KR20140018890A - 탈필링을 위한 셀룰라제 효소 혼합물 및 그것의 이용 - Google Patents

탈필링을 위한 셀룰라제 효소 혼합물 및 그것의 이용 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패밀리 45 셀룰라제 효소 성분 그리고 패밀리 5 셀룰라제, 패밀리 6 셀룰라제 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 추가 셀룰라제 효소 성분을 포함하는 효소 혼합물을 포함하는 탈필링 조성물과 관련된다. 효소 혼합물은 패밀리 45 및 패밀리 5 셀룰라제 효소 성분 또는 패밀리 45 및 패밀리 6 셀룰라제 효소 성분이 특이적 탈필링 활성을 측정하는 어세이에서 상승효과를 나타내는 중량 비율로 존재하는 것을 특징으로 할 수 있다. 효소 혼합물은 상기 셀룰라제 효소 성분을 과발현하는 유전적으로 변형된 미생물에 의해 분비될 수 있다. 또한 셀룰로스-함유 물품을 탈필링 조성물과 접촉하는 단계를 포함하는 탈필링 방법이 제공된다.

Description

탈필링을 위한 셀룰라제 효소 혼합물 및 그것의 이용{CELLULASE ENZYME MIXTURES FOR DEPILLING AND USES THEREOF}
본 발명은 셀룰라제 효소 혼합물 및 그것의 이용, 특히 셀룰로스-함유 물품을 처리하는데 사용하기 위한 셀룰라제 효소 혼합물에 관한 것이다.
셀룰라제 효소는 셀룰로스-함유 직물의 외관 및 유연성을 개선하기 위해 널리 사용된다. 셀룰라제 효소의 널리 퍼진 용도는 직물 안에 또는 위에 코튼 퍼즈(cotton fuzz) 및 풀린 표면 섬유를 제거하는 것이다. 이 공정은 "탈필링", "바이오폴리싱(biopolishing)" 및 "바이오마무리(biofinishing)"로서 언급되고 직물의 표면을 매끄럽게 하여, 차례로 그것의 유연성 및 외관을 개선한다. 셀룰라제 처리는 의복이 마모되어 보이게 하는 섬유 필의 후속 형성을 방지하는데 또한 도움을 준다. 탈필링 동안 셀룰라제의 가수분해 작용으로 인하여 직물의 강도 손실을 최소화하는 것이 바람직하다.
셀룰라제 효소의 다른 산업 용도는 데님(denim) 직물에 "스톤워시된(stone-washed)" 외관을 부여하기 위해 그것을 처리하는 것이다. 이러한 공정은 산업에서 "바이오-스토닝(bio-stoning)"으로서 알려져 있다. 용어 바이오-스토닝은 직물을 처리하기 위해 부석이 전통적으로 사용되기 때문에 채택되었다. 그러나, 최근에 셀룰라제가 부석을 크게 대체하였다. 바이오-스토닝은 탈필링과 상당히 다르다: 바이오-스토닝은 색을 데님으로부터 제거하고 직물 상에 그것의 재부착을 조절하는 것을 목표로 하는 한편 탈필링은 탈필링에서처럼 단지 유연성 및 외관을 개선하는 것을 목표로 한다.
셀룰라제 효소는 셀룰로스 중합체에서 베타-1,4 글리코시드 연결의 가수분해를 촉매작용하고 셀룰로스 결합 도메인(CBD) 및 촉매 도메인을 종종 포함하는 글리코시드 히드롤라제 효소들의 군이다. "링커" 또는 "링커 펩티드"로 알려진 이들 두 도메인 사이의 영역은 CBD와 촉매 도메인 사이에서 유연한 스페이서의 역할을 한다. 개별 셀룰라제 성분의 촉매 도메인은 효소 위원회(EC) 및 글리코시드 히드롤라제(GH) 패밀리 시스템 둘 다에 의해 분류된다. 효소 위원회는 내부 베타-1,4 연결의 절단(엔도글루카나제 또는 "EG", EC 3.2.1.4)을 위한 그것들의 선호도 또는 셀룰로스 중합체의 감소 또는 비-감소 단부로부터의 셀로비오스(셀로비오히드롤라제 또는 "CBH", EC 3.2.1. 91, 때때로 엑소글루카나제로서도 언급됨)의 방출에 기초하여 두 부류의 셀룰라제를 구별한다. 반면, GH 패밀리 시스템은 촉매 반응의 입체화학뿐만 아니라 일차 및 이차 구조의 보존에 기초하여 셀룰라제 성분의 촉매 도메인을 구별한다. 모든 알려진 셀룰라제 촉매 및 결합 도메인을 위한 GH 패밀리 지정이 제공되고 URL: cazy.org에서 이용가능한 Carbohydrate-Active EnZymes(CAZy) 데이터베이스(Cantarel et al., 2009, Nucleic Acids Res 37:D233-238)를 통해 계속해서 갱신된다. 셀룰라제 효소는 패밀리 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 16, 18, 19, 26, 44, 45, 48, 51, 61 및 74를 포함하나 이에 제한되지 않는 수많은 GH 패밀리에서 발견될 수 있다. 게다가, 더 큰 GH 패밀리의 일부에서 셀룰라제는 하위패밀리로 분류될 수 있다.
GH 시스템 하에서, CBH이든 또는 EG 효소이든, 모든 셀룰라제 촉매 도메인은 "Cel" 이어서 GH 패밀리 수에 의해 지칭된다. 예를 들어, GH 패밀리, 5, 6 및 7에 속하는 촉매 도메인을 포함하는 셀룰라제는 Cel5, Cel6 및 Cel7 셀룰라제, 셀로비오히드롤라제 또는 엔도글루카나제로서 혹은 패밀리 5, 패밀리 6, 및 패밀리 7 셀룰라제, 셀로비오히드롤라제 또는 엔도글루카나제로서 언급될 수 있다. Cel5, Cel6 및 Cel7과 같은 지정은 대문자 A, B, C 등에 의해 이어질 수 있는데, 이것은 같은 패밀리의 효소가 공급원 유기체로부터 확인된 순서를 표시한다. 게다가, Cel 지정은 트리코더마 레세이(Trichoderma reesei)에 대한 "Tr"과 같은 속, 종 식별자의 뒤에 위치될 수 있다.
