以後のサイクルで有意となる理由の説明もつく。従って、洗濯プロセス中に有意
な活性を示す脂肪分解酵素が更に必要である。
クチナーゼ、特にFusarium solani pisi由来のクチナー
ゼが明らかな洗濯中(in-the-wash)作用を示すことが知見された。しかしなが
ら、洗濯中脂肪分解活性の改善されたクチナーゼやこのような酵素の産生方法が
更に必要である。
本発明の目的は、性能、特に洗濯中脂肪分解活性を改善するように改変された
クチナーゼを提供することである。
驚くべきことに、真核生物クチナーゼ酵素、特にFusarium sola ni pisi
、Colletotrichum capsici、Colle totrichum gloeosporiodes
、及びMagnaport he grisea
由来のクチナーゼの脂肪分解活性が、酵素表面の疎水性が増
すようにアミノ酸配列を改変することにより改善され得ることが知見された。発明の定義
酵素表面の疎水性が増すようにアミノ酸配列を改変した親クチナーゼのクチナ
ーゼ変異体。好ましくは酵素表面の疎水性を増して、拡大された脂質接触領域を
形成した。発明の説明
本発明は、クチナーゼ酵素の変異体に関する。前述したように、クチナーゼは
、植物(例えば花粉)、細菌及び真菌のような多数の産生源から得ることができ
る。親クチナーゼとして、即ち組換えDNA技術による改変のための本発明の出
発材料として使用すべきクチナーゼは、真核生物クチナーゼの群の中から選択す
る。真核生物クチナーゼは、植物(例えば花粉)又は真菌のような種々の産生源
から得ることができる。
(真核生物)真菌クチナーゼの群は、葉特異性及び茎特異性と特異性の異なる
2つのファミリーからなるように思える。葉特異性クチナーゼは、酸性又は中性
pH最適値を有する傾向にあり、茎特異性クチナーゼはアルカリ性pH最適値を
有する傾向にある。アルカリ性pH最適値を有するクチナーゼは、ヘビィーデュ
ーティ織物粉末/液体洗剤のようなアルカリ性ビルダー入り洗剤組成物での使用
により適し、酸性又は中性pH最適値を有するクチナーゼは、
ライトデューティ製品又はリンスコンディショナーだけでなく、工業洗浄製品に
より適している。
以下の表Iに、4種の異なる茎特異性クチナーゼとそのpH最適値を示す。
表I 茎特異性クチナーゼの例
pH最適値
Fusarium solani pisi 9
Fusarium roseum culmorum 10
Rhizoctonia solani 8.5
Alternaria brassicicola(PNBase I) 9
野生型Fusarium solani pisiから誘導され得るクチナー
ゼ(Ettinger等,1987)が本発明で特に好ましい。このクチナーゼ
は、特定の洗剤組成物で使用すると明白な“洗濯中”作用を示す。
アミノ酸配列がFusarium solani pisi由来のクチナーゼ
と高度の相同性を示すクチナーゼも、親クチナーゼ、即ち組換えDNA技術によ
る改変のための本発明の出発材料として適している。Colletotr ichum capsici
、Colletotrichum gloeosp oriodes
、及びMagnaporthe grisea由来のクチナーゼ
がその例である。図12にこれらのクチナーゼの部分アミノ酸配列を示す。高度
の相同性を示すことが知見され得る。
遺伝子改変によるFusarium solani pisiクチナーゼの改
良に代わる方法として、(プロ)クチナーゼをコードするFusarium s olanipisi
、Colletotrichum capsici、Col letotrichum gloeosporiodes
、及びMagnapo rthe grisea
cDNAに由来する5’及び3’DNAプローブや、他の脂肪分解酵素の保存
配列を認識するプローブを用いて他の真核生物に由来するクチナーゼをコードす
る遺伝子情報を単離することができ、また必要とあればこれらのプローブを用い
、ポリメラーゼ連鎖反応、即ちPCR技術を使用してクチナーゼを産生する真核
細胞のメッセンジャーRNA(mRNA)由来のcDNAを増殖させることがで
きる(例えばWO−A−92/05249号参照)。このようにして得られたク
チナーゼコード化遺伝子を標準的な手順
に従ってE.coliにクローニングして発現した後に、クチナーゼの(脂肪)
汚れ除去性能を適切な条件下で試験する。このようにして、洗濯中性能の改善さ
れた前記クチナーゼの天然変異体を多数得ることができる。更には、これらの天
然クチナーゼの配列は、Fusarium solani pisiクチナーゼ
の別のタンパク質を製造するための優れた基礎となる。
“洗濯中”脂肪分解酵素の活性を決定する因子に関する新たな考えや、Fus arium solani pisi
クチナーゼの3D構造の細心の検査に基づ
いて、このクチナーゼ、また一般にクチナーゼの性能を組換えDNA技術で改善
するための幾つかの可能性を見出した。
クチナーゼは基本的にLipolase(登録商標)のようなリパーゼとは異
なるので、クチナーゼ/基質(脂質界面)間の相互作用は基質と結合し得る疎水
性領域のリッド開放や露出とは異なる原理に基づく(Brzozowski等(
1991)Nature 351,491−494)。
本発明は、クチナーゼ分子が凝集し始めるほど大きい疎水性領域を改変クチナ
ーゼの表面上に形成せずに基質との
相互作用を改善できるようにクチナーゼを改変できることを示している。疎水面
は、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン
、トリプトファン及びチロシンのような疎水性アミノ酸やメチオニン、量は少な
くなるがグルタミン酸、グルタミン及びヒスチジンを導入することにより拡大し
得る。但し、これらのアミノ酸の疎水性側鎖はクチナーゼの疎水性コアに埋封し
ないものとする。メチオニンは通常疎水性アミノ酸とみなさないが、特定位置で
取り込まれると、クチナーゼ分子表面の疎水性増加に効果的に作用し得る。
場合によっては、疎水性アミノ酸の他に帯電アミノ酸を導入して酵素の凝集を
回避することが有益であることが知見されている。驚くべきことに、リシンやア
ルギニンのような陽電荷アミノ酸はクチナーゼ分子の特定位置に取り込まれると
、疎水性表面積を拡大し得ることも判明した。これは、リシンやアルギニンに存
在するメチレン基がクチナーゼ分子内に埋封されない位置に制限されるからであ
る。リシン又はアルギニンを使用する利点は、メチレン基が露出して、脂質層と
相互作用し得る可能性がアミノ基又はイミド基により増大することである。
リシンやアルギニンは通常、疎水性アミノ酸とはみなされない。しかしながら
、これらの残基の側鎖を形成する原子は、脂質層と相互作用し得る多数の疎水性
原子を(メチレン部分中に)含んでいる。実際、リシン残基の疎水性部分の寸法
は、バリン残基の寸法に匹敵し得る。
クチナーゼの他の固有特性は陽電荷の導入により悪影響を受けるが、これは、
脂質層と相互作用するクチナーゼ分子の部分の表面又はこの部分に近い表面に相
殺(compensating)陰電荷を導入するか又は前記表面で陽電荷を欠失させること
により相殺され得る。
活性部位周辺のFusarium solani pisiクチナーゼ表面の
疎水性を検査すると、疎水性が最適でないことが分かる。この領域内のこの特定
アミノ酸を改良するために、残基をより嵩高い疎水性残基で置換すべきである。
脂質分解酵素の構造と機能との関係を更に理解するために、このような幾つか
の酵素の三次元(3D)構造を入念に研究した。これらの構造が文献に記載され
ていない場合は、構造を分子モデル化技術により誘導した。
Rhizomucor mieheiリパーゼの3D構
造は、X線結晶法により確定している(Brady等(1990)Nature
343,767−770,Brzozowski等(1991)Nature
351,491−494,Derewenda等(1992)Biochem
istry 31,1532−1541)。Ser−His−Aspプロテアー
ゼ様触媒トリアッド部位に属する活性部位Ser 144を短いらせん状リッド
(残基85−91)下に埋封する。活性部位Serが埋封されている構造を以下
では、酵素の“クローズド”コンホーメーションと称する。油−水界面での吸着
がらせん状リッドの移動と関係すると考えられている。この移動によって、活性
部位セリンは露出し、活性部位周辺の疎水性領域が増大する。“オープン”コン
ホーメーションは、油−水界面で吸着される活性化酵素に相当すると考えられる
。
真菌Rhizomucor mieheiリパーゼの“クローズド”形態のC
α−配位は、BrookhavenのProtein Data Bankに寄
託されている。綿密な計算法を使用して、Rhizomucor miehei
リパーゼの全タンパク質配位(主鎖及び側鎖)を生成した。S.Wodak等(
1989)Protein
Engineering 2,335−345に記載されている計算法を適用し
て、Rhizomucor mieheiリパーゼのおおよその出発モデルを作
成した。この方法は、SYBYL分子モデル化ソフトウエアパッケージ(TRI
POS associates,Inc.St.Louis,Missouri
)で実施される。その後、BIOSYM分子モデル化ソフトウエアパッケージ(
BIOSYM,San Diego,California)で実施されるよう
なエネルギー最小化(EM)や分子力学(MD)技術を適用してモデルを修正し
た。モデルのEM及びMD処理中に、知識をベースとするアプローチを適用した
。可能なエネルギー関数の詳細なエネルギー項(terms)や既知の構造基準につ
いて、モデルを同時に最適化した。モデル品質を、水素結合の数や品質、二次構
造要素での水素結合パターン、ペプチド単位の配向、主鎖二面角の値、芳香族基
の相互作用角及びキャビティー寸法のような基準により評価した。更には、不適
切に埋封された電荷、極端に露出した疎水性残基、及びジスルフィド架橋のエネ
ルギー的に好ましくない位置についてモデルを検査した。関係する側鎖ロータマ
ー(rotamers)は、Ponder
& Richardsロータマーライブラリーから選択した(Ponder等(
1987)J.Mol.Biol.193,775−791)。このライブラリ
ーからの特定側鎖ロータマーの最終的な選択は、前述したような構造基準の評価
を基準とした。MDを使用して、側鎖原子を所定位置にアニーリングした。既知
の構造特性との一貫性についてモデル構造を入念に検査し、EM及びMD計算に
より構造特性を最適化すると、Rhizomucor mieheiリパーゼの
確実な全原子モデルを形成することができる。Rhizomucor mieh ei
リパーゼの“オープン”コンホーメーションは、C10−トリグリセリドがリ
パーゼの活性部位に結合するMDコンピューターシミュレーションを適用して得
られた。文献に記載のオープン構造のコンホーメーション特性(Derewen
da等,Biochemistry(1992)31,1532−1541)と
入念に比較すると、このようにして得られた“オープン”コンホーメーションの
コンピューターモデルが本質的に同一であることが判明した。
真菌Rhizomucor mieheiリパーゼの既知の3D構造を出発点
とし、SYBYL分子モデル化ソフ
トウエアパッケージ(TRIPOS associates,Inc.St.L
ouis,Missouri)のCOMPOSERモジュールで実施されるよう
なルールベースの比較モデル化技術を適用して、Humicola langi nosa
リパーゼの“オープン”及び“クローズド”3D構造を得た。得られたHumicola langinosa
リパーゼモデルを、前述したのと同一の
計算手順で修正した。
真菌Rhizomucor mieheiリパーゼ及びHumicola l anginosa
リパーゼの三次元(3D)構造を比較して、基質の酵素上への
吸着に関与するリパーゼ分子の部分を同定した。
Fusarium solani pisiクチナーゼの既知の3D構造を出
発点とし、SYBYL分子モデル化ソフトウエアパッケージ(TRIPOS a
ssociates,Inc.St.Louis,Missouri)のCOM
POSERモジュールで実施されるようなルールベースの比較モデル化技術を適
用して、Colletotrichum gloeosporiodes由来の
クチナーゼの3D構造を得た。得られたColletotri chum gloeosporiodes
クチナーゼモデルを、前述したのと同
一の計算手順で修正した。
予期に反して、以下の表IIに示す脂肪分解酵素の三次元構造から、Fusar ium solani pisi
クチナーゼの残基116−120のCα−原子
を介する最小自乗適合(least-square fit)である特定ベクトル(a particular
vector which is the least-square fit through the Cα-atoms)を規定でき
ることが観察された。このベクトルは、基質との相互作用が生じる面と殆ど垂直
である。
起源の異なる数種の脂肪分解酵素の一次配列を比較すると、例えばFusar ium solani pisi
クチナーゼのアミノ酸残基116−120が機
能相同性の程度が高い領域に位置するように思えることが以下の表IIから分かる
。脂肪分解酵素のコンセンサス配列Gly−(His/Tyr)−Ser−X−
Glyを使用して整列し比較することができる。
従って、Fusarium solani pisiクチナーゼ分子のアミノ
酸残基116−120を介するベクトルを使用して、洗浄中活性の改善されたク
チナーゼを得るためにアミノ酸改変すべきクチナーゼ分子の部分を限定した。以
下の表IIIは、表IIに示す脂肪分解酵素について隣接するアミノ酸の構造を示す
。
本発明の一態様により、酵素表面の疎水性が増すようにアミノ酸配列を改変し
た、洗浄中脂肪分解活性の改善された改変クチナーゼ酵素を提供する。好ましく
は脂質接触領
域に隣接する酵素の表面の疎水性を増して、広い脂質接触領域を形成した。
1個以上のアミノ酸残基を、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プ
ロリン、フェニルアラニン、トリプトファン及びチロシン、メチオニン、グルタ
ミン酸、グルタミン及びヒスチジンからなる群の中から選択されるアミノ酸残基
で置換することにより、クチナーゼの表面疎水性を増すことができる。バリン、
ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、トリプトファン及びメチオニンが
好ましい。
表面疎水性を増すだけでなく、1個以上のリシン又はアルギニン残基を導入し
て1個以上の陽電荷を導入するようにアミノ酸配列を改変することが有利である
ことが知見された。
改変残基が、Fusarium solani pisiクチナーゼの残基1
16−120のCα−原子又は異なるクチナーゼの対応するCα−原子を介する
最小自乗適合であるベクトルと、該ベクトルに垂直で、残基117のCα−原子
又は異なるクチナーゼの対応するCα−原子を含んでいる面によって規定される
分子部分に位置することが
好ましい。
前述したように、Fusarium solani pisi由来のクチナー
ゼの三次元構造は文献に記載されている。この場合、どの改変が本発明の範囲内
の改変となるかは明白である。特定クチナーゼの三次元構造が判明していない場
合には、脂肪分解酵素のコンセンサス配列Gly−(His/Tyr)−Ser
−X−Glyによって誘導される既知配列のアミノ酸配列(図12参照)の整列
比較によって、本発明の範囲内で適切な改変を行うことが可能である。このプロ
セスでも分子モデル化技術を使用することが好ましい。
本発明に従って産生したクチナーゼ変異体は、洗剤又は洗浄組成物の一部分と
して使用すると酵素活性で利点を示し得る。特に、前記クチナーゼ変異体は、洗
濯プロセスの主サイクル中に改善された洗濯中性能を示すことが判明した。洗濯
プロセスの主サイクル中の洗濯中性能とは、酵素を含む洗剤組成物が、濃度、水
の硬度、温度に関しては通常の洗濯条件を用い、ヨーロッパタイプの自動洗濯機
により、1回の洗濯プロセスで汚れた織物からかなりの量の油汚れを除去できる
ことを意味する。市販されている従来の
脂肪分解酵素Lipolase(登録商標)(Novo Nordisk製)は
、同一の条件下で油汚れに対して有意な洗濯中作用を示すとは思えないことに留
意すべきである。
酵素の油汚れへの洗濯中作用は、以下のアッセイを用いて評価することができ
る。綿含量が10%未満の新しいポリエステル試験布を以下に示すような酵素非
含有洗剤製品を用いて予洗し、その後十分に濯ぐ。次いで、このような汚れてい
ない布にオリーブ油又は他の適切な加水分解可能な油しみをつける。各試験布(
重量約1g)を100mlのポリスチレンビン内の30mlの洗液でインキュベ
ートする。洗液は以下に示す洗剤製品を1g/l含んでいる。通常の30℃主洗
濯プログラムを用い、水を一杯に入れたMiele TMT洗濯機でビンを30
分間撹拌する。予め3LU/mlのクチナーゼ変異体を洗液に添加する。対照は
酵素を含んでいない。粉末洗剤の組成を以下に示す(重量%):
エトキシル化アルコール非イオン界面活性剤 9.5
硫酸ナトリウム 38.6
炭酸ナトリウム 40.4
ケイ酸ナトリウム(Na2O:Si2O=2.4) 7.3
水 4.2
非イオン界面活性剤としては、C12−C15エトキシル化アルコール10.5−
13EOを使用したが、エトキシル化アルコール非イオン界面活性剤の種類は広
範囲で変動し得る。
洗濯した後に、布を冷水で十分に濯ぎ、冷風式回転乾燥機で乾燥し、残留脂肪