트리코더마와 같은 균류는 성분으로서 개별적으로 알려진 수많은 다른 셀룰라제 효소(본원에 "효소 혼합물", "셀룰라제 혼합물" 또는 "셀룰라제 효소 혼합물"로서 또한 언급됨)를 분비한다. 더 널리퍼진 이들 효소 성분은 엑소-1,4-베타-D-글루카나제로 또한 불리는 셀로비오히드롤라제(CBH), 엔도글루카나제(EG), 또는 엔도-1,4-베타-D-글루카나제, 및 베타-글루코시다제 효소를 포함한다. 이 분류는 효소의 기질 특이성, 즉 쇄단부(엑소), 글루코스 쇄의 내부(엔도), 또는 용해성 셀로올리고당과 셀로비오스(베타-글루코시다제)의 글리코시드 결합을 향한 친화도에 기초한다.
트리코더마 레세이는 셀룰라제의 생산에 대해 널리 연구되고 산업적으로 중요한 균이다. 이것은 적어도 6개의 유전적으로 다른 셀룰라제: Cel6A(SEQ ID NO:3) 및 Cel7A(SEQ ID NO:5)로서 언급된, 또한 CBHII 및 CBHI로서 알려진 2개의 셀로비오히드롤라제, 그리고 각각 EGII, EGI, EGIII 및 EGV로서 또한 알려진, 적어도 4개의 엔도글루카나제 Cel5A(SEQ ID NO:2), Cel7B(SEQ ID NO:6), Cel12A 및 Cel45A(SEQ ID NO:4)를 생성한다. 이들 셀룰라제 성분 중 일부는 탈필링의 개선에 기여하는 것으로 확인된 한편, 다른 것들은 그것들이 아래 논의되는 직물 강도 손실을 야기할 수 있는 만큼 해로워 보인다.
천연 혼합물에 대해 분비된 효소 혼합물에서 엔도글루카나제 성분의 부분을 증가시킴으로써 텍스타일 탈필링을 위한 셀룰라제 혼합물의 성질을 개선시키려는 노력이 행해졌다. 예를 들어, WO 92/17574는 EG의 CBH I 타입 성분에 대한 단백질 중량 비율이 5:1보다 높도록 CBH I 타입 성분(Cel7A)에 대한 EG 타입 성분의 양을 조정하는 단계를 포함하는 접근 방법을 개시한다. 이러한 조성물로 처리된 코튼-함유 직물은 더 많은 양의 CBH I 타입(Cel7A) 성분을 함유하는 직물과 비교해 탈필링 처리 동안 감소된 강도 손실을 나타내었다. 게다가, EP 866 165는 탈필링 효율의 개선 및 감소된 강도 손실을 나타내는, EG II(Cel5A)에 농축된 효소 조성물을 개시한다. 구체예에서, 효소 조성물은 적어도 95% EG II의 셀룰라제 단백질 함량을 함유한다.
미국 특허 제6,162,782호는 코튼 직물의 감소된 강도 손실이 하나 또는 그 이상의 엔도글루카나제 성분 및 감소된 수준(5 wt% 미만)의 CBH I(Cel7A)을 함유한 셀룰라제 세제 조성물로 달성될 수 있다는 것을 개시한다. 이들 연구에서, CBH I 및 특정 정도의 CBH II는 강도 손실에 역할을 하는 것이 발견되었다. EG-농축 세제 조성물은 연화, 세척 및 색상 복원에 개선을 부여하는 것으로 보고되었다. 마찬가지로, Miettinen-Oinonen et al.(Applied and Environmental Microbiology, 2002, 68(8):3956-3964)은 CBH I 및 CBH II가 없는 EG II-농축 셀룰라제 제조로 육안 외관의 개선 및 필링 경향의 감소를 보고하였다. Miettinen-Oinonen et al.(VTT Publications 550, 2004, Trichoderma reesei strains for production of cellurases for the textile industry)은 EG II-농축 셀룰라제 제조를 갖는 양호한 탈필링 결과를 또한 보고한다. 텍스타일 용도에서 엔도글루카나제의 사용은 WO 2004/053039, EP 495 258 및 미국 특허 제6,001,639호, 제5,958,082호 및 제5,948,672호에서 또한 논의된다.
게다가, 수많은 군은 탈필링에서 Cel45 셀룰라제의 사용을 고려하였다. WO 97/14804는 텍스타일 및 세제 산업에서 사용하기 위해 멜라노카르푸스(Melanocarpus) 기원으로부터 중성 Cel45A 셀룰라제(20 K 셀룰라제)를 개시한다. WO 2010/076388은 데님 세척 및 탈필링에서 지오미세스(Geomyces) 또는 푸사리움(Fusarium) Cel45 엔도글루카나제의 생산 및 사용을 개시한다. 미국 공개 제2007/0111278호는 셀룰로스-함유 직물의 세척 또는 탈필링에서 스타필로트리쿰(Staphylotrichum)으로부터 유도된 STCE1. Cel45 엔도글루카나제의 사용을 개시한다. 미국 특허 제7,741,093호는 바이오-스토닝 및 바이오마무리를 위해 트리코더마 레세이 CBH I과 셀룰로스 결합 도메인의 링커 펩티드에 대한 멜라노카르푸스 Cel45 엔도글루카나제의 융합체를 개시한다. 이러한 융합체 단백질을 구축하는 목적은 멜라노카르푸스 Cel45A 효소의 크기를 증가시켜, 이로써 효소가 직물을 침투하는 능력을 감소시키고, 차례로 강도 손실을 감소시키는 것이었다. Cel45 엔도글루카나제 및 다른 셀룰라제 효소로의 유사한 접근 방법이 WO 2007/118935 및 미국 특허 제7,256,032호에 개시되었다.
다른 군은 셀룰라제 효소 성분이 서로 상승작용하는지 아닌지를 설명하는데 중점을 두었다. 개선된 탈필링을 위해 제공한 효소 성분의 상승작용 조합의 확인은 공정 경제성을 개선하는 것에 대하여 진보된 단계일 수 있다. 이러한 개선은 값비싼 효소 단백질이 원하는 탈필링 효과를 부여하는데 더 적게 필요하기 때문에 달성될 수 있다.