量を評価する。これは幾つかの方法で実施することができる。通常の方法は、試
験布をSoxhlet抽出装置中、石油エーテルで抽出し、溶媒を留去してから
計量し、布の最初の脂肪量の分数としての残留脂肪分パーセンテージを決定する
ことである。
更に高感度の第2の方法では、臭素化オリーブ油を用いて、試験布を汚す(R
ichards,S.,Morris,M.A.及びArklay,T.H.(
1968),Textile Research Journal 38,10
5−107)。次いで、各試験布を100mlのポリスチレンビン内の30ml
の洗液でインキュベートする。次いで、通常の30℃主洗濯プログラムを用い、
水を一杯に入れた洗濯機で一連のビンを撹拌する。主洗濯の後、
試験布を冷水中で5秒間入念に濯ぐ。濯いだ直後に試験布を冷風式乾燥機で乾燥
する。乾燥後、X線蛍光スペクトル分析で布の臭素含量を測定して脂肪残量を決
定することができる。脂肪除去は、以下のように試験布に最初に存在していた量
のパーセンテージとして決定することができる。
前記式中、臭素bwは洗濯前の布上の臭素パーセンテージを示し、臭素awは洗濯後
の臭素パーセンテージを示す。
酵素活性の別の評価方法は、標準的な技術に従って460nmで反射率を測定
することからなる。
本発明では、改変、突然変異もしくは突然変異体酵素、又は酵素変異体は、突
然変異体遺伝子を発現している突然変異微生物によって産生された酵素を意味す
る。(サイレント突然変異のみを含むもの以外の)突然変異体遺伝子は、直接的
又は間接的に誘導され、1カ所以上の場所で対応する親酵素の配列と異なるアミ
ノ酸配列を有する酵素をコードする遺伝子を意味する。親酵素とは、対応する未
変化遺伝子の遺伝子産物を意味する。遺伝子のサイレント突然変異とは、遺伝子
のポリヌクレオチド配列で生じる変化又は
相違のうち、(コドン−アミノ酸関係での縮重(redundancy)のために)前記遺
伝子によってコードされる酵素のアミノ酸配列が変化しない場合を意味する。
突然変異体又は突然変異微生物とは、酵素に対する遺伝子が突然変異を起こし
た親微生物又はその子孫である微生物を意味する。微生物のこのような突然変異
は、(a)既に親微生物に存在している対応遺伝子(親遺伝子)を突然変異させ
るか、又は(b)他の起源から直接又は間接的に得た対応遺伝子を突然変異微生
物となるべき微生物に移入(導入)する(例えば遺伝子を突然変異させる)こと
により実施され得る。宿主微生物は、その突然変異体遺伝子又は他の起源の移入
遺伝子が一部分を構成している微生物である。一般に、宿主微生物は、株又は種
源又は血統が親微生物と同一であっても異なってもよい。
本発明は特に、WO−A−90/09446号(Plant Genetic
s Systems)に開示されているFusarium solani pi si
クチナーゼ、またColletotrichum capsici、Col letotrichum gloeosporiodes
、及びMagnapo rthe grisea
由来
のクチナーゼの突然変異体形態を提供する。これらのクチナーゼ変異体は、rD
NA技術で得た又は製造した遺伝子を含むrDNA改変微生物により産生され得
る。
Fusarium solani pisiクチナーゼの残基116−120
のCα−原子又は異なるクチナーゼの対応するCα−原子を介する最小自乗適合
であるベクトルと、該ベクトルに垂直で、残基117のCα−原子又は異なるク
チナーゼの対応するCα−原子を含んでいる面とによって規定される分子部分に
位置するアミノ酸残基が同定されると、同定した1つ以上の位置に適切なアミノ
酸を導入することにより、例えばFusarium solani pisiク
チナーゼ又はその相同体の配列に関する突然変異N712Kのように、アミノ酸
配列を改変することができる。
当業者には自明の通り、このような改変はクチナーゼの構造に影響する。明ら
かに、活性部位周辺の静電荷にそれほど影響しない改変が好ましい。本発明者ら
は酵素のコンホーメーションの不可避的な歪みと酵素活性増加の利点とのバラン
スの必要レベルの理解を深めた。これにより、高い成功率で有望なクチナーゼ変
異体を予測して、製造する
ことができる。
以下の表IVや明細書の他の箇所では、ペプチド配列のアミノ酸やアミノ酸残基
を以下に示す1文字及び3文字の略字で示す。
表IV
A=Ala=アラニン V=Val=バリン
L=Leu=ロイシン I=Ile=イソロイシン
P=Pro=プロリン F=Phe=フェニルアラニン
W=Trp=トリプトファン M=Met=メチオニン
G=Gly=グリシン S=Ser=セリン
T=Thr=トレオニン C=Cys=システイン
Y=Tyr=チロシン N=Asn=アスパラギン
Q=Gln=グルタミン D=Asp=アスパラギン酸
E=Glu=グルタミン酸 K=Lys=リシン
R=Arg=アルギニン H=His=ヒスチジン
本明細書では、タンパク質のアミノ酸配列に存在する突然変異、従って突然変
異体タンパク質自体は、突然変異の位置及び種類により以下の略記法で、即ち突
然変異を受けた元のアミノ酸残基のアイデンティティー、突然変異の
(配列番号による)部位、及び元のアミノ酸残基にとって代わるアミノ酸残基の
アイデンティティーにより記載され得る。余分のアミノ酸が配列に挿入されると
、その位置は、正規の配列又は基準配列の挿入直前の残基の番号に1個以上の下
付き文字を付けて示す。
例えば、172位のアスパラギンがリシンで置換されたことを特徴とする突然
変異体はAsn172Lys又はN172Kで表す。(仮に)アスパラギンの後
にプロリンのような別のアミノ酸残基を挿入すると、Asn172AsnPro
又はN172NPで表すか、172a位を示す挿入残基を用いて*172aPと
して表す。(仮に)同じ位置でアスパラギンが欠失すると、Asn172*又は
N172*で表す。*は、実際の欠失によって存在しないとみなされる場合は欠
失を意味し、この位置に残基を有する他の配列又は基準配列との単なる比較又は
相同性によって存在しないとみなされる場合はアミノ酸残基の不在を意味する。
複数の突然変異は+記号で分けて表す。例えばN172K+S54I+A12
8Fは、アミノ酸配列の前記3つの位置の各々で前述したような置換による3つ
の突然変異を
有する突然変異体タンパク質を表す。所望とあれば、以下の表に示す突然変異を
組み合わせてもよい。
以下の表Vは、Fusarium solani pisi由来のクチナーゼ
の配列に基づく本発明のクチナーゼ変異体の特定の有用な例を示している。
本発明の好ましい変異体は、Fusarium solani pisiクチ
ナーゼのA85F、N172K及びE201K、並びに他のクチナーゼの対応変
異体である。このような対応クチナーゼ変異体の一例は、例えばColleto trichum gloeosporiodes
クチナーゼに由来するAsp1
72Lys、即ちD172K変異体である。
本発明の別の態様によれば、本発明のクチナーゼ変異体の産生方法を提供する
。天然クチナーゼを産生する微生物
は通常植物病原体であり、これらの微生物は改変クチナーゼ遺伝子用宿主細胞と
しての作用にはあまり適さない。従って、rDNA法のために好ましい宿主微生
物内に移入することのできるrDNAベクターに、改変(プロ)クチナーゼをコ
ードする遺伝子を取り込んだ。このため、WO−A−90/09446号に記載
のrDNAベクターと本質的に同様のrDNAベクターを使用することができる
。
天然クチナーゼを産生する微生物は、発酵法にはあまり適さない。発酵法の収
率を改善するため、改良されたクチナーゼをコードする遺伝子を、安い培地で急
速増殖し得、また多量のクチナーゼの合成や分泌が可能な微生物に移入すべきで
ある。本発明のこのような適したrDNA改変(宿主微生物)は、細菌(とりわ
けBacilli,Corynebacteria,Staphylococci
及びStreptomyces)又は下等な真核生物(例えばSacchar omyces cerevisiae
及び関連種、Kluyveromyces marxianus
及び関連種、Hansenula polymorpha
及び関連種、並びにAspergillus属種)である。好ましい宿主微生物
は下等な真核生物である。何
故ならば、これらの微生物は、発酵法で非常によく酵素を産生分泌し、クチナー
ゼ分子を解糖し得るからである。グリコシル化は、洗浄系でのクチナーゼの安定
性に寄与し得る。
本発明は更に、改変真核生物クチナーゼ遺伝子(例えばFusarium s olani pisi
由来の遺伝子)をクローニングrDNAベクターに導入し
て得られる遺伝子材料、及び新しい宿主細胞の形質転換やクチナーゼ変異体遺伝
子の新しい宿主細胞での発現のための前記遺伝子材料の使用を提供する。
前記クチナーゼ変異体をコードするrDNA技術によって製造又は改変される
ポリヌクレオチド、該ポリヌクレオチドを含むrDNAベクター、並びに前記ポ
リヌクレオチド及び/又は前記rDNAベクターを含むrDNA改変微生物も本
発明で提供する。本発明は更に、改変真核生物クチナーゼをコードする対応ポリ
ヌクレオチド(例えば成熟クチナーゼ変異体をコードする塩基配列を有し、最終
翻訳コドンの次に終結コドンが来るポリヌクレオチドであるが、場合によっては
成熟クチナーゼ変異体をコードするヌクレオチド配列のすぐ上流にこのクチナー
ゼ変異体のプレプロ
又はプロ配列をコードするヌクレオチド配列を有する)を提供する。
このようなポリヌクレオチドでは、産生源の微生物から誘導される、クチナー
ゼをコードするヌクレオチド配列を、少なくとも1個のコドン、好ましくはでき
るだけ多くのコドンが‘サイレント’突然変異の対象に対し、新しい宿主に好ま
れるコドンである、同等のアミノ酸残基をコードするコドンを形成するように改
変することにより、前記宿主の細胞内での使用時に、安定性の改善された導入遺
伝子用mRNAを提供することができる。
プロ又は成熟クチナーゼをコードするヌクレオチド配列の上流には、特定宿主
に適したシグナル又は分泌配列をコードするヌクレオチド配列が位置し得る。従
って、本発明の一実施態様は、クチナーゼ変異体又はその前駆体をコードするヌ
クレオチド配列が内部に挿入されたrDNAベクターに関する。
ヌクレオチド配列は例えば、以下の配列から誘導され得る:
(a)(例えばFusarium solani pisiで産生したプロプレ
又はプロクチナーゼの元のアミノ酸
配列をコードする)天然ヌクレオチド配列;
(b)新しい宿主に好まれるコドンと、新しい宿主で安定なメッセンジャーRN
Aを生じさせるヌクレオチド配列とからなり、依然として元のアミノ酸配列をコ
ードする化学合成ヌクレオチド配列;
(c)アミノ酸配列は異なるが、洗剤系で優れた安定性及び/又は活性を示す、Fusarium solanipisi
クチナーゼをコードする前項a又はb
に記載したヌクレオチド配列の一方に由来する遺伝子工学的に作成されたヌクレ
オチド配列。
要するに、好ましい宿主のひとつで前述したようなクチナーゼ遺伝子をコード
するヌクレオチド配列の発現を指令し得るrDNAベクターは好ましくは、以下
の成分を含んでなる:
(a)成熟クチナーゼ、又はプレクチナーゼ、又は(選択される宿主細胞にとっ
て好ましい)分泌シグナルのすぐ下流でプレ配列の少なくとも一部分が除去され
た対応プレクチナーゼをコードする二本鎖(ds)DNA。但し、翻訳されるべ
き遺伝子の部分がコドンATGで開始していない場合、ATGコドンを前に置く
べきである。また、遺伝子
の翻訳部分は常に適切な終結コドンで終了すべきである;
(b)クチナーゼをコードするds DNA(成分(a))のプラス鎖の上流に
位置する、(選択される宿主微生物に適した)発現レギュロン;
(c)クチナーゼをコードするds DNA(成分(a))のプラス鎖の下流に
位置する、(選択される宿主微生物に適した)ターミネーター配列;
(d1)選択される宿主のゲノム内へのds DNAの組み込みを容易にするヌ
クレオチド配列、又は
(d2)選択される宿主で適した複製起点;
(e1)場合によっては(栄養要求性)選択マーカー。栄養要求性マーカーは、
栄養要求性マーカーのコード領域と欠陥プロモーターとからなり得る;
(e2)場合によっては、選択される宿主での一前駆体形態のクチナーゼの成熟
及び/又は分泌に関与するタンパク質をコードするds DNA配列。
このようなrDNAベクターは更に、前述したようなポリヌクレオチドの上流
及び/又は下流に、クチナーゼの機能発現を容易にする別の配列を有し得る。栄
養要求性マーカーは、栄養要求性マーカーのコード領域と、欠陥プロモ
ーター領域とからなり得る。
本発明の他の実施態様は、前述の種々のクチナーゼ変異体の一種の発酵による
産生である。このような発酵は、通常のバッチ発酵であっても、フェドバッチ(
fed-batch)発酵であっても、連続発酵であってもよい。使用すべき方法の選択
は、宿主株や(公知の)好ましい下流処理(down stream processing)法に依存
する。従って、本発明は更に、本明細書に記載するようなクチナーゼ変異体の産
生方法を提供し、本方法は、クチナーゼのアミノ酸配列に作用する少なくとも1
つの突然変異をもたらすrDNA技術により製造した遺伝子を含むrDNA改変
微生物を発酵培養して、クチナーゼの活性を対応する親酵素と比べて改善し、微
生物により産生されたクチナーゼを発酵ブロスと分離するか又は微生物細胞を発
酵ブロスと分離することによりクチナーゼ変異体調製物を製造し、分離した細胞
を破壊し、物理的又は化学的な濃縮又は精製法により前記ブロスから又は前記細
胞からクチナーゼ変異体を濃縮又は部分精製する段階からなる。クチナーゼ変異
体が微生物によって発酵ブロス内に分泌され、酵素が濾過又は遠心分離による細
胞除去後にブロスから回収されるような条件を選択すること
が好ましい。場合によっては、次いで、クチナーゼ変異体を所望の程度に濃縮、
精製することができる。これらの発酵法自体は微生物の特殊性を除けば、既知の
発酵技術や、通常使用されている発酵/下流処理装置を基本とし得る。
rDNA技術によりクチナーゼ変異体を産生し得る改変微生物の産生方法を更
に本発明で提供する。本方法は、微生物内に導入されるクチナーゼ変異体をコー
ドする遺伝子が5’末端で、宿主微生物のシグナル又は分泌配列として機能的な
(改変)プレ配列をコードする遺伝子断片と融合することを特徴とする。本発明
の別の態様では、クチナーゼ変異体遺伝子を含み、該遺伝子によってコードされ
るクチナーゼ変異体を産生し得るrDNA改変微生物を提供する。rDNA改変
微生物では、天然クチナーゼをコードする遺伝子が元々存在するならば、これを
除去(例えば他の構造遺伝子で置換)することが好ましい。
本発明の別の態様では、本発明のクチナーゼ変異体を含む酵素洗剤組成物を提
供する。このような組成物は、クチナーゼ変異体及び通常洗剤系で使用されてい
る他の成分(例えば洗剤組成物用添加剤、全配合洗剤及び例えばヨーロッパ特許
出願公開第258 068号に記載されいてい
る既知の種類の洗浄組成物の成分類)を組み合わせたものである。特に、前記組
成物は、5〜60重量%、好ましくは20〜50重量%の洗浄力ビルダーと、0
.1〜50重量%の活性剤系とを含んでなり得る。活性剤系は、1種以上のアニ
オン界面活性剤を0〜95重量%、1種以上の非イオン界面活性剤を5〜100
重量%含んでなる。
このような洗剤組成物の他の成分は、例えば英国特許出願公開第1 372
034号(Unilever)、米国特許第3 950 277号、米国特許第
4 011169号、ヨーロッパ特許出願公開第179 533号(Proct
er & Gamble)、ヨーロッパ特許出願公開第205 208号及びヨ
ーロッパ特許出願公開第206 390号(Unilever)、特開昭63−
078000号(1988)、1988年6月の調査レポート(Research Discl
osure)29056号や、本明細書で引用した幾つかの明細書の各々に記載され
ているような多数の既知の種類のいずれであってもよい。前記特許出願明細書は
全て、参考として本明細書に組み入れる。
本発明のクチナーゼ変異体は、任意の適切な形態で、即ち酵素の顆粒組成物、
溶液もしくはスラリーの形態で、又
は担体材料(例えばヨーロッパ特許出願公開第258 068号に記載の材料や
、Novo Nordisk製Savinase(登録商標)及びLipola
se(登録商標))と共に洗剤組成物に有効に添加することができる。
クチナーゼ変異体の添加量は、洗剤組成物1g当たり例えば10〜20,00
0LU、好ましくは50〜2,000LUと広範囲で選択することができる。本
明細書でのLU、即ちリパーゼ単位は、ヨーロッパ特許出願公開第258 06
8号(Novo Nordisk)で定義されている通りである。
更に存在し得る他の酵素の場合も同様の規定を準用する。ヨーロッパ特許出願
公開第407 225号も参照されたい。
pIが10未満のプロテアーゼを選択し、このプロテアーゼをクチナーゼと共
に前記洗剤組成物に存在させると有利であり得る。ヨーロッパ特許出願公開第2
71 154号(Unilever)は、このようなプロテアーゼを多数記載し
ている。クチナーゼ変異体と共に使用されるプロテアーゼは、場合によっては、
例えばBPN’型又は文献に開示されている多数の型のサブチリシンを包含し得
る。
これらのうち数種は既に、例えばヨーロッパ特許出願公開第130 756号又
はヨーロッパ特許出願公開第251 446号(共にGenentech);米
国特許第4 760 025号(Genencor);ヨーロッパ特許出願公開
第214 435号(Henkel);WO−A−87/04661号(Amg
en);WO−A−87/05050(Genex);Thomas等(198
6/5)Nature 316,375−376及び(1987)J.Mol.
Biol.193,803−813;Russel等(1987)Nature
328,496−500に記載の突然変異体プロテアーゼのように洗剤用途で
提案されている。
以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。核酸物質の遺伝子操作や分析で
使用した全ての技術は、特に明記しない限り本質的にSambrook等(19
89)が記載した方法で実施した。
添付図面の説明:
図1A: 合成Fusarium solani pisiクチナーゼ遺伝子の
カセット1及び構成するオリゴヌクレオチドのヌクレオチド配列。オリ
ゴヌクレオチドトランジションをカセット配列に示す。小文字は読み取り枠外の
ヌクレオチド位置を示す。
図1B: 合成Fusarium solani pisiクチナーゼ遺伝子の
カセット2及び構成するオリゴヌクレオチドのヌクレオチド配列。オリゴヌクレ
オチドトランジションをカセット配列に示す。
図1C: 合成Fusarium solani pisiクチナーゼ遺伝子の
カセット3及び構成するオリゴヌクレオチドのヌクレオチド配列。オリゴヌクレ
オチドトランジションをカセット配列に示す。小文字は読み取り枠外のヌクレオ
チド位置を示す。
図1D: Fusarium solani pisiプレ−プロ−クチナーゼ
をコードする合成クチナーゼ遺伝子のヌクレオチド配列。クチナーゼのプレ配列
、プロ配列及び成熟配列を示す。クローニングやオリゴヌクレオチドトランジシ
ョンに使用する部位も示す。小文字は読み取り枠外
のヌクレオチド位置を示す。
図2: Fusarium solani pisiプロクチナーゼをコードす
る配列を、E.coliphoAプレ配列の誘導体をコードする配列と連結する
ための合成DNA断片のヌクレオチド配列。クローニングで使用する制限酵素部
位やリボゾーム結合部位(RBS)を示す。コードされたphoAシグナル配列
やクチナーゼ遺伝子の一部のアミノ酸配列も1文字コードで示す。
図3: インベルターゼプレ配列及び成熟Fusarium solani p isi
クチナーゼのコード配列の融合点をコードするカセット8、SacI−B cl
I断片のヌクレオチド配列。
図4: pUR2740由来の0.2kb SalI−NruIの欠失によって
得られたプラスミドpUR2741は、pBR322の一部と、2μmプラスミ
ドから誘導される酵母細胞における複製起点と、酵母leu2D遺伝子と、酵母
ga17プロモーターの制御下にある酵母インベルターゼシグナル配列コード領
域と植物α−ガラクトシダーゼ
遺伝子との融合物とを含んでなるE.coli−S.cerevisiaeシャ
トルベクターである。
図5: プラスミドpUR7219は、pBR322の一部と、2μmプラスミ
ドから誘導される酵母細胞における複製起点と、酵母leu2D遺伝子と、酵母
ga17プロモーターの制御下にある酵母インベルターゼシグナル配列コード領
域と成熟Fusarium solani pisiクチナーゼをコードする領
域との融合物とを含んでなるE.coli−S.cerevisiaeシャトル
ベクターである。
図6: プラスミドpUR2740は、pBR322の一部と、2μmプラスミ
ドから誘導される酵母細胞における複製起点と、酵母leu2D遺伝子と、酵母
ga17プロモーターの制御下にある酵母インベルターゼシグナル配列コード領
域と植物α−ガラクトシダーゼ遺伝子との融合物とを含んでなるE.coli− S.cerevisiae
シャトルベクターである。
図7: exlAプレ配列及び成熟Fusarium solani pisi
クチナーゼのコード配列の結合の型が異なるカセット5、6及び7のヌクレオチ
ド配列。
図8: Aspergillus niger変異株awamoriゲノムDN
Aの5.3kb SalI断片をpUC19のSalI部位に挿入して得られた
プラスミドpAW14B。
図9: pAW14BのexlA読み取り枠を含むBspHI−AflII断片
を、Fusarium solani pisiプレ−プロ−クチナーゼコード
配列を含むBspHI−AflII断片で置換して得られたプラスミドpUR7
280。従って、プラスミドpUR7280は、A.niger変異株awam ori
プロモータ及びターミネーターの制御下にあるFusarium sol ani pisi
プレ−プロ−クチナーゼ遺伝子を含んでいる。
図10: A.nidulans amdS及びA.niger変異株awam ori
pyrGの両方
の選択マーカーをpUR7280に導入して得られたプラスミドpUR7281
。
図11: Fusarium solani pisiクチナーゼ分子の概略図
。
図12: Fusarium solani pisi、Colletotri chum capsici
、Colletotrichum gloeospo riodes
、及びMagnaporthe grisea由来のクチナーゼの
部分アミノ酸配列であって、残基の位置を3D構造で示す。
図13: Fusarium solani pisiクチナーゼ及びクチナー
ゼ変異体N172Kの洗濯中作用。
図14: Fusarium solani pisiクチナーゼ及びクチナー
ゼ変異体E201Kの洗濯中作用。
図15: Fusarium solani pisiクチナーゼ及びクチナー
ゼ変異体A85Fの洗濯中作用。参考文献
実施例1 Fusarium solani pisi
プレ−プロ−クチナーゼをコードす
る合成遺伝子の構築
本質的にヨーロッパ特許出願公開第407 225号(Unilever)に
記載の方法に従って、Fusarium solani pisiプレ−プロ−
クチナーゼをコードする合成遺伝子を構築した。発表されているFusariu m solani pisi
遺伝子のヌクレオチド配列に基づいて(Solid
ay等(1984)及びWO−A−90/09446号,Plant Gene
tic Systems)、Fusarium solani pisiプレ−
プロ−クチナーゼポリペプチドをコードする領域を含む完全合成DNA断片を設
計した。この合成クチナーゼ遺伝子は、元のFusarium solani pisi
遺伝子のヌクレオチド配列に比べて幾つかのヌクレオチド変化を含み、
これにより制限酵素認識部位が、コードされたアミノ酸配列に影響することなく
遺伝子内の好都合な位置に導入されている。全合成クチナーゼ遺伝子のヌクレオ
チド配列を図1Dに示す。
合成DNAオリゴヌクレオチドから開始する3個の異な
るカセットを集合させて合成クチナーゼ遺伝子を構築した。各合成DNAカセッ
トは、最初にEcoRI部位を、最後にHindIII部位を備えている。Ap
plied Biosystems 380A DNA合成機を用いてオリゴヌ
クレオチドを合成し、ポリアクリルアミドゲル電気泳動で精製した。各カセット
を構築するため、以下に示す手順を用いた。所定のカセットを構成する等モル量
(50pmol)のオリゴヌクレオチドを標準的な技術に従って混合し、5’末
端でリン酸化し、アニールし、結合した。得られた二本鎖DNA分子の混合物をEco
RI及びHindIIIで切断し、アガロースゲル電気泳動でサイズ分画
し、電気溶出でゲルから回収した。得られた合成DNAカセットをpUC9の2
.7kb EcoRI−HindIII断片と結合し、Escherichia coli
に形質転換した。適切なオリゴヌクレオチドプライマーを用いて幾つ
かのクローンのEcoRI−HindIIIインサートを両方向で完全に配列決
定し、合成カセットの配列を確定した。この手順を用いて、pUR7207(カ
セット1を含む、図1A)、pUR7208(カセット2を含む、図1B)及び
pUR7209(カセット3を含む、図
1C)を構築した。最後に、pUR7207の2.9kb EcoRI−Apa
I断片をpUR7208の0.2kb ApaI−NheI断片及びpUR72
09の0.3kb NheI−HindIII断片と結合させて、合成クチナー
ゼ遺伝子を作成し、pUR7210を得た。このプラスミドは、Fusariu m solani pisi
の完全プレ−プロ−クチナーゼをコードする読み取
り枠を含んでいる(図1D)。実施例2 Escherichia coli
でのFusarium solani pi si
(プロ)クチナーゼの発現
合成クチナーゼ遺伝子を用いて、WO−A−90/09446号(Plant
Genetic Systems)に記載のものと機能的に同様のE.col i
用発現ベクターを構築した。Fusarium solani pisiプロ
クチナーゼをコードする合成遺伝子の部分の前に、適切なE.coli発現シグ
ナル、即ち(i)誘導性プロモーター、(ii)リボソーム結合部位、及び(iii
)翻訳開始コドンを提供し、またプロクチナーゼの細胞質膜からの送出に必要な
情報を提供するシグナル配列が位置する構
築物を設計した。
E.coli phoAシグナル配列の誘導体(Michaelis等、19
83)を合成クチナーゼ遺伝子のプロ配列と融合するための合成リンカーを設計
した(図2参照)。シグナルペプチドの開裂やプロクチナーゼの分泌を最適化す
るため、このリンカーのヌクレオチド配列は、phoAシグナル配列の3個のC
末端アミノ酸残基(Thr−Lys−Ala)をAla−Asn−Alaに変換
し、クチナーゼプロ配列のN末端アミノ酸残基(Leu1、図1D参照)をAl
aに変換するようなものであった。この構築により、クチナーゼのペリプラスム
間隙内への分泌は確実である(WO−A−90/09446号参照、Plant
Genetic Systems)。
このような構築物を得るため、クチナーゼプレ配列とプロ配列の一部を含む6
9bp EcoRI−SpeI断片をpUR7210から取り出し、E.col i
phoAプレ配列の誘導体及びクチナーゼプロ配列の改変N末端アミノ酸残
基を提供する合成DNAリンカー配列(EcoRI−SpeI断片)で置換した
(図2)。得られたプラスミドをpUR7250と名付け、これを使用して、リ
ボソ
ーム結合部位及びphoAシグナル配列コード領域に融合したプロクチナーゼコ
ード領域を含む0.7kb BamHI−HindIII断片を単離した。この
断片をpMMB67EHの8.9kb BamHI−HindIII断片(Fu
rste等、1986)と結合して、pUR7220を得た。このプラスミドで
は、プロクチナーゼをコードする合成遺伝子をphoAシグナル配列の変種と融
合して、誘導性tacプロモーターの制御下に置く。
pUR7220を含むE.coli株WK6を、
0.017M KH2PO4
0.017M K2HPO4
12g/l バクト−トリプトン
24g/l バクト−酵母抽出物
0.4%グリセロール(v/v)
からなる0.5リットルのIXTB培地(Tartof及びHobbs,198
8)を含む2リットルの振盪フラスコで増殖させた。
培養物を強く振盪しながら(150rpm)、100μg/mlのアンピシリ
ンの存在下、25°C〜30℃で一晩増殖させた。610nmでのODは10〜
12であった。
次いで、IPTG(イソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド)を添加し
て、最終濃度を10μMとし、更に12〜16時間インキュベーションを継続し
た。培養物から取り出した試料の分析判定で、生じた脂肪分解活性の量に更なる
顕著な増加が観察できなかったときには、細胞を遠心分離で収集し、最初の培養
容量の20%スクロース含有緩衝液に0℃で再度懸濁させた。細胞を遠心分離で
収集し、最初の培養容量の氷冷水に再度懸濁させると、浸透圧ショックで細胞が
溶解した。細胞破片を遠心分離で除去し、無細胞抽出物に酢酸を添加してpH4
.8に酸性化し、4℃で一晩放置し、得られた沈殿物を除去した。この段階で、
無細胞抽出物の超濾過/凍結乾燥により、殆ど内在性リパーゼを含まない純度7
5%以上のクチナーゼ調製物が得られた。あるいは、SP−sephadex上
に酸性化無細胞抽出物を負荷し、酵素をpH8.0の緩衝液で溶出し、濃アルカ
リ性溶液を適量のDEAE−cellulose(Whatman DE−52
)に通し、DEAE通過液を直接Q−sepharose HP(Pharma
cia)カラムに通すことによって、クチナーゼを均質になるまで精製(純度9
5%以上)することができる。塩勾配で
溶出すると、典型的には75%以上の総収率で、均一なクチナーゼ調製物が得ら
れた。実施例3 Fusarium solani pisi
クチナーゼの変異体をコードする遺
伝子の構築
実施例1に記載のFusarium solani pisiプレ−プロ−ク
チナーゼの合成遺伝子を使用して、コード化したアミノ酸配列に変化を含む変異
体遺伝子を構築した。この構築では、完全合成クチナーゼ遺伝子を構成する3個
のカセットの構築について実施例1で説明したのと本質的に同じ方法を適用した
。例えば、突然変異を起こすべき位置、即ちAsn 172のコード化トリプレ
ットをカバーする2個のオリゴを除いて、実施例1に記載したのと同じオリゴヌ
クレオチドを用いて新種のカセット3を作成して、Fusarium sola ni pisi
クチナーゼ変異体N172Kをコードする遺伝子を構築した。代
わりには、2個の新しい合成オリゴを使用した。これらのオリゴは、変異体配列
を含んでいるが、これ以外は置換前のオリゴと同一である。特に、CUTI3D
MH及びCUTI3K MHの代わりにそれぞれCUTI3D M
H変異体(AATの代わりにAAGを含む)及びCUTI3K MH変異体(A
TTの代わりにCTTを含む)を取り込んで、変異N172Kを含む新しいカセ
ット3を作成した(図1C参照)。本質的に実施例1に記載した方法で新しいカ
セット3をクローニングして配列決定し、変異を含む0.3kb NheI−H in
dIII DNA断片をpUR7210の対応断片と置換してpUR725
7(N172K)を得た。このプラスミドに由来する0.6kb SpeI−H in
dIII断片を使用して、pUR7220の対応断片を置換し、E.col i
発現プラスミドpUR7224(N172K)を得た。このE.coli発現
プラスミドをE.coli株WK6に形質転換した。形質転換細胞を実施例2に
記載した方法で増殖させ、変異体プロクチナーゼ酵素を本質的に実施例2に記載
した方法で回収し、精製した。
CUTI3F MH及びCUTI3M MH(図1C参照)の代わりにそれぞ
れCUTI3F MH変異体(GAGの代わりにAAGを含む)及びCUTI3
M MH変異体(CTCの代わりにCTTを含む)を取り込む新種のカセット3
を作成することにより、Fusarium so lani pisi
クチナーゼ変異体E201Kをコードする遺伝子を同様に構
築した。
CUTI2C MH及びCUTI2I MH(図1B参照)の代わりにそれぞ
れCUTI2C MH変異体(GCTの代わりにTTCを含む)及びCUTI2
I MH変異体(AGCの代わりにGAAを含む)を取り込む新種のカセット2
を作成することにより、Fusarium solani pisiクチナーゼ
変異体A85Fをコードする遺伝子を同様に構築した。実施例4 Saccharomyces cerevisiae
でのFusarium s olani pisi
クチナーゼの発現
Saccharomyces cerevisiaeでのFusarium solani pisi
クチナーゼ合成遺伝子の発現のために、成熟クチナーゼ
をコードする合成遺伝子の前に、S.cerevisiaeインベルターゼのプ
レ配列(Taussig及びCarlsson,1983)及び強い誘導性ga
l7プロモーター(Nogi及びFukasawa,1983)が存在する発現
ベク
ターを構築した。このような融合のための合成クチナーゼ遺伝子を産生するため
、インベルターゼプレ配列のコード配列を、成熟クチナーゼのN末端のコード配
列と融合するアダプター断片を合成した。この断片を、本質的に実施例1に記載
したようなpUC9のEcoRI−HindIIIカセットとして作成して(カ
セット8、図3参照)、pUR7217を得た。プラスミドpUR7210及び
pUR7217をE.coli JM110(damメチラーゼ活性の欠失した
株)に形質転換し、pUR7217の2.8kb BclI−HindIII断
片をpUR7210の0.6kb BclI−HindIII断片に連結するこ
とにより、成熟クチナーゼポリペプチドのコード化ヌクレオチド配列がS.ce revisiae
インベルターゼプレ配列コード領域の一部と融合したpUR7
218を得た。
pUR2740の8.9kb NruI−SalI断片を単離し、SalI突
出末端をクレノーポリメラーゼで充填し(fill in)、断片を再度円形にして(r
ecircularization)、pUR2740(Verbakel,1991,図6参照
)から発現ベクターpUR2741(図4参照)
を誘導した。pUR2741の7.3kb SacI−HindIII断片をp
UR7218の0.7kb SacI−HindIII断片と連結し、pUR7
219を得た(図5参照)。場合によって、S.cerevisiae poI
IIターミネーターをクチナーゼ遺伝子の後ろのHindIII部位に置くこと
ができるが、これはクチナーゼ遺伝子の効果的な発現には重要ではないことが判
明した。E.coli−S.cerevisiaeシャトルプラスミドpUR7
219は、2μプラスミドを保有するS.cerevisiae株(cir+株
)の複製起点と、S.cerevisiae leu2-株での高コピー数形質
転換細胞の選択を可能とするプロモーター欠失種のS.cerevisiae
Leu2遺伝子と、強い誘導性S.cerevisiae gal7プロモータ
ーの制御下にあってS.cerevisiaeインベルターゼプレ配列に操作的
に結合したFusarium solani pisiクチナーゼの成熟部分を
コードする合成遺伝子とを含んでいる。
酵母細胞の電気穿孔法の標準的なプロトコルを用いて、株YT6−2−lL(
Erhart及びHollenbe
rg,1981)と同一のS.cerevisiae株SU50(a,cir0
,leu2,his4,can1)を、2μのS.cerevisiaeプラス
ミドとpUR7219との等モル混合物で同時形質転換した。ロイシン原栄養性
について形質転換細胞を選択し、幾つかの形質転換細胞から全DNAを単離した
。全ての形質転換細胞は、2μプラスミド及びpUR7219の両方を含むよう
に思え、このことは、pUR7219上に含まれるプロモーター欠失種のleu
2遺伝子が、2μ酵母プラスミドと共存するために高いコピー数で存在すると、
leu2欠失株を単に機能的に補い得ることを示している。完全培地で40世代
以上培養し、次いで固形の選択及び完全培地でレプリカ平板培養して1個の形質
転換細胞をpUR7219について処理(cure)し、S.cerevisiae
株SU51(a,cir+,leu2,his4,can1)を得た。pUR7
219を保有するS.cerevisiae株SU51を、
−アミノ酸を含まない酵母窒素塩基(YNB) 6.7g/l
-ヒスチジン 20mg/l
-グルコース 20g/l
からなる0.2リットルのMM培地を含む1リットルの振盪フラスコ内で増殖さ
せた。培養物を強く振盪(150rpm)しながら30℃で一晩増殖させた。6
10nmでのODは2〜4であった。細胞を遠心分離により収集し、2リットル
の振盪フラスコ内で、
−酵母抽出物 10g/1
−バクトペプトン 20g/1
−ガラクトース 50g/1
からなる1リットルのYPGAL培地に再度懸濁させ、更に12〜16時間イン
キュベーションを継続した。一定の間隔で、試料を培養物から取り出し、遠心分
離にかけてバイオマスを除去した。オリーブ油を基質として用い、上清のクチナ
ーゼ活性を滴定法で分析した。各試料に対し、5.0mlのリパーゼ基質(Si
gma、リパーゼの基質としてオリーブ油を含む)と25.0mlの緩衝液(5
mMトリス−HCl pH9.0,40mM NaCl,20mM CaCl2
)の撹拌混合物に100〜200μlの濾液を添加した。30℃でアッセイを実
施し、Mettler DL25滴定装置を用い、0.05M NaOHによる
pH9.0までの自動滴定により脂肪酸の放出を測定し
た。滴定液量対時間の曲線が得られた。試料中に含まれるリパーゼ活性の量を、
この曲線の最大勾配から計算した。1酵素活性単位は、前述の条件下で、1分間
でオリーブ油から1μmolの脂肪酸を放出させる酵素の量として定義する。こ
のような測定法は、当業者には公知である。
クチナーゼ活性の発生量が増加しなくなると、細胞を遠心分離にかけて除去し
、無細胞抽出物に酢酸を加えてpH4.8に酸性化して、クチナーゼを実施例1
に記載した方法で回収した。実施例5 S.cerevisiae
でのFusarium solani pisiクチ
ナーゼの変異体の発現
Fusarium solani pisiクチナーゼの変異体N176Kを
以下の方法でS.cerevisiaeで発現させた。pUR7257(N17
2K)の0.5kb ApaI−HindIII断片を使用してpUR7218
の類似断片を置換し、変異を含む遺伝子がS.cerevisiaeシグナル配
列をコードする配列に操作的に融合したpUR7228(N172K)を得た。
pUR2741の7.0kb SacI−HindIII断片
を、pUR7228(N172K)の0.7kb SacI−HindIII断
片に連結して、pUR7234(N172K)を得た。このプラスミドをS.c erevisiae
株SU51に形質転換した。得られた形質転換細胞を実施例
4に記載した方法でインキュベートし、産生した変異体酵素を実施例4及び1に
記載した方法で培養ブロスから回収した。
Fusarium solani pisiクチナーゼの変異体E201Kを
、実施例3に記載したように、クチナーゼ変異体E201KをコードするFus arium solani pisi
クチナーゼ遺伝子の変異体を用いてS.c erevisiae
で同様に産生した。
Fusarium solani pisiクチナーゼの変異体A85Fを、
実施例3に記載したように、クチナーゼ変異体A85FをコードするFusar ium solani pisi
クチナーゼ遺伝子の変異体を用いてS.cer evisiae
で同様に産生した。実施例6
AspergilliでのFusarium solani pisiクチナー
ゼの発現
Aspergillus niger変異株awamoriでの合成Fusa rium solani pisi
クチナーゼ遺伝子の発現のために、Fusa rium solani pisi
プレ−プロ−クチナーゼをコードする合成遺
伝子をA.niger変異株awamoriの強い誘導性exlAプロモーター
(Maat等,1992,de Graaff等1992)の制御下に置いた発
現ベクターを構築した。
プラスミドpAW14Bからプレ−プロ−クチナーゼ発現プラスミド(pUR
7280)を構築した。前記pAW14Bは、1990年5月31日にCBS2
37.90の番号でCentraalbureau voor Schimme
lcultures,Baarn,The NetherlandsにE.co li
株JM109で寄託されたものであり、0.7kbのエンドキシラナーゼII
(exlA)遺伝子が2.5kbの5’フランキング配列及び2.0kbの3’
フランキング配列と共に存在する約5.3kbのSalI断片を含んでいる(図
8)。pAW14Bで、exlAコード化領域をプレ−プロ−クチナーゼコード
化領域で置換した。exlA遺伝子の開始コドン(A
TG)を含むBspHI部位(5’−TCATGA−3’)及びexlA遺伝子
の終結コドン(TAA)を含むAflII部位(5’−CTTAAG−3’)は
、pUR7280の構築を容易にした。
以下の方法で構築した:pAW14B(7.9kb)をBspHIで部分的に
切断し、線状化プラスミド(7.9kb)をアガロースゲルから単離した。その
後、単離した7.9kb断片を、問題のBspHI部位の数ヌクレオチド下流で
切断するBsmIで切断して、他のBspHI部位で線状化したプラスミドを除
去した。断片をアガロースゲルで分離し、7.9kb BspHI−BsmI断
片を単離した。これをAflIIで部分的に切断し、得られた7.2kb Bs p
HI−AflII断片を単離した。
Fusarium solani pisiプレ−プロ−クチナーゼをコード
する全読み取り枠を含むpUR7210の0.7kb BspHI−AflII
断片を、pAW14Bの7.2kb BspHI−AflII断片と連結して、
pUR7280を得た。その後、構築したベクター(pUR7280)を従来の
同時形質転換技術によりカビ(例えばAspergillus niger,A sp ergillus niger
変異株awamori等)に移植することができ
、次いでプレ−プロ−クチナーゼ遺伝子をエンドキシラナーゼIIプロモーターの
誘導により発現させることができる。構築したrDNAベクターは更に、従来の
選択マーカー(例えばamdS又はpyrG、ヒグロマイシン等)を備えていて
もよく、またカビを得られたrDNAベクターで形質転換して、所望のタンパク
質を産生してもよい。一例としては、amdS及びpyrG選択マーカーを発現
ベクターに導入してpUR7281(図10)を産生した。このため、合成オリ
ゴヌクレオチド(5’−AATTGCGGCCGC−3’)を用いて(プレ−プ
ロ−クチナーゼ遺伝子のATGコドンの1.2kb上流に存在する)EcoRI
部位をNotI部位に変換してNotI部位を生成して、pUR7282を産生
した。全A.nidulans amdS遺伝子及びA.niger変異株aw amori
pyrG遺伝子をそれら自体のプロモーターやターミネーターと共
に含んでいる適切なDNA断片は、フランキングNotI部位を備えており、こ
れをpUR7282のNotI部位に導入してpUR7281(図10)を産生
した。
Aspergillus niger変異株awamoriでの合成Fusa rium solani pisi
クチナーゼ遺伝子の代替の発現方法として、
成熟クチナーゼをコードする合成遺伝子の前にそれ自体のプレ−プロ配列ではな
く、A.niger変異株awamori exlAのプレ配列が存在する発現
ベクターを構築した。
このような融合のための合成クチナーゼ遺伝子を産生するために、exlAプ
レ配列のコード化配列が種々の方法で成熟クチナーゼのN末端のコード化配列に
結合した数個のアダプター断片を合成した。カセット5では、この結合は、ex
lAプレ配列をクチナーゼのプロ配列と融合して行う。カセット6では、exl
Aプレ配列を成熟クチナーゼのN末端残基と融合する。カセット7はカセット6
と同一であるが、コード化成熟クチナーゼポリペプチドのN末端残基を元のグリ
シンからセリン残基に変えて、シグナルペプチドの開裂要件により適合するよう
にした。本質的に実施例1に記載したように、カセット5、6及び7を合成オリ
ゴヌクレオチドから作成した(図7参照)。カセット5を使用して、pUR72
10の0.1kb EcoRI−SpeI断片を置換してpUR7287を産生
した。カ
セット6、7を使用して、pUR7210の0.1kb EcoRI−BclI
断片を置換し、それぞれpUR7288及びpUR7289を産生した。プラス
ミドpUR7287、pUR7288及びpUR7289の各々について、0.