Heikinheimo 및 Buchert(Textile Research Journal, 2001, 71(8):672-677)는 트리코더마 레세이 EG I 및 II 그리고 CBH I 및 II 셀룰라제 성분의 탈필링 성질을 단독으로 및 조합하여 조사하였다. CBH I 또는 CBH II와의 EG II-기반 조합으로 코튼 인터록 직물의 처리는 유리한 탈필링 성질을 가져왔다. 그러나, 조사관들은 2개의 엔도글루카나제, EG I 및 EG II의 조합을 위해 감소된 탈필링 활성을 또한 보고하였다. 즉, 셀룰라제 성분들 사이의 엔도-엔도 상승효과는 관찰되지 않았다.
Cavaco-Paulo 및 Almeida(Textile Chemist and Colorist, 1996, 28(6):28-32)는 코튼 셀룰로스 상에서 EG I 및 II-결실 트리코더마 레세이 셀룰라제 혼합물의 높은 활성을 관찰하였다. 저자들은 2개의 CBH 성분들 사이 또는 CBH 성분과 남은 EG III 또는 EG V 사이의 상승효과로 인하여 효과가 가능하게 있을 수 있다는 것을 거기에 언급한다. Cavaco-Paulo, Carbohydrate Polymers, 1998, 37:273-277에서, 소량의 EG 성분은 코튼을 충분히 가수분해기 위해 상승작용의 방식으로 CBH와 협력한 것 같다고 언급되었다. 그러나, 특정 성분이 서로 상승작용을 나타내는지를 조사하기 위한 시험은 수행되지 않았다.
미국 특허 제5,958,083호는 바이오-스토닝에 사용하기 위한 2개 성분의 셀룰라제 효소 혼합물을 개시한다. 제 1성분은 바실루스(Bacillus) 또는 클로스트리디움(Clostridium)으로부터 유도된 패밀리 5 엔도글루카나제, 또는 휴미콜라 인솔렌스(Humicola insolens)로부터 유도된 패밀리 7 엔도글루카나제이다. 제 2성분은 셀룰로스 결합 도메인을 갖는 패밀리 12 또는 패밀리 45 셀룰라제일 수 있는 기계 연마제 및/또는 연마 셀룰라제이다(색상 밀도에서 편재된 변동을 형성하기 위함). 낮은 백스테이닝을 갖는 개선된 바이오-스토닝이 얻어지지만, 탈필링 어세이에서 이들 조성물의 성질은 조사되지 않았다.
Miettinen-Oinonen et al.(Enzyme and Microbial Technology, 2004, 34:332-341)은 바이오-스토닝에서 패밀리 45 효소의 효과를 단독으로 또는 엔도글루카나제를 포함하는 다른 셀룰라제 성분과 조합하여 조사하였다. 그러나, 이들 효소 조성물의 탈필링 성질은 이들 연구에서 시험되지 않았다.
셀룰라제 성분들 사이의 상승효과는 셀룰로스의 기질의 가수분해, 또는 셀룰로스의 궁극적으로 글루코스로의 완전한 분해 및 전환의 문헌에서 보고되었다(Gusakov et al., Biotechnology and Bioengineering, 2007, 97(5):1028-1038; Andersen et al, Enzyme and Microbial Technology, 2008, 42(4):362-370; Boisset al., Biotechnology and Bioengineering, 2001, 72(3):339-345; Igarashi et al., Applied and Environmental Microbiology, 2008, 74:5628-5634; 및 Zhang et al., Biotechnology and Bioengineering, 2004, 7(88):797-824). 그러나, 연장된 가수분해는 그것이 직물의 파괴 또는 심각한 강도 손실을 가져올 수 있기 때문에, 일반적으로 탈필링에서 원하는 효과가 아니다. 더욱이, Ramos et al.(Biocatalysis and Biotransformation, 2007, 25(1):35-42)에 의해 보고된 바와 같이 가수분해는 바이오폴리싱 효과와 상관되지 않을 수 있다.
이들 효과에도 불구하고, 셀룰로스-함유 물품의 탈필링에 더 효과적인 셀룰라제 효소와 그것의 조성물의 개선된 조합이 필요하다. 특히, 공정 경제성을 개선하기 위해 더 효율적인 셀룰라제 효소 혼합물이 연속적으로 필요하다. 본 발명은 이들 요구를 충족시키는 것을 목표로 한다.
본 발명의 목적은 셀룰로스-함유 물품을 처리하는데 사용하기 위한 개선된 셀룰라제 효소 혼합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2양태에 따르면, 효소 혼합물을 포함하는 탈필링 조성물이 제공되는데, 이 효소 혼합물은 패밀리 45 셀룰라제 효소 성분 그리고 패밀리 5 셀룰라제, 패밀리 6 셀룰라제 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 추가 셀룰라제 효소 성분을 포함한다. 효소 혼합물은 (i) 상기 패밀리 45 셀룰라제 효소를 코드화하는 패밀리 45 셀룰라제 유전자; 및 (ii) 패밀리 5 셀룰라제, 패밀리 6 셀룰라제 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 추가 셀룰라제 효소 성분을 코드화하는 유전자 또는 유전자들을 과발현하는 유전적으로 변형된 미생물에 의해 분비되고, 상기 패밀리 45 셀룰라제는 SEQ ID NO:7(HiCel45)의 아미노산 1-213과 적어도 75% 서열 동일성 또는 SEQ ID NO:4(TrCel45)의 아미노산 1-166과 적어도 20% 서열 동일성을 갖는다.
본 발명의 한 구체예에 따르면, 탈필링 조성물은 패밀리 45 셀룰라제 및 패밀리 5 셀룰라제를 둘 다 포함한다. 본 발명의 추가 구체예에서, 탈필링 조성물은 패밀리 6 셀룰라제를 더 포함한다. 본 발명의 다른 구체예에서, 탈필링 조성물은 패밀리 7 셀룰라제를 더 포함한다. 대안으로, 탈필링 조성물은 패밀리 7 셀룰라제가 없다.