7kb BspHI−AflII断片をpAW14Bの7.2kb BspHI
−AflII断片と連結して、それぞれpUR7290、pUR7291及びp
UR7292を得た。
その後、従来の同時形質転換技術により、構築したrDNAベクターをカビ(Aspergillus niger
、Aspergillus niger変
異株awamori)に移植し、エンドキシラナーゼIIプロモーターの誘導によ
りプレ−(プロ)−クチナーゼ遺伝子を発現した。本実施例でpUR7280に
ついて説明したように(上記参照)、構築したrDNAベクターは更に、従来の
選択マーカー(例えばamdS又はpyrG、ヒグロマイシン)を備えていても
よく、またカビを得られたrDNAベクターで形質転換して、所望のタンパク質
を産生してもよい。
(対応するプロ配列を備えた又は備えていないFusarium solan i pisi
成熟クチナーゼコード
領域と、A.niger変異株awamori exlAプロモーター及びター
ミネーターの制御下のクチナーゼシグナル配列又はexlAシグナル配列とを含
む)発現ベクターpUR7280、pUR7281、pUR7290、pUR7
291、pUR7292の各々で形質転換したAspergillus株を、以
下の条件下で増殖させた:400mlの合成培地(pH6.5)を含む多数の1
リットル振盪フラスコに、胞子(最終濃度:10E6/ml)を接種した。培地
組成を以下に示す(AW培地):
スクロース 10g/l
NaNO3 6.0g/l
KCl 0.52g/l
KH2PO4 1.52g/l
MgSO4・7H2O 0.49g/l
酵母抽出物 1.0g/l
ZnSO4・7H2O 22mg/l
H3BO3 11mg/l
MnCl2・4H2O 5mg/l
FeSO4・7H2O 5mg/l
CaCl2・6H2O 1.7mg/l
CuSO4・5H2O 1.6mg/l
NaH2MoO4・2H2O 1.5mg/l
Na2EDTA 50mg/l
Mk Xインキュベーターシェーカーで、200rpm、30℃で24時間イ
ンキュベートした。増殖後、細胞を濾過(0.45μmフィルター)して収集し
、スクロース及び酵母抽出物を含まないAW培地(塩溶液)で2度洗浄し、50
mlの塩溶液に再度懸濁させ、キシロースを添加して10g/lの最終濃度にし
た50mlの塩溶液(誘導培地)を含む300mlの振盪フラスコに移した。上
記と同一条件下でのインキュベーションを一晩継続した。得られた培養物をミラ
クロス(miracloth)で濾過してバイオマスを除去し、クチナーゼを本質的に実
施例2に記載した方法で回収した。実施例7
AspergilliでのFusarium solani pisiクチナー
ゼの変異体の発現
本質的に実施例6に記載した方法により、但し真菌発現ベクターの構築のため
にpUR7210に代わりにプラス
ミドpUR7257(N172K)を用いて、変異N172Kを含むFusar ium solani pisi
クチナーゼの変異体をAspergillus niger
変異株awamoriで産生した。実施例8 Fusarium solani pisi
クチナーゼ遺伝子に関連する遺伝子
の同定及び単離
Fusarium solani pisiクチナーゼとの相同性の程度が異
なるクチナーゼのコード化遺伝子を種々の真菌から単離した。Hankin及び
Kolattukudy(1968)が記載する培地200mlに0.25%グ
ルコースを補充したものを含む500mlの振盪フラスコで真菌培養物を増殖さ
せ、Mk Xインキュベーターシェーカー(100rpm)で、28℃で4日間
インキュベートした。この時点で、グルコースが消費され、本質的にEttin
ger等(1987)が記載したようにクチン水解物を添加してクチナーゼの産
生を誘導した。一定の間隔で試料を培養物から取り出し、標準的な技術に従って
(実施例4参照)脂肪分解活性の存在を分析した。通常、誘導から約2日後に、
脂肪分解活性を実証することができ、
この時点で、標準的な技術を用いて細胞を濾過して収集した。標準的な技術に従
って、菌糸を洗浄し、液体窒素中で凍結し、凍結乾燥した。グアニジニウムチオ
シアネート法を用いて全細胞RNA調製物を単離し、本質的にSambrook
等(1989)が記載したように、塩化セシウム密度勾配遠心分離により精製し
た。polyAT管(tract)mRNA単離キット(Promga)を用いてp
olyA(+)mRNA画分を単離した。標準的な技術に従い、Fusariu m solani pisi
クチナーゼ遺伝子に由来するcDNA断片をプロー
ブとして用いて、polyA(+)mRNA画分をノーザンハイブリダイゼーシ
ョン分析で使用して、クチナーゼ関連遺伝子の発現を検証した。ZAP cDN
A合成キット(Stratagene,La Jolla)を供給業者の指示に
従って用いて、プローブとハイブリダイズし得る物質を含むmRNA調製物でc
DNAを合成して、poly−A領域に隣接しているXhoI付着端と、他端に
EcoRIアダプターを有するcDNA断片を得た。得られたcDNA断片を用
い、λZAPIIベクター(Stratagene,La Jolla)でのセ
ンス方向のダイレクショナルクローニン
グにより発現ライブラリーを構築すると、β−ガラクトシダーゼ融合タンパク質
(Huse等、1988)を発現することができた。Fusarium sol ani pisi
クチナーゼに対する抗血清を用いて、これらのライブラリーを
スクリーニングした。
あるいは、クチナーゼ特異的プライマー(表2参照)を用いて、合成cDNA
画分をPCRスクリーニングにかけた。これらのプライマーは、数種の真菌クチ
ナーゼ遺伝子のアミノ酸配列(Ettinger等、1987)の比較により得
られたものである。Fusarium solani pisiクチナーゼのc
DNAを対照として用いてPCR反応の条件を、各組のプライマーについて最適
化した。同一条件下で、長さがFusarium solani pisiクチ
ナーゼ由来のcDNAで産生されるPCR断片と同様である(又はそれ以上の)
特異的PCR断片の産生に使用され得るcDNA調製物について、PCR断片を
ゲル電気泳動で精製して、ゲルから単離した。
代替の方法としては、クチナーゼ特異的プライマーを用いるPCRスクリーニ
ング技術は更に、Fusarium solani pisiのゲノムDNAを
陽性対照とし
て用いることにより、幾つかの真菌株のゲノムDNAに直接適用される。同一条
件下で、長さがFusarium solani pisiクチナーゼ由来のc
DNAで産生されるPCR断片と同様である(又はそれ以上の)特異的PCR断
片の産生に使用され得る真菌ゲノムDNA調製物について、PCR断片をゲル電
気泳動で精製して、ゲルから単離した。
発現ライブラリー法又は(cDNAもしくはゲノムDNAを用いる)PCRス
クリーニング法で陽性と評価された株や、他の幾つかの株について、高分子量ゲ
ノムDNAを単離した。株を本質的にEttinger等(1987)の記載し
た方法で増殖させ、ゲノムDNAをGraaff等(1988)が記載した方法
で単離した。ゲノムDNAを種々の制限酵素で消化し、類似cDNAインサート
(発現ライブラリー法)又はPCR断片(PCRスクリーニング法)又はFus arium solani pisi
クチナーゼ遺伝子(他の株)をプローブと
して用いて、サザンハイブリダイゼーションで分析し、クチナーゼ遺伝子の物理
マップを構築した。ゲノムDNAの適切な消化物をゲル電気泳動でサイズ分画し
、適切サイズの断片をゲルから
単離し、pUC19にサブクローニングした。これらのゲノムライブラリーを対
応するcDNAインサート(発現ライブラリー法)又はPCR断片(PCRスク
リーニング法)でスクリーニングして、クチナーゼ遺伝子のゲノムコピーを含む
クローンを産生した。これらの遺伝子を両方向に配列決定した。対応cDNAを
配列決定するか又は他のクチナーゼ配列(Ettinger等、1987)と比
較してイントロンを同定した。成熟クチナーゼポリペプチドのN末端を更にこの
ような比較から推定した。標準的なPCR技術を用いて、イントロンを除去し、Hin
dIII部位を読み取り枠のすぐ下流で作成し、Saccharomyc es cerevisiae
インベルターゼ遺伝子(前にSacI部位が存在す
る、カセット8を比較、図3)のプレ配列のコード化配列を、成熟クチナーゼの
N末端のコード化配列に融合した。S.cerevisiaeインベルターゼプ
レ配列をコードする配列に操作的に連結したクチナーゼ遺伝子を含む産生Sac
I−HindIII断片を、pUR7241(図4参照)の7.3kb Sac
I−HindIII断片と連結し、S.cerevisiae株SU51に形質
転換した。真菌クチナーゼを発現し、
本質的に実施例4に記載したように培養ブロスから回収した。実施例9 Fusarium solani pisi
クチナーゼ変異体N172Kの洗濯
中活性
クチナーゼ変異体N172Kの脂肪除去への作用を、野生型Fusarium solani pisi
クチナーゼの場合と比較した。試験では、臭素化オリ
ーブ油で汚したポリエステル試験布をモニターとして使用した。(前述したよう
に)X線蛍光スペクトル分析で試験布上の臭素の量を測定して、試験布上の脂肪
量を決定した。
野生型Fusarium solani pisiクチナーゼ(WT)及びN
172K変異体を3LU/ml用い、酵素による汚れ除去量を幾つかの実験条件
下で測定した:
洗剤製品A〜Cの組成(重量%)を以下に示す:
製品A
製品B
製品C
様々な洗濯条件下で、洗濯中性能(油汚れ除去)が野生型Fusarium solani pisi
クチナーゼに比べて改善されることは明白である。図1
3は、30℃、27゜FHで、30分間の洗濯で2g/lの洗剤製品Cを用いた
場合の種々の酵素濃度での洗濯中性能を示している。
比較として、更に同じ実験をLipolase(登録商標)を用いて実施した
。全ての条件下で、クチナーゼ変異体N172Kの方が優れていた。実施例12 Fusarium solani pisi
クチナーゼ変異体E201Kの洗濯
中活性
種々の酵素濃度のクチナーゼ変異体E201Kが脂肪除去に及ぼす作用を、3
0℃、27゜FHで、30分間の洗濯で2g/lの洗剤製品C(実施例11を参
照)を用いて野生型Fusarium solani pisiクチナーゼの場
合と比較した。試験では、臭素化オリーブ油で汚したポリエステル試験布をモニ
ターとして使用した。(前述したように)X線蛍光スペクトル分析で試験布上の
臭素の量を測定して、試験布上の脂肪量を決定した。
結果を図14に示す。洗濯中性能(油汚れ除去)が野生
型Fusarium solani pisiクチナーゼに比べて改善されるこ
とは明白である。比較として、更に同じ実験をLipolase(登録商標)を
用いて実施した。E201Kクチナーゼ変異体の性能の方が明らかに優れている
ことが知見された。実施例13 Fusarium solani pisi
クチナーゼ変異体A85Fの洗濯中
活性
種々の酵素濃度のクチナーゼ変異体A85Fが脂肪除去に及ぼす作用を、30
℃、27゜FHで、30分間の洗濯で2g/lの洗剤製品C(実施例11を参照
)を用いて野生型Fusarium solani pisiクチナーゼの場合
と比較した。試験では、臭素化オリーブ油で汚したポリエステル試験布をモニタ
ーとして使用した。(前述したように)X線蛍光スペクトル分析で試験布上の臭
素の量を測定して、試験布上の脂肪量を決定した。
結果を図15に示す。洗濯中性能(油汚れ除去)が野生型Fusarium solani pisi
クチナーゼに比べて改善されることは明白である。比較
として、更に同じ実験をLipolase(登録商標)を用いて実施し
た。A85Fクチナーゼ変異体の性能の方が明らかに優れていることが知見され
た。Detailed Description of the Invention
Modified cutinase, DNA, vector and hostTechnical field
The present invention relates generally to the field of lipolytic enzymes. The present invention is particularly directed to recombinant D
Lipolytic enzyme modified by NA technology, method for producing the same, and especially enzyme detergent composition
Regarding its use in.Background and prior art
Lipolytic enzymes convert triglycerides into free fatty acids, diglycerides, and monoglycerides.
And an enzyme that can be hydrolyzed to glycerol in some cases. The enzyme is
, Can break down more complex esters such as the cutin layer or sebum of plants. Fat percentage
De-enzymes are used in the industry in various ways such as transesterification of triglycerides and ester synthesis.
Is used in the enzymatic method. The enzyme further improves the fat removal of detergent products.
For use in detergent compositions.
The most widely used lipolytic enzyme is lipase (EC 3.1.1.3)
Is. For example, European Patent Application Publication No. 258 068 and European Patent Application No.
Hyo Application Publication No. 305 216 (both Novo Nordisk) are both rD
Fungal cells mediated by heterologous host microorganisms by NA technology
Production of pase, especiallyThermomyces lanuginosus / Hum icola lanuginosa
The production of a lipase derived from
European Patent Application Publication No. 331 376 (Amano)Pseudom onas cepacia
Including the amino acid sequence of lipase derived from
And its production and use by rDNA technology. by rDNA technology
Other examples of lipases produced are WO-A-89 / 09263 and European patents.
Application Publication No. 218 272 (both Gist-Brocades)
There is. Despite the large number of publications on lipases and their modifications,
AroundHumicola lanuginosaOnly lipase derived from detergent products
It is widely marketed under the trade name of Lipolase (registered trademark) as an additive for use.
A characteristic of lipase is that it exhibits activity at the interface. This is a completely dissolved substrate
Means that the enzyme activity on the interface or on the micelle-forming substrate is much higher than
ing. The surface activity is higher when the substrate concentration is higher than the critical micelle concentration (CMC) of the substrate.
Thus, when the interface is formed, it appears as a rapid increase in lipolytic activity. In the experiment,
This phenomenon is referred to as enzyme activity vs. substrate concentration.
It can be observed as a discontinuity in the degree graph.
The mechanism of lipase activation at the interface depends on the conformation of the protein structure of the lipase molecule.
It has been elucidated by the changes in the formation. In the free, unbound state, it is helical
A lid surrounds the catalytic binding site. When binding to a lipid substrate,
The catalyst moves and the catalyst site is exposed. The spiral lid interacts with the lipid interface
It is also believed that the enzyme remains bound to the interface.
WO-A-92 / 05249 (Novo Nordisk) describes lipid contact areas.
Modified genetically engineered lipase, especiallyHumicola lanug inosa
Disclosed are lipases of origin. The lipid contact region is active herein
It is defined as the surface covered by the spiral lid when shaped. Modification is due to lipid contact
One or more amino acid residues in the region to increase or increase electrostatic charge and / or
Reduce the hydrophobicity of the lipid-contacting region or increase the surface conformation of the lipid-contacting region.
It consists of changing This is the residue of one or more negatively charged amino acids in the lipid contact region.
Groups may be deleted or these residues may be replaced with neutral or more positively charged amino acids.
And / or one or more neutral amino acid residues in the lipid contact region
With a positively charged amino acid and / or one or more hydrophilic amino acids in the lipid contact region.
Achieved by deleting acid residues or replacing these residues with hydrophobic amino acids.
Is made.
Cutinase is a wax ester hydrolase (EC 3.1.1.5).
0). These enzymes are esterified long-chain fats that occur in plants as a protective film of leaves and stems.
It is capable of degrading the cutin of acid / fatty alcohol networks. Furthermore, the enzyme is to some extent
It has the lipolytic activity of, ie is able to hydrolyze triglycerides. Therefore, the fermentation
The element can be regarded as a special lipase. However, cutinase
Unlike pase, it does not exhibit substantial interfacial activity.
Cutinases are derived from numerous sources such as plants (eg pollen), bacteria and fungi.
Obtainable. Due to its lipolytic properties, cutinase is an enzyme detergent composition.
Proposed as an ingredient. For example, WO-A-88 / 09367 (Gene
ncor) combines a surfactant with a substantially pure bacterial cutinase enzyme.
It proposes the production of effective cleaning compositions. Gram-negative bacteriaPseudomon as putida
Detergent composition containing cutinase obtained from ATCC 53552
The thing is disclosed. However,
In a more recent European Patent Application Publication No. 476 915 (Clorox),
When using conventional methods, the enzyme called lipase is used to remove oil stains on textiles.
It is disclosed that it is not as effective as other lipases.
Recently,Fusarium solani pisiThree-dimensional cutinase from
Structure elucidated (Martinez et al. (1992) Nature 356, 6)
15-618). This cutinase has no helical lid covering the catalytic binding site.
It was discovered that Instead, the active site serine residue may be accessible to the solvent.
It seems like These findings are currently related to the activation mechanism of lipase at the interface.
Seems to confirm the theory of.
Fusarium solani pisiThe cutinase gene derived from
And sequenced (Ettinger et al. (1987) Bioch.
chemistry 26, 7883-7892). WO-A-90 / 09446
(Plant Genetics Systems)E. FIG. coliAt the
It describes the cloning and production of genes. Cutinase is a cutinase and a substrate
In the presence and absence of an interface with and in aqueous and non-aqueous media.
It can effectively catalyze the synthesis and hydrolysis of stells. Based on its general stability,
This cutinase can be used for cleaning agents such as laundry detergents, cosmetic compositions and shampoos.
Other specific fat-dissolving formulations such as Pooh can be produced. Economically possible
Neither enzyme production methods nor specific enzyme detergent compositions containing cutinase are disclosed.
Due to this feature, ie lack of activity at the interface, cutinase is used herein.
Is defined as a lipolytic enzyme that is substantially inactive at the interface. Therefore, cutiner
Zease differs from conventional lipases in that it has no helical lid covering the catalytic binding site.
It
As mentioned above, currentlyHumicola lanuginosaReason
Only conventional lipase is a commercial product of Lipolase® as an additive for detergent products.
It is widely marketed under the product name. Henrik Malmos is Chemistr
y and Industry 1990, pp. 183-186.
According to the statement, the lipase activity during the washing process is generally low and Lipolase
It is well known that the standard) is no exception. During the drying process
When the water content decreases, the enzyme becomes active.
Upon return, the greasy soil is hydrolyzed. Material hydrolyzed during the next wash cycle
Are removed. Now, the lipase action is low after the first wash cycle,
It will also explain why it is significant in the subsequent cycles. Therefore, significant during the washing process
There is a further need for lipolytic enzymes that exhibit different activities.
Cutinase, especiallyFusarium solani pisiOriginating cutiner
It was found that ze had a clear in-the-wash effect. But Naga
Et al., A cutinase with improved lipolytic activity during washing and a method for producing such an enzyme
More needed.
The object of the present invention was modified to improve performance, especially lipolytic activity during washing.
To provide a cutinase.
Surprisingly, eukaryotic cutinase enzymes, especiallyFusarium sola ni pisi
,Colletotrichum capsici,Colle totrichum gloeosporiodes
,as well asMagnapport he grisea
The lipolytic activity of the derived cutinase increases the hydrophobicity of the enzyme surface.
It has been found that this can be improved by modifying the amino acid sequence as described above.Definition of invention
Cutina, a parent cutinase with an amino acid sequence modified to increase the hydrophobicity of the enzyme surface
Mutant. Preferably, the hydrophobicity of the enzyme surface is increased to increase the expanded lipid contact area.
Formed.Description of the invention
The present invention relates to mutants of cutinase enzymes. As mentioned above, cutinase
Can be obtained from numerous sources, such as, plants (eg pollen), bacteria and fungi
It The present invention as a parent cutinase, ie for modification by recombinant DNA technology
The cutinase to be used as the starting material is selected from the group of eukaryotic cutinases.
It Eukaryotic cutinases are derived from various sources such as plants (eg pollen) or fungi.
Can be obtained from
The (eukaryotic) fungal cutinase group differs in leaf-specific and stem-specific and specific
Seems to consist of two families. Leaf-specific cutinase is acidic or neutral
The stem-specific cutinase tends to have a pH optimum value, and the stem-specific cutinase has an alkaline pH optimum value.
Tend to have. Cutinases with optimal alkaline pH are
-Use in alkaline builder detergent compositions such as textile powder / liquid detergents
More suitable, cutinase having an acidic or neutral pH optimum is
Not only for light duty products or rinse conditioners, but also for industrial cleaning products
More suitable.
Table I below shows four different stem-specific cutinases and their pH optimum.
Table I Examples of stem-specific cutinase
pH optimum
Fusarium solani pisi 9
Fusarium roseum culmorum 10
Rhizoctonia solani 8.5
Alternaria brassicicola (PNBase I) 9
Wild type Fusarium solani pisiCan be derived from cutiner
Zetz (Ettinger et al., 1987) is particularly preferred in the present invention. This cutinase
Exhibits a pronounced "during washing" effect when used in certain detergent compositions.
Amino acid sequenceFusarium solani pisiOrigin cutinase
A cutinase that exhibits a high degree of homology with the parent cutinase, or recombinant DNA technology
Suitable as a starting material for the present invention for modification.Colletotr ichum capsici
,Colletotrichum gloeosp oriodes
,as well asMagnaporthe griseaOrigin cutinase
Is an example. FIG. 12 shows partial amino acid sequences of these cutinases. Altitude
It can be found to exhibit homology.
By genetic modificationFusarium solani pisiCutinase breaks
Encode (pro) cutinase as an alternative to goodFusarium s olanipisi
,Colletotrichum capsici,Col lettotrichum gloeosporiodes
,as well asMagnapo rthe grisea
Preservation of 5'and 3'DNA probes derived from cDNA and other lipolytic enzymes
Uses a sequence-recognizing probe to encode a cutinase from another eukaryote.
Gene information can be isolated, and these probes can be used if necessary.
, Eukaryotes producing cutinase using the polymerase chain reaction, or PCR technique
It is possible to grow cDNA derived from messenger RNA (mRNA) of cells.
(See, for example, WO-A-92 / 05249). Ku obtained in this way
Standard procedure for tinase-encoding genes
According toE. FIG. coliOf the cutinase (fat) after cloning and expression in
Test soil removal performance under appropriate conditions. In this way, improved performance during washing
It is possible to obtain a large number of natural variants of the cutinase described above. Furthermore, these heavens
But the sequence of cutinase isFusarium solani pisiCutinase
It is an excellent basis for producing another protein of.
New thoughts on the factors that determine the activity of "during" lipolytic enzymes,Fus arium solani pisi
Based on close examination of the 3D structure of cutinase
The performance of this cutinase, and in general cutinase, is improved by recombinant DNA technology.
We have found some possibilities to do this.
Cutinases are basically different from lipases such as Lipolase®.
Since, the interaction between cutinase / substrate (lipid interface) is hydrophobic that can bind to the substrate
Based on a principle different from lid opening and exposure of the sexual area (Brzozowski et al.
1991) Nature 351, 491-494).
The present invention modifies cutinas that are hydrophobic regions that are large enough that the cutinase molecules begin to aggregate.
With the substrate without forming on the surface of the enzyme
It shows that the cutinase can be modified to improve the interaction. Hydrophobic surface
Is alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine
, Hydrophobic amino acids such as tryptophan and tyrosine, and methionine in small amounts
However, it can be expanded by introducing glutamic acid, glutamine and histidine.
obtain. However, the hydrophobic side chains of these amino acids were embedded in the hydrophobic core of cutinase.
Make it not exist. Methionine is not usually considered a hydrophobic amino acid, but at certain positions
When incorporated, it can effectively act to increase the hydrophobicity of the cutinase molecule surface.
In some cases, introducing a charged amino acid in addition to the hydrophobic amino acid causes the aggregation of the enzyme.
It has been found beneficial to avoid. Surprisingly, ricin and
When a positively charged amino acid such as arginine is incorporated at a specific position in the cutinase molecule
It was also found that the hydrophobic surface area can be expanded. It exists in lysine and arginine
Because the existing methylene group is restricted to the position where it is not embedded in the cutinase molecule.
It The advantage of using lysine or arginine is that the methylene group is exposed and
The possibility of interaction is increased by the amino or imido groups.
Lysine and arginine are not usually considered hydrophobic amino acids. However
, The atoms forming the side chains of these residues have a large number of hydrophobic moieties that can interact with the lipid layer.
Contains atoms (in the methylene moiety). In fact, the size of the hydrophobic part of the lysine residue
Can be comparable to the size of valine residues.
Other intrinsic properties of cutinase are adversely affected by the introduction of positive charges, which
The surface of the part of the cutinase molecule that interacts with the lipid layer or close to this part
Introducing a compensating negative charge or depleting a positive charge on the surface
Can be offset by.
Around the active siteFusarium solani pisiCutinase surface
Inspection of the hydrophobicity shows that the hydrophobicity is not optimal. This particular in this area
In order to improve the amino acids, the residues should be replaced with more bulky hydrophobic residues.
To further understand the relationship between the structure and function of lipolytic enzymes, some of these
The three-dimensional (3D) structure of the enzyme was carefully studied. These structures are described in the literature
If not, the structure was derived by molecular modeling techniques.
Rhizomucor miehei3D structure of lipase
The structure is determined by the X-ray crystal method (Brady et al. (1990) Nature).
343, 767-770, Brzozowski et al. (1991) Nature.
351, 491-494, Derewenda et al. (1992) Biochem.
(Istry 31,1532-1541). Ser-His-Asp protector
ZE-like catalytic triad site with active site Ser 144 as a short helical lid
Embed below (residues 85-91). Below is the structure in which the active site Ser is embedded.
Is referred to as the "closed" conformation of the enzyme. Adsorption at the oil-water interface
It is believed to be associated with the movement of the spiral lid. By this movement, activity
The site serine is exposed, increasing the hydrophobic region around the active site. "Open" con
The conformation is thought to correspond to the activated enzyme adsorbed at the oil-water interface.
.
fungusRhizomucor miehei"Closed" form of lipase C
The α-coordinate is assigned to the Protein Data Bank in Brookhaven.
It is entrusted. Using a careful calculation methodRhizomucor miehei
The entire protein coordination of the lipase (backbone and side chain) was generated. S. Woodak et al.
1989) Protein
Apply the calculation method described in Engineering 2, 335-345.
hand,Rhizomucor mieheiCreate an approximate starting model for lipase
I made it. This method is based on the SYBYL molecular modeling software package (TRI
POS associates, Inc. St. Louis, Missouri
). After that, the BIOSYM molecular modeling software package (
BIOSYM, San Diego, California)
The model by applying various energy minimization (EM) and molecular mechanics (MD) techniques.
It was Applied a knowledge-based approach during EM and MD processing of models
. For detailed energy terms of possible energy functions and known structural criteria.
And optimized the model at the same time. The model quality is defined by the number and quality of hydrogen bonds and the secondary structure.
Hydrogen bond pattern in building element, orientation of peptide unit, value of main chain dihedral angle, aromatic group
Were evaluated by such criteria as interaction angle and cavity size. Furthermore, unsuitable
Truncated charges, extremely exposed hydrophobic residues, and disulfide bridge energy
The model was inspected for ruggedly unfavorable positions. Side chain rotamers involved
-(Rotamers) is Ponder
& Richards rotamer library (Ponder et al.
1987) J. Mol. Biol. 193, 775-791). This library
The final selection of specific side chain rotamers from the
It was based on. Side chain atoms were annealed into place using MD. Known
Carefully inspect the model structure for consistency with the structural properties of
By optimizing the structural characteristics,Rhizomucor mieheiLipase
A reliable all-atom model can be formed.Rhizomucor mieh ei
The "open" conformation of lipase is CTen-Triglyceride
Obtained by applying MD computer simulation that binds to the active site of pase
Was done. Conformation properties of open structures described in the literature (Derewen
da et al., Biochemistry (1992) 31, 1532-1541).
A careful comparison of the “open” conformations thus obtained
The computer model turned out to be essentially identical.
fungusRhizomucor mieheiStarting from the known 3D structure of lipase
SYBYL molecular modeling software
Software package (TRIPOS associates, Inc. St. L)
ouis, Missouri) to be implemented in COMPOSER module
Applying a new rule-based comparative modeling technology,Humicola langi nosa
"Open" and "closed" 3D structures of lipase were obtained. GotHumicola langinosa
The lipase model is identical to the one described above.
Corrected in the calculation procedure.
fungusRhizomucor mieheiLipase andHumicola l anginosa
Comparing the three-dimensional (3D) structures of lipases, the substrate on the enzyme
The part of the lipase molecule involved in adsorption was identified.
Fusarium solani pisiRelease known 3D structure of cutinase
As a starting point, SYBYL molecular modeling software package (TRIPOS a
associates, Inc. St. Louis, Missouri) COM
Suitable for rule-based comparative modeling techniques such as those implemented in the POSER module.
UseColletotrichum gloeosporiodesOf origin
The 3D structure of cutinase was obtained. GotColletotri chum gloeosporiodes
The cutinase model is the same as described above.
Corrected with one calculation procedure.
Unexpectedly, from the three-dimensional structure of the lipolytic enzyme shown in Table II below,Fusar ium solani pisi
Cα-atoms of residues 116-120 of cutinase
Is a least-square fit through a particular vector (a particular
vector which is the least-square fit through the C α-atoms).
Was observed. This vector is almost perpendicular to the plane where the interaction with the substrate occurs.
Is.
Comparing the primary sequences of several lipolytic enzymes of different origin, for example,Fusar ium solani pisi
Amino acid residues 116-120 of cutinase
It can be seen from Table II below that it appears to be located in a region with a high degree of homology.
. Consensus sequence of lipolytic enzyme Gly- (His / Tyr) -Ser-X-
Gly can be used to align and compare.
Therefore,Fusarium solani pisiAmino of cutinase molecule
Vectors via acid residues 116-120 were used to improve the activity of the wash during washing.
The portion of the cutinase molecule to be amino acid modified to obtain a tinase was limited. Since
Table III below shows the structures of adjacent amino acids for the lipolytic enzymes shown in Table II.
.
According to one aspect of the invention, the amino acid sequence is modified to increase the hydrophobicity of the enzyme surface.
Also provided is a modified cutinase enzyme with improved lipolytic activity during washing. Preferably
Is the lipid contact area
The surface of the enzyme adjacent to the zone was increased in hydrophobicity to form a large lipid contact area.
Replace one or more amino acid residues with alanine, valine, leucine, isoleucine,
Lorin, phenylalanine, tryptophan and tyrosine, methionine, gluta
Amino acid residue selected from the group consisting of mynic acid, glutamine and histidine
Substitution with can increase the surface hydrophobicity of cutinase. Valine,
Leucine, isoleucine, phenylalanine, tryptophan and methionine
preferable.
Not only increases surface hydrophobicity, but also introduces one or more lysine or arginine residues
It is advantageous to modify the amino acid sequence to introduce one or more positive charges
It was discovered.
The modified residue isFusarium solani pisiResidue 1 of cutinase
Via the Cα-atoms of 16-120 or the corresponding Cα-atoms of different cutinases
The vector that is the least squares fit and the Cα-atom at residue 117 perpendicular to the vector
Or defined by the plane containing the corresponding Cα-atoms of different cutinases
Can be located in the molecular part
preferable.
As previously mentioned,Fusarium solani pisiOriginating cutiner
The three-dimensional structure of ze is described in the literature. In this case, which modification is within the scope of the present invention
It will be obvious that this will be a modification of. If the three-dimensional structure of the specific cutinase is not known
In this case, the lipolytic enzyme consensus sequence Gly- (His / Tyr) -Ser
-Alignment of amino acid sequences of known sequence induced by X-Gly (see Figure 12)
Appropriate modifications can be made within the scope of the invention by comparison. This pro
The use of molecular modeling techniques is also preferred.
The cutinase variants produced according to the present invention can be used as part of a detergent or cleaning composition.