패밀리 5 셀룰라제는 363 위치에서 아미노산의 비천연 알라닌, 세린 또는 트레오닌으로의 치환을 포함할 수 있는데, 이 위치는 SEQ ID NO:2에 제시된 야생형 트리코더마 레세이 Cel5A 아미노산 서열과 함께 변형된 패밀리 5 셀룰라제의 배열로부터 결정된다.
본 발명은 셀룰로스-함유 물품을 위에 제시된 탈필링 조성물과 접촉하는 단계를 포함하는 탈필링을 위한 공정을 또한 제공한다.
본 발명의 추가 양태에 따르면, (i) 패밀리 45 셀룰라제 효소를 코드화하는 패밀리 45 셀룰라제 유전자; 및 (ii) 패밀리 5 셀룰라제, 패밀리 6 셀룰라제 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 추가 셀룰라제 효소 성분을 코드화하는 유전자 또는 유전자들을 과발현하는 유전적으로 변형된 미생물이 제공되며, 패밀리 45 셀룰라제는 SEQ ID NO:7(HiCel45)의 아미노산 1-213과 적어도 75% 서열 동일성 또는 SEQ ID NO:4(TrCel45)의 아미노산 1-166과 적어도 20% 서열 동일성을 가진다.
본 발명의 한 구체예에 따르면, 유전적으로 변형된 미생물은 적어도 패밀리 45 셀룰라제 및 패밀리 5 셀룰라제를 과발현한다. 대안으로, 유전적으로 변형된 미생물은 패밀리 6 셀룰라제를 과발현한다.
본 발명의 추가 구체예에 따르면, 유전적으로 변형된 미생물은 패밀리 7 셀룰라제를 발현한다. 대안으로, 유전적으로 변형된 미생물은 패밀리 7 셀룰라제를 발현하지 않는다.
유전적으로 변형된 미생물은 363 위치에서 아미노산의 비천연 알라닌, 세린 또는 트레오닌으로의 치환을 포함하는 패밀리 5 셀룰라제를 발현할 수 있는데, 이 위치는 SEQ ID NO:2에서 제시된 야생형 트리코더마 레세이 Cel5A 아미노산 서열과 함께 변형된 패밀리 5 셀룰라제의 배열로부터 결정된다.
패밀리 45 셀룰라제 그리고 패밀리 5 셀룰라제, 패밀리 6 셀룰라제 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 추가 셀룰라제 효소 성분은 미생물에 내인성 또는 이종성인 상기 유전적으로 변형된 미생물의 코드화 서열로부터 발현될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 효소 혼합물을 포함하는 탈필링 조성물이 제공되는데, 이 효소 혼합물은 (i) 패밀리 45 셀룰라제 효소 성분; 및 (ii) 패밀리 5 셀룰라제, 패밀리 6 셀룰라제 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나 또는 그 이상의 추가 셀룰라제 효소 성분을 포함하고, 상기 효소 혼합물은 패밀리 45 및 패밀리 5 셀룰라제 효소 성분 또는 패밀리 45 및 패밀리 6 셀룰라제 효소 성분이 특이적 탈필링 활성을 측정하는 어세이에서 상승효과를 나타내는 중량 비율을 가지는 것을 특징으로 한다.
코튼-함유 물품의 탈필링에 특히 효과적인 셀룰라제 효소의 조합이 본원에 개시된다. 출원인들은 개별 효소 성분의 조합된 탈필링 효과에 대해 코튼-함유 물품의 개선된 탈필링을 위해 제공하는 셀룰라제 효소 성분의 조합을 확인하였다. 이러한 효소 조합의 이용은 공정 경제성을 개선하는 것에 대하여 진보된 단계일 수 있다. 이러한 개선은 값비싼 효소 단백질이 원하는 탈필링 효과를 부여하는데 더 적게 필요하기 때문에 달성될 수 있다.
도 1은 TrCel45A(SEQ ID NO:4)로 약기된 야생형 트리코더마 레세이 패밀리 45 셀룰라제의 아미노산 1-166에 대한 8개의 선택된 글리코시드 히드롤라제(GH) 패밀리 45 셀룰라제의 아미노산 서열 배열을 나타낸다. 패밀리 45 셀룰라제를 특징으로한 보존된 아미노산 모티프가 밑줄쳐있다.
도 2는 HiCel45A(SEQ ID NO:7)로 약기된 휴미콜라 인솔렌스 패밀리 45 셀룰라제의 아미노산 1-213에 대한 49개의 선택된 글리코시드 히드롤라제(GH) 패밀리 45 셀룰라제의 아미노산 서열 배열을 나타낸다. 패밀리 45 셀룰라제를 특징으로한 보존된 아미노산 모티프가 밑줄쳐있다.
도 3은 TrCel5A(SEQ ID NO:2)로 약기된 트리코더마 레세이 패밀리 5 셀룰라제의 아미노산 71-397에 대한 14개의 선택된 글리코시드 히드롤라제(GH) 패밀리 5 셀룰라제 사이의 아미노산 서열 배열을 나타낸다. TrCel5A에서 218 및 329 해당 위치에서의 촉매 아미노산은 화살표로 표시된다. TrCel5A에서 130, 174, 217, 288, 및 290 해당 위치에서의 보존된 아미노산은 별표로 표시된다. 셀룰로스-결합 도메인을 갖는 셀룰라제를 위해, 단지 촉매 코어 서열이 제공된다.
도 4는 트리코더마 레세이 형질전환 벡터 pP7a-TrCel45A-hph-TV의 맵이다.
도 5는 트리코더마 레세이 형질전환 벡터 pP7a-xyn2ss-Cel45A-hph-TV의 맵이다.
도 6은 트리코더마 레세이 형질전환 벡터 pP6a-6Ass-Cel45A-ble-TV의 맵이다.
도 7은 TrCel45A 및 변형된 TrCel5A를 과발현하는 트리코더마 레세이 형질전환체에 의해, 그리고 최종 발효 샘플에서 성분 특정 항체를 사용하는 ELISA에 의해 평가된 모균주(parental strain) P998A에 의해 생산된 셀룰라제 혼합물에서 TrCel7A, TrCel6A, TrCel45A 및 TrCel5A의 상대 풍도를 묘사한다. 균주 이름은 각 막대 아래에 표시되고 시험된 각 셀룰라제의 상대 풍도는 해당 막대 상에 표시된다.
도 8은 TrCel45A 및 변형된 TrCel5A를 과발현하는 트리코더마 레세이 형질전환체에 의해, 그리고 모균주 BTR213 및 P998A에 의해 생산된 셀룰라제 효소 혼합물의 상대 탈필링 활성을 나타낸다. 균주 이름은 각 막대 아래에 표시되고 상대 탈필링 활성은 해당 막대 상에 표시된다.
도 9는 TrCel6A(SEQ ID NO:3)로 약기된 트리코더마 레세이 패밀리 6 셀룰라제의 아미노산 83-477에 대한 35개의 선택된 글리코시드 히드롤라제(GH) 패밀리 6 셀룰라제의 아미노산 서열 배열을 나타낸다. 패밀리 6 셀룰라제는 표 4에 제공된 것들에 해당하고 표에 제공된 순서로 나타낸다.
도 10은 트리코더마 레세이 형질전환 벡터 pChHiCel5A-pyr4-TV의 맵이다.
도 11은 트리코더마 레세이 형질전환 벡터 Pc/x-TrHiCel45a-ble-TV의 맵이다.
도 12는 HiCel45A(P1622A 및 P1622F)를 발현하는 모균주 P579A의 트리코더마 레세이 형질전환체의 배양 여과액의 웨스턴 블롯이다.
도 13은 모균주 BTR213에 의해 생산된 것에 대해, HiCMC3(균주 P579A)을 과발현하거나 또는 HiCMC3 및 HiCel45A(균주 P1622A)를 둘 다 과발현하는 트리코더마 레세이 형질전환체에 의해 생산된 셀룰라제 효소 혼합물의 상대 탈필링 활성을 나타낸다. 균주 이름은 각 막대 아래에 표시되고 상대 탈필링 활성은 해당 막대 상에 표시된다.
도 14는 정제된 TrCel45A, 정제된 TrCel5A-G363A, 또는 TrCel45A + TrCel5A-G363A의 배합물의 증가하는 용량에 의한 탈필링 활성(직물 샘플로부터 방출된 미세분의 백분율에 관함)을 나타낸다.
도 15는 정제된 TrCel45A, TrCel6A+TrCel5A-G363A+TrCel5A의 배합물 또는 TrCel45A+TrCel6A+TrCel5A-G363A+TrCel5A의 배합물의 증가하는 용량에 의한 탈필링 활성(직물 샘플로부터 방출된 미세분의 백분율에 관함)을 나타낸다.
하기 설명은 단지 실시예에 의한 바람직한 구체예이고 본 발명을 효과적으로 실시하기 위해 필요한 특징부의 조합을 제한하지 않는다. 제공된 제목은 본 발명의 여러 가지 구체예를 제한하는 것으로 의미되지 않는다. "포함한다" 및 "포함하는"과 같은 용어는 제한을 의미하지 않는다. 게다가, 단수의 사용은 복수를 포함하고, "또는"은 달리 언급되지 않는 한 "및/또는"을 의미한다. 달리 본원에서 한정되지 않은 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 당업자에 의해 흔히 이해된 것과 같은 의미를 가진다.
패밀리 45 셀룰라제
글리코시드 히드롤라제(GH)는 큰 다당류 분자에서 개별 탄수화물 단량체들 사이의 글리코시드 결합을 절단하는 큰 군의 효소이다. 셀룰라제는 셀룰로스 중합체에서 글루코스 단량체들 사이의 베타 1-4 결합을 절단한다. GH 효소 모두는 글리코시드 결합에 물 분자를 도입하고 따라서 다당류를 절단하기 위해, 반전 및 보유라는 2개의 공통 메커니즘 중 하나를 공유한다.
GH 패밀리 45 셀룰라제 효소(이전에 패밀리 K)는 아노머 구조의 반전으로 작용하여 생성물로서 올리고당의 α-D 아노머를 생성한다. 활성 부위에서, 하나의 아스파르트산 아미노산은 일반 산으로서 그리고 다른 것은 일반 염기로서 작용한다고 설명되었다.
패밀리 45 효소의 3차원 구조가 설명되었다(예를 들어, Davies et al., 1996, Acta Crystallographica Section D-Biological Crystallography 52:7-17 Part 1의 휴미콜라 인솔렌스의 구조 참고). 효소는 7번째 스트랜드가 첨부된 곳에 6-스트랜드 베타-배럴을 함유한다. 구조는 평행 및 역-평행 베타-스트랜드를 둘 다 함유한다. 활성 중심은 개방 기질-결합 홈에 위치된다.
본원에 사용된 용어 "패밀리 45 셀룰라제" 또는 "Cel45"는 EC 3.2.1.4하에서 분류된 글리코시드 히드롤라제 패밀리 45 촉매 도메인을 함유한 탄수화물 활성 셀룰라제 효소를 의미한다. 용어는 셀룰로스 및 셀로-올리고당을 반전 메커니즘을 사용하여 가수분해하는 탄수화물 활성 효소를 망라하고, 촉매 아스파르트산 아미노산의 부근에 하기의 2개의 특징 서열 중 하나를 가진다: (i) A/S/T - T - R/N/T - Y/F/T - X - D - X - X - X - X - X - C/A - A/G/S - W/C의 제 1보존 특징 서열 및 H/Q/D/N - F/L - D - I/L/F의 제 2보존 특징 서열 둘 다; 또는 (ii) H/Q/D/N - F/L - D - I/L/F의 제 2보존 특징 서열을 가지나 상기 제 1보존 서열이 없다. 한 구체예에서, 제 2보존 특징 서열은 H-F-D-I이다. 이러한 보존 특징 서열은 예를 들어 SEQ ID NO:의 아미노산 6-19 및 115-118에서 발견될 수 있다.