When used as such, the enzyme activity may show an advantage. In particular, the cutinase mutant is washed
It has been found to exhibit improved in-wash performance during the main cycle of the rinsing process. Washing
The performance during washing in the main cycle of the process means that the detergent composition containing the enzyme is
European standard automatic washing machine using normal washing conditions for hardness and temperature
Allows a single washing process to remove a significant amount of oil stains from soiled fabrics
Means that. Conventional on the market
The lipolytic enzyme Lipolase (registered trademark) (manufactured by Novo Nordisk) is
However, under the same conditions, it does not seem to have a significant effect during washing on oil stains.
It should be understood.
The effects of enzymes on oil stains during laundering can be evaluated using the following assay.
It A new polyester test cloth with a cotton content of less than 10% was treated with an enzyme
Pre-wash with detergent product containing, then rinse thoroughly. Then there is such dirt
Stain no cloth with olive oil or other suitable hydrolyzable oil stain. Each test cloth (
Incubate about 1 g) with 30 ml of washing solution in a 100 ml polystyrene bottle.
To start. The washing liquid contains 1 g / l of the detergent product shown below. Normal 30 ℃ main wash
Using the rinse program, 30 bottles in a Miele TMT washing machine full of water
Stir for minutes. Preliminarily add 3 LU / ml of cutinase mutant to the washing solution. Contrast
Contains no enzymes. The composition of the powder detergent is shown below (% by weight):
Ethoxylated alcohol Nonionic surfactant 9.5
Sodium sulfate 38.6
Sodium carbonate 40.4
Sodium silicate (Na2O: Si2O = 2.4) 7.3
Water 4.2
As the nonionic surfactant, C12-CFifteenEthoxylated alcohol 10.5-
13EO was used, but there are a wide variety of ethoxylated alcohol nonionic surfactants.
It can vary in range.
After washing, rinse the cloth thoroughly with cold water and dry in a cold air rotary dryer to remove residual fat.
Evaluate the amount. This can be done in several ways. The usual method is
The test cloth was extracted with petroleum ether in a Soxhlet extractor and the solvent was distilled off.
Weigh and determine the percentage of residual fat as a fraction of the initial fat content of the fabric
That is.
The second, more sensitive method, uses brominated olive oil to stain the test cloth (R
ichards, S.M. Morris, M .; A. And Arklay, T .; H. (
1968), Textile Research Journal38, 10
5-107). Then, place each test cloth in 30 ml in a 100 ml polystyrene bottle.
Incubate with wash solution. Then use the regular 30 ° C main wash program,
Stir a series of bottles in a washing machine full of water. After the main wash,
Rinse the test cloth thoroughly in cold water for 5 seconds. Immediately after rinsing, dry the test cloth with a cool air dryer
To do. After drying, measure the bromine content of the cloth by X-ray fluorescence spectrum analysis to determine the residual amount of fat.
Can be specified. Fat removal is the amount originally present in the test cloth as follows:
Can be determined as a percentage of
In the above formula, brominebwIndicates the percentage of bromine on the cloth before washing,awAfter washing
The bromine percentage of is shown.
Another method for assessing enzyme activity is to measure reflectance at 460 nm according to standard techniques.
Consists of doing.
In the present invention, a modified, mutated or mutant enzyme, or enzyme variant is
Means an enzyme produced by a mutant microorganism expressing a naturally mutant gene
It Mutant genes (other than those containing only silent mutations) are direct
Or indirectly derived from an amino acid sequence that differs from the corresponding parent enzyme sequence at one or more locations.
It means a gene encoding an enzyme having a no acid sequence. The parent enzyme is the corresponding
Refers to the gene product of a mutated gene. A silent mutation of a gene is a gene
Changes in the polynucleotide sequence of
Of the differences, the above (due to the redundancy in the codon-amino acid relationship)
It means that the amino acid sequence of the enzyme encoded by the gene is unchanged.
Mutant or mutant microorganism is a gene for an enzyme that is mutated.
Parent microorganism or a microorganism that is a progeny thereof. Such mutations of microorganisms
(A) mutates the corresponding gene (parent gene) already present in the parental microorganism
Or (b) mutating the corresponding gene directly or indirectly obtained from another source.
Transferring (introducing) into a microorganism to be a product (for example, mutating a gene)
Can be implemented by: The host microbial organism is the transfer of its mutant gene or other origin.
It is a microorganism whose genes form a part. Generally, the host microorganism is a strain or species
The source or lineage may be the same or different than the parental microorganism.
The present invention is particularly directed to WO-A-90 / 09446 (Plant Genetic).
s Systems)Fusarium solani pi si
Cutinase againColletotrichum capsici,Col lettotrichum gloeosporiodes
,as well asMagnapo rthe grisea
Origin
A mutant form of the cutinase of These cutinase mutants have rD
May be produced by rDNA-modified microorganisms containing genes obtained or produced by NA technology
It
Fusarium solani pisiResidues 116-120 of cutinase
Least-squares fit via the Cα-atoms of the
And a vector that is perpendicular to the vector and is Cα-atom at residue 117 or a different atom.
To the portion of the molecule defined by the surface containing the corresponding Cα-atom of the tinase.
Once the amino acid residue located is identified, the appropriate amino acid (s) are identified at the identified position (s).
By introducing an acid, for exampleFusarium solani pisiKu
Amino acids such as the mutation N712K relating to the sequence of tinase or its homologues.
The sequence can be modified.
As will be appreciated by those in the art, such modifications affect the structure of cutinase. joy
In addition, a modification that does not significantly affect the electrostatic charge around the active site is preferable. The inventors
Is a balun with the unavoidable distortion of enzyme conformation and the advantage of increased enzyme activity.
I deepened my understanding of the required level. This makes the cutinase mutation promising with a high success rate.
Predict and manufacture foreign substances
be able to.
In Table IV below and elsewhere in the specification, amino acids and amino acid residues in peptide sequences
Is indicated by the one-letter and three-letter abbreviations shown below.
Table IV
A = Ala = alanine V = Val = valine
L = Leu = leucine I = Ile = isoleucine
P = Pro = proline F = Phe = phenylalanine
W = Trp = tryptophan M = Met = methionine
G = Gly = glycine S = Ser = serine
T = Thr = Threonine C = Cys = Cysteine
Y = Tyr = tyrosine N = Asn = asparagine
Q = Gln = glutamine D = Asp = aspartic acid
E = Glu = glutamic acid K = Lys = lysine
R = Arg = Arginine H = His = Histidine
As used herein, mutations present in the amino acid sequence of proteins, and thus sudden changes
The heterologous protein itself is abbreviated as follows depending on the position and type of mutation:
The identity of the originally mutated amino acid residue,
The position (according to the SEQ ID NO) and the amino acid residue that replaces the original amino acid residue
Can be described by identity. When extra amino acids are inserted into the sequence
, Its position is one or more below the residue number immediately before the insertion of the canonical or reference sequence.
Indicated with a subscript.
For example, suddenly characterized by substitution of asparagine at position 172 with lysine
Mutants are designated Asn172Lys or N172K. (If) after asparagine
Inserting another amino acid residue such as proline into Asn172AsnPro
Alternatively, it is represented by N172NP, or by using an insertion residue at the 172a position as * 172aP.
To represent. Deletion of asparagine at the same position (assuming Asn172 * or
It is represented by N172 *. * Is missing if it is considered not present due to the actual deletion.
Meaning a loss, simply comparing to another sequence or a reference sequence having a residue at this position or
The absence of amino acid residues is considered to be absent by homology.
Multiple mutations are represented separately with a + sign. For example, N172K + S54I + A12
8F is a trio of 3 by substitution as described above at each of the three positions of the amino acid sequence.
Mutation of
Represents a mutant protein having. If desired, make the mutations shown in the table below.
You may combine.
Table V belowFusarium solani pisiOrigin cutinase
3 shows a particular useful example of a cutinase variant of the invention based on the sequence
Preferred variants of the invention areFusarium solani pisiCutie
Nucleases A85F, N172K and E201K, and the corresponding variants of other cutinases.
It is a different body. An example of such a corresponding cutinase variant is, for example,Colleto trichum gloeospores
Asp1 derived from cutinase
72Lys, a D172K mutant.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a cutinase mutant of the present invention.
. Microorganisms that produce natural cutinase
Are usually plant pathogens, and these microorganisms are known as host cells for the modified cutinase gene.
Is not very suitable for the action. Therefore, preferred host microbiota for the rDNA method.
The modified (pro) cutinase was added to the rDNA vector that can be transferred into the product.
Incorporated the gene to be used. Therefore, it is described in WO-A-90 / 09446.
A rDNA vector essentially similar to the rDNA vector of
.
Microorganisms that produce natural cutinase are less suitable for fermentation processes. Fermentation yield
To improve the rate, the gene encoding the improved cutinase was expressed rapidly in cheap medium.
Should be transferred to microorganisms that can grow rapidly and that are capable of synthesizing and secreting large amounts of cutinase.
is there. Such suitable rDNA modifications (host microorganisms) of the present invention are bacteria (host organisms).
KeBacilli,Corynebacterium, Staphylococci
as well asStreptomyces) Or lower eukaryotes (egSacchar omyces cerevisiae
And related species,Kluyveromyces marxianus
And related species,Hansenula polymorpha
And related species, andAspergillusGenus species). Preferred host microorganism
Is a lower eukaryote. what
Because these microorganisms produce and secrete enzymes very well in the fermentation process, cutiner
This is because the ZE molecule can be glycosylated. Glycosylation stabilizes cutinase in wash systems
Can contribute to sex.
The invention further provides modified eukaryotic cutinase genes (eg,Fusarium s olani pisi
(Derived gene) into a cloning rDNA vector
Genetic material obtained, transformation of new host cells and inheritance of cutinase mutants
Provided is the use of said genetic material for expression of a new offspring host cell.
Manufactured or modified by rDNA technology encoding the cutinase variant
A polynucleotide, an rDNA vector containing the polynucleotide, and the polynucleotide
A rDNA-modified microorganism containing a polynucleotide and / or the rDNA vector is also provided.
Provided by the invention. The invention further provides corresponding polynuclears encoding modified eukaryotic cutinases.
A nucleotide (eg, having a nucleotide sequence encoding a mature cutinase variant,
A polynucleotide in which a stop codon follows the translation codon, but in some cases
Immediately upstream of the nucleotide sequence encoding the mature cutinase variant is this cutiner.
Ze mutant prepro
Or having a nucleotide sequence encoding a prosequence).
In such a polynucleotide, the cutiner derived from the source microorganism is used.
A nucleotide sequence encoding at least one codon, preferably
As many codons as possible are preferred for new hosts against'silent 'mutations
Modified to form a codon that encodes an equivalent amino acid residue
Due to the modification, the stability of the transfer agent is improved when it is used in the cells of the host.
Gene mRNA can be provided.
A specific host is provided upstream of the nucleotide sequence encoding the pro- or mature cutinase.
There may be located a nucleotide sequence encoding a suitable signal or secretory sequence. Obedience
Therefore, one embodiment of the present invention provides a nucleotide encoding a cutinase variant or a precursor thereof.
It relates to an rDNA vector having a cleotide sequence inserted therein.
The nucleotide sequence can be derived, for example, from the following sequences:
(A) (for exampleFusarium solani pisiPropure produced in
Or the original amino acid of the cutinase
A natural nucleotide sequence encoding a sequence);
(B) Codon preferred by new host and stable messenger RN in new host
The nucleotide sequence that gives rise to A.
Chemically synthesized nucleotide sequence
(C) Amino acid sequences are different, but exhibit excellent stability and / or activity in detergent systems,Fusarium solanipisi
The above item a or b encoding a cutinase
A genetically engineered nucleotide derived from one of the nucleotide sequences described in
Ochid arrangement.
In short, one of the preferred hosts encodes the cutinase gene as described above.
The rDNA vector capable of directing the expression of the nucleotide sequence
Comprising the components of:
(A) mature cutinase or precutinase, or (depending on the host cell selected
At least a portion of the presequence is removed immediately downstream of the secretion signal.
Double-stranded (ds) DNA encoding the corresponding plectinase. However, it should be translated.
If the part of the gene does not start with the codon ATG, prepend the ATG codon
Should be. Also the gene
The translated portion of should always terminate with an appropriate stop codon;
(B) upstream of the plus strand of ds DNA (component (a)) encoding cutinase
Located, an expression regulon (suitable for the selected host microorganism);
(C) Downstream of the plus strand of ds DNA (component (a)) encoding cutinase
A terminator sequence (suitable for the selected host microorganism) located;
(D1) a gene that facilitates integration of ds DNA into the genome of the selected host.
Cletide sequence, or
(D2) an origin of replication suitable for the selected host;
(E1) optionally (auxotrophic) selectable marker. The auxotrophy marker is
It may consist of an auxotrophic marker coding region and a defective promoter;
(E2) optionally maturation of one precursor form of cutinase in the selected host
And / or ds DNA sequences encoding proteins involved in secretion.
Such an rDNA vector may further include an upstream of the polynucleotide as described above.
And / or downstream it may have another sequence which facilitates functional expression of the cutinase. Sakae
The auxotrophic marker includes the coding region of the auxotrophy marker and the defective promoter.
Data area.
Another embodiment of the invention is by fermentation of one of the various cutinase variants described above.
Production. Fed batch (such as fermentation)
It may be fed-batch) fermentation or continuous fermentation. Choosing the method to use
Depends on the host strain and the preferred (known) down stream processing method
To do. Accordingly, the present invention further provides for the production of cutinase variants as described herein.
There is provided a live method, wherein the method acts on at least one amino acid sequence of cutinase.
Modification containing a gene produced by rDNA technology that results in one mutation
Microorganisms are fermented and cultured to improve the activity of cutinase compared to the corresponding parent enzyme and
The cutinase produced by the organism is separated from the fermentation broth or the microbial cells are released.
The cutinase mutant preparation was produced by separating it from the fermentation broth, and the separated cells
From the broth or from the broth by a physical or chemical concentration or purification method.
Concentrating or partially purifying the cutinase variant from the cell. Cutinase mutation
The body is secreted by the microorganisms into the fermentation broth and the enzyme is filtered or centrifuged.
Select conditions that allow recovery from the broth after cell removal
Is preferred. In some cases, the cutinase variant is then concentrated to the desired degree,
It can be purified. These fermentation methods themselves are well known except for the peculiarities of microorganisms.
Fermentation techniques and commonly used fermentation / downstream processing equipment can be the basis.
A method for producing a modified microorganism capable of producing a cutinase mutant by rDNA technology is further added.
The present invention provides. This method encodes a cutinase mutant introduced into a microorganism.
Gene at the 5'end is functional as a signal or secretory sequence of the host microorganism.
It is characterized in that it is fused with a gene fragment encoding a (modified) pre-sequence. The present invention
Another aspect of the present invention comprises a cutinase mutant gene and is encoded by the gene.
A rDNA-modified microorganism capable of producing a cutinase mutant is provided. rDNA modification
In microorganisms, if the gene encoding the natural cutinase originally exists,
It is preferable to remove (eg, replace with another structural gene).
In another aspect of the invention, an enzyme detergent composition comprising a cutinase variant of the invention is provided.
To serve. Such compositions have been used in cutinase variants and commonly in detergent systems.
Other ingredients such as additives for detergent compositions, fully formulated detergents and for example European patents
Described in Application Publication No. 258 068
Of the known types of cleaning compositions). Especially, the group
The composition comprises 5 to 60% by weight, preferably 20 to 50% by weight of a detergency builder and 0
. 1 to 50% by weight of the activator system. The activator system is one or more
0 to 95% by weight of on-surfactant, 5 to 100% of one or more nonionic surfactants.
It comprises by weight.
Other components of such detergent compositions are described, for example, in British Patent Application Publication No. 1 372.
034 (Unilever), U.S. Pat. No. 3,950,277, U.S. Pat.
No. 4,011169, European Patent Application Publication No. 179,533 (Proct)
er & Gamble), European Patent Application Publication No. 205 208 and Yo
-Roppa Patent Application Publication No. 206390 (Unilever), JP-A-63-
No. 078000 (1988), June 1988 research report (Research Discl
No. 29056 and each of the several specifications cited herein.
Can be any of the numerous known types. The patent application specification is
All are incorporated herein by reference.
The cutinase variants of the present invention may be in any suitable form, namely a granular composition of the enzyme,
In the form of a solution or slurry,
Is a carrier material (such as those described in European Patent Application Publication No. 258 068).
, Novo Nordisk's Savinase® and Lipola
se (registered trademark)) can be effectively added to the detergent composition.
The amount of the cutinase mutant added is, for example, 10 to 20,000 per 1 g of the detergent composition.
A wide range of 0 LU, preferably 50 to 2,000 LU can be selected. Book
The LU, or lipase unit, in the description refers to European Patent Application Publication No. 258 06.
As defined in No. 8 (Novo Nordisk).
Similar rules apply mutatis mutandis for other enzymes that may be present. European patent application
See also Publication No. 407 225.
Choose a protease with a pI of less than 10 and share this protease with cutinase.
It may be advantageous to present it in the detergent composition. European Patent Application Publication No. 2
71 154 (Univer) describes a number of such proteases.
ing. The protease used with the cutinase variant may, in some cases,
It may include, for example, the BPN 'type or a number of types of subtilisins disclosed in the literature.
It
Some of these have already been described, for example in European Patent Application Publication No. 130 756 or
European Patent Application Publication No. 251 446 (both Genentech); US
National Patent No. 4 760 025 (Genencor); European Patent Application Publication
No. 214 435 (Henkel); WO-A-87 / 04661 (Amg
en); WO-A-87 / 05050 (Genex); Thomas et al. (198).
6/5) Nature 316, 375-376 and (1987) J. Am. Mol.
Biol. 193, 803-813; Russell et al. (1987) Nature.
For detergent applications, such as the mutant proteases described in 328, 496-500.
Proposed.
The invention is described in more detail in the following examples. For genetic manipulation and analysis of nucleic acid substances
All techniques used were essentially Sambrook et al. (19) unless otherwise stated.
89).
Description of the attached drawings:
Figure 1A: SynthesisFusarium solani pisiOf the cutinase gene
Nucleotide sequences of cassette 1 and the constituent oligonucleotides. Orient
Gonucleotide transitions are shown in the cassette sequence. Lowercase letters are outside the reading frame
The nucleotide position is indicated.
Figure 1B: SynthesisFusarium solani pisiOf the cutinase gene
Nucleotide sequences of cassette 2 and the constituent oligonucleotides. Oligonucle
The ochtide transition is shown in the cassette sequence.
Figure 1C: SynthesisFusarium solani pisiOf the cutinase gene
Nucleotide sequences of cassette 3 and the constituent oligonucleotides. Oligonucle
The ochtide transition is shown in the cassette sequence. Small letters are outside the reading frame
Indicates the tide position.
Figure 1D:Fusarium solani pisiPre-pro-cutinase
The nucleotide sequence of the synthetic cutinase gene encoding Cutinase pre-sequence
, The pro and mature sequences are shown. Cloning and oligonucleotide transitions
It also shows the parts to be used. Lowercase letters are outside the reading frame
The nucleotide position of
Figure 2:Fusarium solani pisiEncodes a Protinase
ArrayE. FIG. coliligates with a sequence encoding a derivative of the phoA presequence
Sequence of synthetic DNA fragments for Restriction enzyme part used for cloning
Position and ribosome binding site (RBS). Encoded phoA signal sequence
The partial amino acid sequence of the cutinase gene is also shown by the one-letter code.
Figure 3: Invertase presequence and maturationFusarium solani p isi
Cassette 8 encoding the fusion point of the cutinase coding sequence,SacI-B cl
Nucleotide sequence of the I fragment.
Figure 4: 0.2 kb from pUR2740SalI-NruBy the deletion of I
The resulting plasmid pUR2741 contains a portion of pBR322 and 2 μm plasmid.
Origin of Replication in Yeast Cells Derived from Escherichia coli, Yeast leu2D Gene, and Yeast
Yeast invertase signal sequence coding region under the control of the ga17 promoter
Area and plant α-galactosidase
Comprising a fusion with a geneE. FIG. coli-S. cerevisiaeSha
It is a toll vector.
Figure 5: Plasmid pUR7219 contains a portion of pBR322 and 2 μm plasmid.
Origin of Replication in Yeast Cells Derived from Escherichia coli, Yeast leu2D Gene, and Yeast
Yeast invertase signal sequence coding region under the control of the ga17 promoter
Area and maturityFusarium solani pisiCode that encodes cutinase
Comprising a fusion with an areaE. FIG. coli-S. cerevisiaeshuttle
It is a vector.
Figure 6: Plasmid pUR2740 contains a portion of pBR322 and 2 μm plasmid.
Origin of Replication in Yeast Cells Derived from Escherichia coli, Yeast leu2D Gene, and Yeast
Yeast invertase signal sequence coding region under the control of the ga17 promoter
Region and a fusion of the plant α-galactosidase gene.E. FIG. coli- S. cerevisiae
It is a shuttle vector.
Figure 7: exlA pre-sequence and maturationFusarium solani pisi
Nucleotides of cassettes 5, 6 and 7 with different types of binding of the cutinase coding sequence
Array.
Figure 8:Aspergillus nigerMutant strainawamoriGenome DN
5.3 kb of ASalThe I fragment of pUC19SalObtained by inserting at the I site
Plasmid pAW14B.
Figure 9: Includes the exA reading frame of pAW14BBspHI-AflII fragment
ToFusarium solani pisiPre-pro-cutinase code
Contains an arrayBspHI-AflPlasmid pUR7 obtained by replacing with the II fragment
280. Therefore, the plasmid pUR7280A. nigerMutant strainawam ori
Under the control of a promoter and terminatorFusarium sol ani pisi
It contains the pre-pro-cutinase gene.
Figure 10: A. nidulans amdS andA. nigerMutant strainawam ori
Both pyrG
Plasmid pUR7281 obtained by introducing the selective marker of pUR7280 into
.
Figure 11:Fusarium solani pisiSchematic diagram of cutinase molecule
.
Figure 12:Fusarium solani pisi,Colletotri chum capsici
,Colletotrichum gloeospo riodes
,as well asMagnaporthe griseaOf cutinase from
It is a partial amino acid sequence, and the position of the residue is shown by a 3D structure.
Figure 13:Fusarium solani pisiCutinase and cutiner
Action during washing of ze mutant N172K.
Figure 14:Fusarium solani pisiCutinase and cutiner
The action of ze mutant E201K during washing.
Figure 15:Fusarium solani pisiCutinase and cutiner
Action of ze mutant A85F during washing.References
Example 1 Fusarium solani pisi
Encodes pre-pro-cutinase
Construction of synthetic gene
Essentially to European Patent Application Publication No. 407 225 (Unilever)
According to the method describedFusarium solani pisiPre-Pro-
A synthetic gene encoding cutinase was constructed. Has been announcedFusariu m solani pisi
Based on the nucleotide sequence of the gene (Solid
ay et al. (1984) and WO-A-90 / 09446, Plant Gene.
tic Systems),Fusarium solani pisiPre-
Construction of a fully synthetic DNA fragment containing the region encoding the pro-cutinase polypeptide
I planned. This synthetic cutinase geneFusarium solani pisi
Contains some nucleotide changes compared to the nucleotide sequence of the gene,
This ensures that the restriction enzyme recognition site does not affect the encoded amino acid sequence.
It has been introduced at a convenient location within the gene. Nucleo of the total synthetic cutinase gene
The tide sequence is shown in Figure 1D.
Three different starting from synthetic DNA oligonucleotides
A synthetic cutinase gene was constructed by assembling the cassettes. Synthetic DNA cassette
The firstEcoRI site at the endHinIt has a dIII site. Ap
Oligonucleotides using a Plated Biosystems 380A DNA synthesizer
Cleotide was synthesized and purified by polyacrylamide gel electrophoresis. Each cassette
The following procedure was used to construct Equimolar amount to make up a given cassette
(50 pmol) of oligonucleotides were mixed according to standard techniques,
Edge phosphorylated, annealed and bonded. The resulting mixture of double-stranded DNA moleculesEco
RI andHinCut with dIII and size fraction by agarose gel electrophoresis
And recovered from the gel by electroelution. The obtained synthetic DNA cassette was designated as pUC9-2.
. 7 kbEcoRI-Hinligates with the dIII fragment,Escherichia coli
Transformed into. How many with the appropriate oligonucleotide primer
Of the cloneEcoRI-HinComplete sequencing of dIII inserts in both directions
And the sequence of the synthesis cassette was confirmed. Using this procedure, pUR7207 (
1A), including set 1, pUR7208 (including cassette 2, FIG. 1B) and
pUR7209 (including cassette 3, figure
1C) was constructed. Finally, 2.9 kb of pUR7207EcoRI-Apa
0.2 kb of I fragment of pUR7208ApaI-NheI fragment and pUR72
0.3 kb of 09NheI-HinSynthetic cutiner ligated with dIII fragment
Ze gene was created to obtain pUR7210. This plasmidFusariu m solani pisi
Of a complete pre-pro-cutinase encoding
It contains a frame (Fig. 1D).Example 2 Escherichia coli
InFusarium solani pi si
Expression of (pro) cutinase
Using the synthetic cutinase gene, WO-A-90 / 09446 (Plant
Functionally similar to that described in Genetic Systems)E. FIG. col i
The expression vector was constructed.Fusarium solani pisiProfessional
Before the part of the synthetic gene encoding the cutinase,E. FIG. coliExpression sig
Null, ie (i) an inducible promoter, (ii) a ribosome binding site, and (iii
) Provides a translation initiation codon and is required for the delivery of processinase from the plasma membrane
The structure in which the signal sequence that provides information is located
I designed a structure.
E. FIG. coli A derivative of the phoA signal sequence (Michaelis et al., 19
83) Design a synthetic linker for fusing 83) with the prosequence of the synthetic cutinase gene
(See FIG. 2). Optimize signal peptide cleavage and processinase secretion
Therefore, the nucleotide sequence of this linker is 3 C of the phoA signal sequence.
Convert terminal amino acid residue (Thr-Lys-Ala) to Ala-Asn-Ala
The N-terminal amino acid residue of the cutinase prosequence (Leu1, see FIG. 1D)
It was like converting to a. With this construction, the cutinase periplasm
Secretion into the interstitial space is certain (see WO-A-90 / 09446, Plant).
(Genetic Systems).
In order to obtain such a construct, the cutinase pre-sequence and a part of the pro-sequence are included.
9 bpEcoRI-SpeRemove the I fragment from pUR7210,E. FIG. col i
Derivatives of phoA presequence and modified N-terminal amino acid residues of cutinase prosequence
A synthetic DNA linker sequence that provides a group (EcoRI-SpeI fragment)
(Figure 2). The resulting plasmid was named pUR7250 and used to
Boso
Chain fusion site and a procA signal sequence coding region fused to a cutinase
0.7kb including the code areaBamHI-HinThe dIII fragment was isolated. this
The fragment was 8.9 kb of pMMB67EH.BamHI-HindIII fragment (Fu
rste et al., 1986) to give pUR7220. With this plasmid
Fusions a synthetic gene encoding a cutinase with a variant of the phoA signal sequence.
Put together under the control of the inducible tac promoter.
Includes pUR7220E. FIG. coliShare WK6,
0.017M KH2POFour
0.017M K2HPOFour
12 g / l Bacto-tryptone
24 g / l Bacto-yeast extract
0.4% glycerol (v / v)
0.5 liters of IXTB medium (Tartof and Hobbs, 198
Grow in 2 liter shake flasks containing 8).
Shake the culture vigorously (150 rpm) with 100 μg / ml ampicillin
Overnight at 25 ° C to 30 ° C. OD at 610 nm is 10
It was 12.
Then IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) was added
To a final concentration of 10 μM and continue incubation for an additional 12-16 hours.
It was Analytical judgment of samples taken from the culture further indicates the amount of lipolytic activity produced.
When no significant increase was observed, cells were harvested by centrifugation and the first culture
It was resuspended in a volume of 20% sucrose-containing buffer at 0 ° C. Centrifuge cells
The cells were harvested and resuspended in the original culture volume of ice-cold water and the cells were exposed to osmotic shock.
Dissolved. Cell debris was removed by centrifugation and acetic acid was added to the cell-free extract to pH 4
. It was acidified to 8 and left overnight at 4 ° C. to remove the resulting precipitate. At this stage,
Ultra-filtration / freeze-drying of cell-free extract for purity of almost no endogenous lipase 7
Greater than 5% cutinase preparation was obtained. Or on SP-sephadex
The sample was loaded with acidified cell-free extract, and the enzyme was eluted with a buffer solution of pH 8.0.
Solution containing a suitable amount of DEAE-cellulose (Whatman DE-52
), The DEAE passage solution is directly passed through the Q-sepharose HP (Pharma).
Cia) the cutinase was purified to homogeneity (purity 9
5% or more). With a salt gradient
Elution yielded a uniform cutinase preparation, typically with a total yield of 75% or higher.
It wasExample 3 Fusarium solani pisi
Remains encoding a variant of cutinase
Building a gene
Described in Example 1Fusarium solani pisiPre-procure
Mutations involving changes in the encoded amino acid sequence using the synthetic gene for tinase
Somatic genes were constructed. In this construction, the three genes that make up the fully synthetic cutinase gene
Essentially the same method as described in Example 1 was applied for the construction of the cassette
. For example, the position to be mutated, ie the encoded triplet of Asn 172.
The same oligonucleotides as described in Example 1, except for the two oligos covering the
Create a new type of cassette 3 using cleotide,Fusarium sola ni pisi
The gene encoding the cutinase mutant N172K was constructed. Generation
Instead, two new synthetic oligos were used. These oligos are mutant sequences
Except that it is the same as the oligo before substitution. In particular, CUTI3D
CUTI3D M instead of MH and CUTI3K MH respectively
H variant (including AAG instead of AAT) and CUTI3K MH variant (A
A new cassette containing the mutation N172K, which contains CTT instead of TT).
3 was prepared (see FIG. 1C). Essentially the new method is as described in Example 1.
Set 3 cloned, sequenced, mutation containing 0.3 kbNheI-H in
Replacing the dIII DNA fragment with the corresponding fragment of pUR7210 to generate pUR725
7 (N172K) was obtained. 0.6 kb derived from this plasmidSpeI-H in
The dIII fragment was used to replace the corresponding fragment of pUR7220,E. FIG. col i
The expression plasmid pUR7224 (N172K) was obtained. thisE. FIG. coliManifestation
PlasmidE. FIG. coliTransformed into strain WK6. Transformed cells in Example 2
The mutant processinase enzyme was grown essentially as described in Example 2 and grown as described.
It was recovered and purified by the method described above.
Instead of CUTI3F MH and CUTI3M MH (see Figure 1C) respectively
CUTI3F MH mutant (containing AAG instead of GAG) and CUTI3
A novel cassette 3 that incorporates MMH variants (including CTT instead of CTC)
By creatingFusarium so lani pisi
Similarly, the gene encoding the cutinase mutant E201K was constructed.
Built
Instead of CUTI2C MH and CUTI2I MH (see FIG. 1B) respectively
CUTI2C MH mutant (including TTC instead of GCT) and CUTI2
A new cassette 2 that incorporates I MH mutants (including GAA instead of AGC)
By creatingFusarium solani pisiCutinase
The gene encoding mutant A85F was similarly constructed.Example 4 Saccharomyces cerevisiae
InFusarium s olani pisi
Expression of cutinase
Saccharomyces cerevisiaeInFusarium solani pisi
Due to the expression of cutinase synthesis gene, mature cutinase
Before the synthetic gene encodingS. cerevisiaeInvertase
Sequence (Taussig and Carlsson, 1983) and strong inducible ga
Expression in the presence of the 17 promoter (Nogi and Fukasawa, 1983)
Vek
Built the tar. To produce a synthetic cutinase gene for such fusion
, The coding sequence of the invertase pre-sequence to the N-terminal coding sequence of the mature cutinase.
An adapter fragment was synthesized that fused to the row. This fragment is essentially described in Example 1.
Like pUC9EcoRI-HinCreated as a dIII cassette (
Set 8, see FIG. 3), pUR7217 was obtained. Plasmid pUR7210 and
pUR7217E. FIG. coli JM110 (dam methylase activity was deleted
Strain), and 2.8 kb of pUR7217BclI-HindIII disconnection
0.6 kb of pUR7210BclI-Hinligated to the dIII fragment
Gives the encoded nucleotide sequence of the mature cutinase polypeptideS. ce revisiae
PUR7 fused to part of the invertase presequence coding region
218 was obtained.
8.9 kb of pUR2740NruI-SalThe I fragment is isolated,SalI rush
The outgoing end is filled with Klenow polymerase (fill in) and the fragment is recircularized (r
ecircularization), pUR2740 (Verbakel, 1991, see FIG. 6)
) To the expression vector pUR2741 (see FIG. 4)
Was induced. 7.3 kb of pUR2741SacI-Hinp the dIII fragment
0.7kb of UR7218SacI-Hinligated with dIII fragment, pUR7
219 was obtained (see FIG. 5). In some casesS. cerevisiae poI
II terminator behind the cutinase geneHinPlace on dIII site
However, this was not important for the effective expression of the cutinase gene.
RevealedE. FIG. coli-S. cerevisiaeShuttle plasmid pUR7
219 carries a 2μ plasmidS. cerevisiaeStock (cir)+stock
) Replication origin,S. cerevisiae leu2-High copy number trait in strain
Promoter-deficient species that allow selection of transformed cellsS. cerevisiae
Leu2 gene and strong inducibilityS. cerevisiae gal7 promoter
Under control ofS. cerevisiaeOperational to invertase presequence
Bound toFusarium solani pisiThe mature part of cutinase
It contains the encoding synthetic gene.
Using the standard protocol for electroporation of yeast cells, strain YT6-2-IL (
Erhart and Hollenbe
rg, 1981)S. cerevisiaeStock SU50 (a, cir0
, Leu2, his4, can1) of 2μS. cerevisiaeplus
Cotransformation with an equimolar mixture of Mido and pUR7219. Leucine prototrophy
Transformants were selected for and total DNA was isolated from several transformants
. All transformants should contain both 2μ plasmid and pUR7219
This seems to be due to the fact that the promoter-deficient leu contained on pUR7219 is leu.
When two genes are present at high copy numbers due to coexistence with the 2μ yeast plasmid,
It shows that the leu2 deletion strain can only be functionally supplemented. 40 generations in complete medium
After culturing as above, solid plating and replica plating on complete medium were performed to obtain one trait.
The transformed cells were cured for pUR7219,S. cerevisiae
Stock SU51 (a, cir+, Leu2, his4, can1) were obtained. pUR7
Own 219S. cerevisiaeStock SU51,
-Amino acid-free yeast nitrogen base (YNB) 6.7g / l
-Histidine 20mg / l
-Glucose 20g / l
Grown in a 1 liter shake flask containing 0.2 liters of MM medium.
I let you. The culture was grown overnight at 30 ° C. with vigorous shaking (150 rpm). 6
The OD at 10 nm was 2-4. Collect cells by centrifugation, 2 liters
In a shake flask of
− Yeast extract 10g / 1
− Bactopeptone 20g / 1
-Galactose 50g / 1
Resuspend in 1 liter of YPGAL medium consisting of
The cubation was continued. At regular intervals, samples are removed from the culture and centrifuged.
The biomass was removed over time. Using olive oil as a substrate, the supernatant cutina
The enzyme activity was analyzed by titration method. For each sample, 5.0 ml of lipase substrate (Si
gma, containing olive oil as a substrate for lipase) and 25.0 ml of buffer solution (5
mM Tris-HCl pH 9.0, 40 mM NaCl, 20 mM CaCl2
100-200 μl of the filtrate was added to the stirred mixture of). Perform the assay at 30 ° C
Dosing and using a Mettler DL25 titrator with 0.05M NaOH
Measure the release of fatty acids by automatic titration up to pH 9.0
It was A titration volume vs. time curve was obtained. The amount of lipase activity contained in the sample is
Calculated from the maximum slope of this curve. 1 enzyme activity unit is 1 minute under the above conditions
Is defined as the amount of enzyme that releases 1 μmol of fatty acid from olive oil. This
Such measurement methods are known to those skilled in the art.
When the amount of cutinase activity no longer increases, the cells are removed by centrifugation.
Acetate was added to the cell-free extract to acidify it to pH 4.8 and cutinase was added to Example 1.
It was recovered by the method described in.Example 5 S. cerevisiae
InFusarium solani pisiCutie
Expression of mutants of Nase
Fusarium solani pisiCutinase mutant N176K
In the following wayS. cerevisiaeWas expressed in. pUR7257 (N17
2K) 0.5kbApaI-HinpUR7218 using the dIII fragment
Of the gene containing the mutationS. cerevisiaeSignal distribution
We obtained pUR7228 (N172K) operatively fused to the sequence encoding the row.
7.0 kb of pUR2741SacI-HindIII fragment
To 0.7 kb of pUR7228 (N172K)SacI-HindIII disconnection
Ligation in one piece gave pUR7234 (N172K). This plasmidS. c erevisiae
Transformed into strain SU51. The transformed cells obtained are used in the examples.