패밀리 45 셀룰라제 효소는 "A" 및 "B"로서 언급된 적어도 2가지 하위패밀리로 분할되었다(Igarashi et al., Applied and Environmental Microbiology, 2008, 74(18):5628-5634). 본 발명의 한 구체예에 따르면, 패밀리 45 셀룰라제 효소는 하위패밀리 A 구성원이다. 본 발명의 다른 구체예에 따르면, 패밀리 45 셀룰라제 효소는 하위패밀리 B 구성원이다. 이것은 아래 표에 열거된 하위패밀리 A 및 하위패밀리 B 효소를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 본원에 개시된 Cel45A 서열의 아미노산 번호 붙이기는 성숙한, 분비된 단백질 - 즉, 분비 신호 펩티드 및/또는 선도 펩티드가 없는 단백질의 서열에 기초한다는 것이 이해되어야 한다.
아래 표 1 및 표 2는 각각 하위패밀리 "B" 및 "A"로부터의 패밀리 구성원의 대표적인 목록을 제공한다. 기준 하위패밀리 A 또는 B 패밀리 구성원을 갖는 각 아미노산 서열을 위한 서열 동일성이 각 표에 또한 제공된다. 표 1에서 하위패밀리 B 서열을 위해, 서열 동일성은 트리코더마 레세이 Cel45A(TrCel45A; SEQ ID NO:4)의 아미노산 1-166과의 배열에 의해 결정되고, 표 2에서 하위패밀리 A 서열을 위해, 서열 동일성은 휴미콜라 인솔렌스 Cel45A(HiCel45A; SEQ ID NO:7)의 아미노산 1-213과의 배열에 의해 결정되었다. 도 1 및 2는 아래 각각 표 1 및 2에서 제공된 패밀리 45 셀룰라제의 아미노산 서열 배열을 나타낸다. 약기된 이름 후에 나타난 글자는 어떤 특정 하위패밀리에서 패밀리 45의 포함을 나타내지 않는다는 것이 주목되어야 한다. 예를 들어, T. 레세이 패밀리 45 셀룰라제는 이것이 T. 레세이에서 분리된 제 1패밀리 45 셀룰라제이기 때문에 하위패밀리 B에 속하지만 TrCel45A로 약기된다.
패밀리 45 셀룰라제 하위패밀리 B 구성원 및 TrCel45A 의 아미노산 1-166과의 서열 동일성(%).
유기체 단축된
이름
유전자은행
가입 번호
SEQ ID NO : SEQ ID NO :4의 TrCel45A
아미노산 1-166과의
퍼센트 동일성
트리코더마 레세이
(Trichoderma reesei)
TrCel45A CAA83846.1 4 100.0
트리코더마 비리데
(Trichoderma viride)
TvEGV AAQ21385.1 8 100.0
페니실리움 데쿰벤스
(Penicillium decumbens)
PdCel45A ACF33814.1 9 84.0
아스페르질루스 니둘란스
(Aspergillus nidulans)
AnAN6786.2 EAA58604.1 10 49.4
할리오티스 디스쿠스 디스쿠스
(Haliotis discus discus)
HddEG1 ABO26608.1 11 36.1
암풀라리아 크로세안
(Ampullaria crossean)
AcEG27I ABR92637.1 12 34.6
암풀라리아 크로세안 AcEG27II ABR92638.1 13 33.5
미틸루스 에둘리스
(Mytilus edulis)
MeEg CAC59695.1 14 30.3
파네로카에테 크리소스포리움
(phanerochaete chrysosporium)*
PcCel45A BAG68300.1 15 26.2
* 이 명세서의 목적을 위해, PcCel45A는 하위패밀리 B 구성원으로서 분류된다. Igarashi et al.(supra)은 하위패밀리 "C" 패밀리 45 셀룰라제를 정의하고 PcCel45A가 이 패밀리의 구성원이라고 표시하지만, 그들은 효소가 하위패밀리 B와 일부 유사성을 나타낸다고 보고한다.
패밀리 45 셀룰라제 하위패밀리 A 구성원 및 HiCel45A 와의 서열 동일성(%).
유기체 단축된
이름
유전자은행
가입 번호
SEQ ID NO : SEQ ID NO :7의
HiCel45A 아미노산 1-213과의
퍼센트 동일성
휴미콜라 인솔렌스 HiCel45A AAE16508.1 7 100.0
휴미콜라 그리세아 바르. 테르모이데아
(Humicola grisea var. thermoidea)
HgEgl3 BAA74956.1 16 98.5
휴미콜라 니그레스센스
(Humicola nigrescens)
HnCel45A CAB42308.1 17 85.4
스타필로트리쿰 코코스포룸
(Staphylotrichum coccosporum)
ScSTCE1 BAG69187.1 18 80.7
멜라노카르푸스 알보미세스
(Melanocarpus albomyces)
MaCel45A CAD56665.1 19 77.9
포도스포라 안세리나
(Podospora anserina)
PaCel45A CAP61565.1 20 74.1
아크레모니움 테르모필룸
(Acremonium thermophilum)
AtSEQ6 ACE10216.1 21 73.7
티엘라비아 테레스트리스
(Thielavia terrestris)
TtCel45A CAH03187.1 22 73.7
트리코테시움 로세움
(Trichothecium roseum)
TroCel45A CAB42312.1 23 73.3
아크레모니움 테르모필룸 AtSEQ2 ABW41463.1 24 73.2
푸사리움 안구이오이데스
(Fusarium anguioides)
FaCel45A CAB42310.1 25 72.8
클로노스타치스 로세아 f. 카테눌라타
(Clonostachys rosea f. catenulata)
CrCel45A CAB42311.1 26 72.3
뉴로스포라 크라사
(Neurospora crassa)
NcCel45A CAD70529.1 27 69.4
볼루텔라 콜레토트리초이데스
(Volutella colletotrichoides)
VcSEQ22 AAY00854.1 28 64.4
지베렐라 제애
(Gibberella zeae)
GzCel45A AAR02399.1 29 62.6
푸사리움 옥시스포룸
(Fusarium oxysporum)
FoCel45A AAA65589.1 30 62.1
아크레모니움 종
(Acremonium sp.)