The mutant enzyme produced by incubation in the method described in Example 4 was used in Examples 4 and 1.
Harvested from the culture broth as described.
Fusarium solani pisiCutinase mutant E201K
Encodes the cutinase mutant E201K as described in Example 3.Fus arium solani pisi
Using a mutant of cutinase geneS. c erevisiae
Produced in the same way.
Fusarium solani pisiThe cutinase mutant A85F
Encodes the cutinase variant A85F as described in Example 3.Fusar ium solani pisi
Using a mutant of cutinase geneS. cer evisiae
Produced in the same way.Example 6
In AspergilliFusarium solani pisiCutiner
Expression
Aspergillus nigerMutant strainawamoriSynthesisFusa ium solani pisi
For the expression of the cutinase gene,Fusa ium solani pisi
Synthetic residue encoding pre-pro-cutinase
A geneA. nigerMutant strainawamoriStrong inducible exla promoter
(Maat et al., 1992, de Graaff et al., 1992).
The current vector was constructed.
From plasmid pAW14B to pre-pro-cutinase expression plasmid (pUR
7280) was constructed. The pAW14B was added to CBS2 on May 31, 1990.
Centralbureau voor Simmee at 37.90
lcultures, Baarn, The NetherlandsE. FIG. co li
It was deposited in strain JM109 and has a 0.7 kb endoxylanase II
The (exIA) gene is 2.5 kb of 5'flanking sequence and 2.0 kb of 3 '.
About 5.3 kb present with flanking sequencesSalContains the I fragment (Figure
8). In pAW14B, the exla coding region was pre-pro-cutinase coding
It was replaced with The start codon of the exla gene (A
Including TG)BspHI site (5'-TCATGA-3 ') and exla gene
Including the termination codon (TAA) ofAflII site (5'-CTTAAG-3 ')
, PUR7280 was facilitated.
It was constructed by the following method: pAW14B (7.9 kb)BspHI partially
Cleaved and the linearized plasmid (7.9 kb) was isolated from an agarose gel. That
Afterwards, the isolated 7.9 kb fragment wasBspA few nucleotides downstream of the HI site
DisconnectBsmCut with I, otherBspRemove the plasmid linearized at the HI site
I left. The fragments were separated on an agarose gel, 7.9 kbBspHI-BsmI
A piece was isolated. thisAfl7.2 kb obtained by partial cleavage with IIBs p
HI-AflThe II fragment was isolated.
Fusarium solani pisiCode for pre-pro-cutinase
0.7 kb of pUR7210 including all open reading framesBspHI-AflII
The fragment was converted to 7.2 kb of pAW14B.BspHI-AflLigated with the II fragment,
pUR7280 was obtained. Then, the constructed vector (pUR7280)
Molds (eg,Aspergillus niger,A sp ergillus niger
Mutant strainawamoriCan be transplanted to
, Then the pre-pro-cutinase gene of the endoxylanase II promoter
It can be expressed by induction. The constructed rDNA vector is
With a selectable marker (eg amdS or pyrG, hygromycin, etc.)
Alternatively, the desired protein can be obtained by transforming the mold with the obtained rDNA vector.
Quality may be produced. As an example, expressing amdS and pyrG selectable markers
Introduced into the vector to generate pUR7281 (Figure 10). Therefore, the synthetic orientation
Using gonucleotide (5'-AATTGCGGCCGC-3 ') (prepared
It exists 1.2 kb upstream of the ATG codon of the locutinase gene)EcoRI
PartNotConvert to I siteNotGenerate an I site to produce pUR7282
did. All A. nidulans amdS gene andA. nigerMutant strainaw amori
The pyrG gene is linked to its own promoter and terminator.
The appropriate DNA fragment contained inNotIt has an I part
Of pUR7282NotIntroduction into the I site to produce pUR7281 (Fig. 10)
did.
Aspergillus nigerMutant strainawamoriSynthesisFusa ium solani pisi
As an alternative expression method of cutinase gene,
There is no pre-pro sequence of its own before the synthetic gene encoding the mature cutinase.
TheA. nigerMutant strainawamori Expression in the presence of the pre-sequence of exla
The vector was constructed.
In order to produce a synthetic cutinase gene for such fusions
The coding sequence for the sequence of the coding sequence can be converted into
Several ligated adapter fragments were synthesized. In cassette 5, this binding is ex
The IA pre-sequence is fused to the cutinase pro-sequence. In cassette 6, exl
The A presequence is fused to the N-terminal residue of the mature cutinase. Cassette 7 is cassette 6
Identical to, but with the N-terminal residue of the encoded mature cutinase polypeptide replaced by the original
Change from syn to serine residues to better suit the cleavage requirements of the signal peptide
I chose Cassettes 5, 6 and 7 were synthesized synthetically essentially as described in Example 1.
It was prepared from gonucleotide (see FIG. 7). PUR72 using cassette 5
0.1 kb for 10EcoRI-SpeReplace the I fragment to produce pUR7287
did. Mosquito
0.1 kb of pUR7210 using sets 6 and 7EcoRI-BclI
The fragments were replaced, yielding pUR7288 and pUR7289, respectively. plus
For each of the mid pUR7287, pUR7288 and pUR7289, 0.
7 kbBspHI-AflThe II fragment was 7.2 kb of pAW14B.BspHI
−AflLigated to the II fragment to give pUR7290, pUR7291 and pUR7291, respectively.
UR7292 was obtained.
Then, the rDNA vector constructed by the conventional co-transformation technique is mold (Aspergillus niger
,Aspergillus nigerStrange
Foreign strainawamori) By induction of the endoxylanase II promoter.
The pre- (pro) -cutinase gene was expressed. In this example, pUR7280
As described above (see above), the constructed rDNA vector is
Even with a selectable marker (eg amdS or pyrG, hygromycin)
Well and transformed with the obtained rDNA vector to obtain the desired protein
May be produced.
(With or without corresponding prosequenceFusarium solan i pisi
Mature cutinase code
Area andA. nigerMutant strainawamori exla promoter and tar
A cutinase signal sequence or exla signal sequence under the control of a minator.
Mu) Expression vectors pUR7280, pUR7281, pUR7290, pUR7
The Aspergillus strain transformed with each of 291 and pUR7292 was prepared as follows.
Grow under the following conditions: Multiple 1 containing 400 ml synthetic medium (pH 6.5)
A liter shake flask was inoculated with spores (final concentration: 10E6 / ml). Culture medium
The composition is shown below (AW medium):
Sucrose 10g / l
NaNO3 6.0 g / l
KCl 0.52g / l
KH2POFour 1.52 g / l
MgSOFour・ 7H2O 0.49g / l
Yeast extract 1.0g / l
ZnSOFour・ 7H2O 22mg / l
H3BO3 11 mg / l
MnCl2・ 4H2O 5mg / l
FeSOFour・ 7H2O 5mg / l
CaCl2・ 6H2O 1.7 mg / l
CuSOFour・ 5H2O 1.6mg / l
NaH2MoOFour・ 2H2O 1.5mg / l
Na2EDTA 50mg / l
Use an Mk X incubator shaker at 200 rpm and 30 ° C for 24 hours.
Incubated. After growth, cells were collected by filtration (0.45 μm filter)
, Washed twice with AW medium (salt solution) without sucrose and yeast extract, 50
Resuspend in ml salt solution and add xylose to a final concentration of 10 g / l.
Transferred to a 300 ml shake flask containing 50 ml of salt solution (induction medium). Up
Incubation under the same conditions as above was continued overnight. The resulting culture is
It is filtered through a cloth (miracloth) to remove the biomass and essentially remove the cutinase.
Recovered by the method described in Example 2.Example 7
In AspergilliFusarium solani pisiCutiner
Expression of a mutant of ze
Essentially by the method described in Example 6, but for the construction of a fungal expression vector.
Plus instead of pUR7210
Includes mutation N172K using mid pUR7257 (N172K)Fusar ium solani pisi
A variant of cutinaseAspergillus niger
Mutant strainawamoriProduced in.Example 8 Fusarium solani pisi
Genes related to cutinase gene
Identification and isolation
Fusarium solani pisiDifferent degree of homology with cutinase
The cutinase-encoding gene was isolated from various fungi. Hankin and
0.25% gut was added to 200 ml of the medium described by Kolattukudy (1968).
The fungal culture was grown in a 500 ml shake flask containing the supplemented Lucose.
Let the Mk X incubator shaker (100 rpm) for 4 days at 28 ° C.
Incubated. At this point glucose is consumed and essentially Ettin
Gertin et al. (1987) added cutin hydrolyzate to produce cutinase.
Induced raw. Samples are removed from the culture at regular intervals and according to standard techniques
(See Example 4) The presence of lipolytic activity was analyzed. Usually about 2 days after induction,
Can demonstrate lipolytic activity,
At this point, cells were filtered and collected using standard techniques. According to standard technology
The hyphae were washed, frozen in liquid nitrogen and freeze-dried. Guanidinium thio
Total cell RNA preparations were isolated using the cyanate method and essentially Sambrook
Et al. (1989) and purified by cesium chloride density gradient centrifugation.
It was p using the polyAT tube (tract) mRNA isolation kit (Promga)
The olya (+) mRNA fraction was isolated. Following standard techniques,Fusariu m solani pisi
CDNA fragment derived from cutinase gene
The polyA (+) mRNA fraction was used as a probe for Northern hybridization.
Expression analysis of cutinase-related genes. ZAP cDN
A synthesis kit (Stratagene, La Jolla) according to supplier's instructions
Therefore, it can be used in an mRNA preparation containing a substance capable of hybridizing with the probe c
By synthesizing DNA, the XhoI cohesive end adjacent to the poly-A region and the other end
A cDNA fragment containing the EcoRI adapter was obtained. Use the obtained cDNA fragment
The λZAPII vector (Stratagene, La Jolla).
Directional Cronin
When the expression library was constructed by using a β-galactosidase fusion protein,
(Huse et al., 1988).Fusarium sol ani pisi
Using antisera against cutinase, these libraries were
Screened.
Alternatively, using a cutinase-specific primer (see Table 2), synthetic cDNA
Fractions were subjected to PCR screening. These primers are useful for several fungal cuticles.
Obtained by comparison of the amino acid sequences of the Nase gene (Ettinger et al., 1987)
It has been done.Fusarium solani pisiCutinase c
Optimal PCR reaction conditions using DNA as a control for each set of primers
Turned into Length under the same conditionsFusarium solani pisiCutie
Similar (or more) to the PCR fragment produced by the cDNA derived from Nase
For cDNA preparations that can be used to generate specific PCR fragments,
Purified by gel electrophoresis and isolated from gel.
An alternative method is to use PCR screeners with cutinase-specific primers.
Ng technologyFusarium solani pisiGenomic DNA
As a positive control
It is applied directly to the genomic DNA of several fungal strains. Same article
Under the circumstances, the lengthFusarium solani pisiC derived from cutinase
Specific PCR fragment similar (or more) to the PCR fragment produced in DNA
The PCR fragment was gel-charged for a fungal genomic DNA preparation that could be used to produce the pieces.
Purified by electrophoresis and isolated from gel.
Expression library method or PCR (using cDNA or genomic DNA)
For the strains that tested positive by the cleaning method and some other strains,
Nome DNA was isolated. The strain was essentially described by Ettinger et al. (1987).
And the genomic DNA described in Graaff et al. (1988).
Isolated in. Genomic DNA digested with various restriction enzymes to give a similar cDNA insert
(Expression library method) or PCR fragment (PCR screening method) orFus arium solani pisi
Using the cutinase gene (other strains) as a probe
Used to analyze the physical properties of the cutinase gene analyzed by Southern hybridization.
Built a map. An appropriate digest of genomic DNA was size-fractionated by gel electrophoresis.
, An appropriately sized fragment from the gel
It was isolated and subcloned into pUC19. Pair these genomic libraries
Corresponding cDNA insert (expression library method) or PCR fragment (PCR
Screened by the learning method) and contains a genomic copy of the cutinase gene
A clone was produced. These genes were sequenced in both directions. Corresponding cDNA
Sequenced or compared to other cutinase sequences (Ettinger et al., 1987)
In comparison, the intron was identified. The N-terminus of the mature cutinase polypeptide is
Estimated from such comparison. Remove introns using standard PCR techniques,Hin
Create a dIII site just downstream of the reading frame,Saccharomyc es cerevisiae
Invertase gene (beforeSacI site exists
Comparing cassette 8, the coding sequence of the pre-sequence of Figure 3)
Fused to the N-terminal coding sequence.S. cerevisiaeInvertase Sp
Production containing a cutinase gene operably linked to the sequence encoding the sequenceSac
I-HinThe dIII fragment was added to 7.3 kb of pUR7241 (see FIG. 4).Sac
I-Hinligated with the dIII fragment,S. cerevisiaeTraits of strain SU51
Converted. Expresses a fungal cutinase,
Recovered from the culture broth essentially as described in Example 4.Example 9 Fusarium solani pisi
Washing of cutinase mutant N172K
Medium activity
Effect of cutinase mutant N172K on fat removalFusarium solani pisi
Compared with the case of cutinase. In the test, brominated ori
A polyester test cloth soiled with a heating oil was used as a monitor. (As mentioned above
The amount of bromine on the test cloth was measured by X-ray fluorescence spectrum analysis to determine the fat on the test cloth.
The amount was determined.
Wild typeFusarium solani pisiCutinase (WT) and N
The 172K mutant was used at 3 LU / ml, and the amount of stain removal by the enzyme was adjusted to some experimental conditions.
Measured below:
The composition (wt%) of detergent products A to C is shown below:
Product A
Product B
Product C
Under various washing conditions, the performance during washing (oil stain removal) is wild typeFusarium solani pisi
It is clear that there is an improvement over cutinase. FIG.
3 was used at 30 ° C., 27 ° FH and 30 minutes of washing with 2 g / l of detergent product C
The performance during washing with various enzyme concentrations in the case is shown.
For comparison, the same experiment was also performed with Lipolase®.
. The cutinase mutant N172K was superior under all conditions.Example 12 Fusarium solani pisi
Washing of cutinase mutant E201K
Medium activity
The effects of various enzyme concentrations of the cutinase mutant E201K on fat removal were 3
2g / l of detergent product C (see Example 11) after 30 minutes of washing at 0 ° C, 27 ° FH.
Wild type usingFusarium solani pisiField of cutinase
Compared with the case. In the test, a polyester test cloth stained with brominated olive oil was
Used as a target. X-ray fluorescence spectrum analysis (as described above) on the test cloth
The amount of bromine was measured to determine the amount of fat on the test cloth.
The results are shown in Fig. 14. Performance during washing (removal of oil stains) is wild
TypeFusarium solani pisiImproved compared to cutinase
Is obvious. For comparison, the same experiment was performed with Lipolase (registered trademark).
It carried out using. The performance of the E201K cutinase mutant is clearly superior
It was discovered.Example 13 Fusarium solani pisi
Washing the cutinase mutant A85F
Activity
The effect of various enzyme concentrations of the cutinase mutant A85F on fat removal was determined by 30
2 g / l of detergent product C after 30 minutes of washing at 27 ° F., 27 ° C. (see Example 11)
) With wild typeFusarium solani pisiFor cutinase
Compared with. The test monitored a polyester test cloth stained with brominated olive oil.
Used as X-ray fluorescence spectrum analysis (as previously described)
The amount of fat was measured to determine the amount of fat on the test cloth.
The results are shown in Fig. 15. Wild type for performance during washing (removal of oil stains)Fusarium solani pisi
It is clear that there is an improvement over cutinase. Comparison
As a further experiment, the same experiment was performed using Lipolase (registered trademark).
It was It was found that the performance of the A85F cutinase mutant was clearly superior.
It was
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(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI
C12N 15/09 ZNA
// C12S 11/00 8931−4B
D06L 1/00 7199−3B
(C12N 9/18
C12R 1:865)
(C12N 9/18
C12R 1:77)
(C12N 1/15
C12R 1:66)
(C12N 1/19
C12R 1:85)
(C12N 1/19
C12R 1:78)
(C12N 15/09 ZNA
C12R 1:77)
C12R 1:77)
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AT,AU,BB,BG,BR,BY,
CA,CH,CZ,DE,DK,ES,FI,GB,H
U,JP,KP,KR,KZ,LK,LU,MG,MN
,MW,NL,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,
SD,SE,SK,UA,VN
(72)発明者 フアン・デル・ヒーデン,ヘンドリクス・
テオドルス・ウエー・エム
オランダ国、エヌ・エル―2907・カー・ベ
ー・カペレ・アー/デー・イユツセル、ア
イダ・64
(72)発明者 ムステルズ,ウオーテル
オランダ国、エヌ・エル―3141・エル・デ
ー・マースルイス、ウイツペルスパルク・
138
(72)発明者 ペテルス,ハンス
オランダ国、エヌ・エル―3051・イツク
ス・ベー・ロツテルダム、サフイエルスト
ラート・12
(72)発明者 フエリプス,コルネリス・テオドルス
オランダ国、エヌ・エル―3142・カー・ベ
ー・マースルイス、ハゲドールン・18
(72)発明者 デ・フリーグ,ヤコブ
オランダ国、エヌ・エル―3142・アー・ペ
ー・マースルイス、カスタニエーダル・32─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI C12N 15/09 ZNA // C12S 11/00 8931-4B D06L 1/00 7199-3B (C12N 9/18 C12R 1 : 865) (C12N 9/18 C12R 1:77) (C12N 1/15 C12R 1:66) (C12N 1/19 C12R 1:85) (C12N 1/19 C12R 1:78) (C12N 15/09 ZNA C12R 1:77) C12R 1:77) (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AT, AU, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CZ, D , DK, ES, FI, GB, HU, JP, KP, KR, KZ, LK, LU, MG, MN, MW, NL, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SK, UA, VN (72) Inventor Juan der Headen, Hendrix Theodorus Way M. Netherlands, N.L. 2907 Kerbae Kapere A./D. Yeutsell, Aida 64 (72) Inventor Mustels, Water Netherlands, N. El-3141 El de Mars Lewis, Witzpelspark 138 (72) Inventor Peters, Hans N.L. 3051, Itx B., Netherlands Rotterdam, Safielstraat 12 (72) Inventor Phelips, Cornelis Theodorus N. El-3142, Kerber Maasluis, Haguedorn 18 (72) Inventor De League, Jacob Netherlands, N. El -3142 ARE Bae over Maas Lewis, castagniers over Dar 32