AsSEQ10 AAY00848.1 31 60.8
아크레모니움 종 AsSEQ8 AAY00847.1 32 59.3
크리소스포리움 룩크노웬스
(Chrysosporium lucknowense)
ClCel45A AAQ38150.1 33 57.3
티엘라비아 헤테로탈리카
(Thielavia heterothallica)
ThSEQ2 AAY00844.1 34 57.3
무코르 시르시넬로이데스
(Mucor circinelloides)
McMce1 BAD95808.1 35 56.8
레티쿨리테르메스 스페라투스 힌드구트 프로티스트(Reticulitermes speratus hindgut protist) RshpCel45A BAA98037.1 36 56.8
부르사펠렌추스 크실로필루스
(Bursaphelenchus xylophilus)
BxEng1 BAD34546.1 37 55.9
보트리오티니아 푹켈리아나
(Botryotinia fuckeliana)
BfCel45A XP_001547700.1 38 55.8
아크레모니움 테르모필룸 AtSEQ4 ABW41464.1 39 55.3
스코풀라리옵시스 브레비카울리스
(Scopulariopsis brevicaulis)
SbEgI Q7M4T4* 40 55.0
신세팔라스트룸 라세모숨
(Syncephalastrum racemosum)
SrCBHI ABU49185.2 41 55.0
리조퍼스 오리재
(Rhizopus oryzae)
RoRce1 BAC53956.1 42 54.7
크리니펠리스 스카벨라
(Crinipellis scabella)
CsSEQ16 AAY00851.1 43 53.9
마크로포미나 파세올리나
(Macrophomina phaseolina)
MpSEQ14 AAY00850.1 44 53.9
포도스포라 안세리나 PaCel45B CAP69443.1 45 53.9
리조퍼스 오리재 RoRce3 BAC53988.1 46 53.8
부르사펠렌추스 크실로필루스 BxEng2 BAD34544.1 47 53.6
부르사펠렌추스 크실로필루스 BxEng3 BAD34548.1 48 53.6
휴미콜라 그리세아 바르. 테르모이데아 HgEgl4 BAA74957.1 49 53.4
피코미세스 니텐스(Phycomyces nitens) PnPce1 BAD77808.1 50 53.2
리조퍼스 오리재 RoRce2 BAC53987.1 51 52.9
마스토테르메스 다르위니엔시스 힌드구트 심비온트 종(Mastotermes darwiniensis hindgut symbiont sp.) MdhsFm4 CAD39200.1 52 52.7
마그나포르테 그리세아
(Magnaporthe grisea)
MgCel45A XP_363402.1 53 51.8
마스토테르메스 다르위니엔시스 힌드구트 심비온트 종 MdhsFm3 CAD39199.1 54 51.8
마스토테르메스 다르위니엔시스 힌드구트 심비온트 종 MdhsFm1 CAD39197.1 55 51.3
마스토테르메스 다르위니엔시스 힌드구트 심비온트 종 MdhsFm2 CAD39198.1 56 51.3
피치아 파스토리스 GS115
(Pichia pastoris GS115)
PpCel45A CAY71902.1 57 51.3
피로미세스 에퀴
(Piromyces equi)
PeCel45A CAB92325.1 58 48.2
아프리오나 게르마리
(Apriona germari)
AgCelI AAN78326.1 59 43.8
아프리오나 게르마리 AgCelII AAR22385.1 60 43.6
알테르나리아 알테르나타
(Alternaria alternata)
AaK1 AAF05700.1 61 41.4
파에돈 코클레아리아에
(Phaedon cochleariae)
PcEg CAA76931.1 62 40.4
탈라로미세스 에메르소니이
(Talaromyces emersonii)
TeCel45A CAJ75963.1 63 37.6
우스틸라고 마이디스
(Ustilago maydis)
UmEgl1 AAB36147.1 64 33.6
* Uniprot 엔트리
상기 표 1 및 2에 보고된 패밀리 45 셀룰라제의 서열 동일성은 하기와 같이 결정된다. 각 효소의 전체 서열(존재하면 CBM 및 신호 펩티드 포함)은 BioEdit 소프트웨어 버전 7.0.9.0(2007년 6월 27일)에서 발견된 디폴트 설정을 갖는 ClustalW Multiple Alignment 도구(Thompson et al., Nucleic Acids Research, 1994, 22(22):4673-4680)를 사용하여, 기준 서열 HiCel45A(SEQ ID NO:7)의 아미노산 1 내지 213으로 또는 기준 서열 TrCel45A(SEQ ID NO:4)의 아미노산 1 내지 166으로 배열된다. 기준 효소의 처음 또는 마지막 아미노산 전에 또는 후에 발견된 모든 아미노산은 배열로부터 재배된다. 배열은 재배된 서열을 사용하여 두 번째로 수행되고 다시, 기준 효소의 처음 또는 마지막 아미노산 전에 또는 후에 발견된 모든 아미노산은 배열로부터 재배된다. 그 다음 기준 서열의 선택된 아미노산과의 퍼센트 동일성이 계산된다.
BLAST 알고리즘(BLAST and BLAST 2.0; Altschul et al., Nuc. Acids Res., 1997, 25:3389-3402; 및 Altschul et al., J. Mol. Biol., 1990, 215:403-410); Smith and Waterman, Adv. Appl. Math., 1981, 2:482-489에 의해, Needleman and Wunsch, J. Mol. Biol., 1970, 48:443-453의 상동성 배열 알고리즘에 의해, Pearson and Lipman, J. Proc Natl Acad Sci., 1988, 85(8):2444-8의 유사성 방법을 위한 검색에 의해, 이들 알고리즘(Wisconsin Genetics Software Package, Genetics Computer Group, 575 Science Dr., Madison, Wis.의 GAP, BESTFIT, FASTA, 및 TFASTA)의 전산화 시행에 의해, 또는 수동 배열 및 육안 검사(예를 들어, Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Ausubel et al., eds. 1995 부록 참고)에 의해 개시된 알고리즘을 포함하는, 다른 서열 배열 알고리즘이 당업자에게 알려져 있다. 셀룰라제 효소를 위해 BLAST 배열 및 서열 동일성을 결정할 때, 촉매 도메인 및 CBD를 포함하는 아미노산 서열이 별도로 또는 하나의 인접 서열로서 생각될 수 있다.
한 구체예에 따르면, 패밀리 45 셀룰라제는 하위패밀리 B 셀룰라제이고 SEQ ID NO:4 (TrCel45A)의 아미노산 1-166과 20% 내지 100% 아미노산 서열 동일성, 또는 더 바람직하게는 SEQ ID NO:4의 아미노산 1-166과 30% 내지 100% 아미노산 서열 동일성을 가진다. 예를 들어, 패밀리 45 셀룰라제는 SEQ ID NO:4의 아미노산 1-166과 20, 30, 40, 50, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 100% 동일한 아미노산 서열을 포함할 수 있다.
추가 구체예에 따르면, 패밀리 45 셀룰라제는 하위패밀리 A 셀룰라제이고 SEQ ID NO:7 (HiCel45A)의 아미노산 1-213과 30% 내지 100% 아미노산 서열 동일성, 또는 더 바람직하게는 SEQ ID NO:7의 아미노산과 40% 내지 100% 아미노산 서열 동일성을 가진다. 예를 들어, 패밀리 45 셀룰라제는 SEQ ID NO:7의 아미노산 1-213과 30, 40, 50, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 100% 동일한 아미노산 서열을 포함할 수 있다.
패밀리 45 셀룰라제는 자연 발생 또는 야생형 패밀리 45 셀룰라제 또는 변형된 패밀리 45 셀룰라제일 수 있다. "변형된 패밀리 45 셀룰라제"는 효소의 구조 및 기능을 상당히 포함하지 않은 유전자 가공 기술에 의해 도입된, 하나 또는 그 이상의 유전자 변경을 함유한 패밀리 45 셀룰라제를 의미한다. 이러한 기술은 분리된 DNA상에서 수행된 것을 포함하는 또는 UV광과 같은 돌연변이원에 미생물을 노출함으로써, 부위-관련 돌연변이유발, 카세트 돌연변이유발, 랜덤 돌연변이유발, 합성 올리고뉴클레오티드 구조, 복제, 하부-복제, PCR에 의한 증폭, 시험관내 합성 및 다른 유전자 가공 기술을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 어떤 방법에서 제한하지 않고 당업자에 의해 평가된 바와 같이, 패밀리 45 셀룰라제들 사이에 낮은 서열 보존의 영역에 도입된 돌연변이는 효소의 촉매 활성을 감소시키거나 또는 변경하는 더 낮은 확률을 가지는 것이 기대된다.
변형된 패밀리 45 셀룰라제는 어떤 적합한 패밀리 45 셀룰라제로부터 유도될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 즉, 이것은 자연 발생 또는 "야생형" 패밀리 45 셀룰라제로부터 또는 이미 다른 아미노산 치환, 결실 또는 삽입을 함유한 패밀리 45 셀룰라제로부터 유도될 수 있다. 용어 "야생형 패밀리 45 셀룰라제"는 분자 생물학 기술에 의해 도입된 어떤 유전자 변경(들)을 함유하지 않은 패밀리 45 셀룰라제를 의미한다.
패밀리 5 셀룰라제
균류 및 박테리아 기원의 3,000개 이상의 자연 발생 패밀리 5 셀룰라제를 위한 아미노산 서열이 설명되었다. 패밀리 5 셀룰라제의 영역은 대부분의 패밀리 5 셀룰라제 효소에서 잘 보존되고 이것은 패밀리 구성원의 촉매 도메인의 일부의 배열을 허용하였다.
아래 표 3은 14개의 알려진 패밀리 5 셀룰라제의 대표적인 목록을 포함하고 도 3은 표에서 제공된 셀룰라제들 사이의 아미노산 서열 배열을 나타낸다. 표 3의 패밀리 5 셀룰라제의 퍼센트 서열 동일성은 패밀리 45 셀룰라제를 위해 이전에 설명된 과정을 사용하여 결정된다.
패밀리 5 셀룰라제 패밀리 구성원 및 TrCel5A 촉매 도메인과의 서열 동일성(%).
유기체 약기된
이름
유전자은행
가입 번호
SEQ ID NO : SEQ ID NO :2의 TrCel5A
아미노산 71-397과의
퍼센트 동일성
트리코더마 레세이 TrCel5A AAA34213.1 2 100.0
페니실리움 잔티넬룸
(Penicillium janthinellum)
PjEgl2 CAA61740.1 65 62.0
마크로포미나 파세올리나 MpEgl2 AAB03889.1 66 58.1
크립토코쿠스 플라부스
(Cryptococcus flavus)
CfEgl1 AAC60541.1 67 43.2
아스페르질루스 니둘란스 AnEglA EAA65878.1 68 28.8
아스페르질루스 가와치
(Aspergillus kawachii)
AkCel5A BAB62317.1 69 27.1
마크로포미나 파세올리나 MpEgl1 AAB51451.1 70 27.8
볼바리엘라 볼바세아
(Volvariella volvacea)
VvEG1 AAG59832.1 71 27.6
테르모아스쿠스 오란티아쿠스
(Thermoascus aurantiacus)
TaEg1 AAL88714.2 72 27.5
아스페르질루스 아쿨레아투스
(Aspergillus aculeatus)
AaCel1 AAC08587.1 73 26.3
휴미콜라 인솔렌스 HiCMC3 CAA53631.1 74 26.6
오르피노미세스 조이오니이
(Orpinomyces joyonii)
OjCelB29 AAB69347.1 75 14.4
아시도테르무스 셀룰로이티쿠스
(Acidothermus cellulolyticus)
AcCel5A AAA75477.1 76 16.0
바실루스 서브틸리스
(Bacillus subtilis)
BsCel5A ACI15227.1 77 14.6
바실루스 셀룰로이티쿠스
(Bacillus cellulolyticus)
BcNK1 AAA22299.1 78 14.5
본원에 사용된 용어 "패밀리 5 셀룰라제" 또는 "Cel5A"는 EC 3.2.1.4하에서 분류된 글리코히드롤라제(GH) 패밀리 5 촉매 도메인을 함유한 탄수화물 활성 셀룰라제 효소를 망라한다. 용어는 (트리코더마 레세이 패밀리 5 셀룰라제, SEQ ID NO:2와의 배열에 의해 결정된) 보존 R130, H174, E217, E218, H288, Y290 및 E329 아미노산을 갖는 효소를 포함하는, 보유 메커니즘을 사용하는 (1→4)-베타-D-글루코시드 연결의 적어도 가수분해를 나타낸 어떤 탄수화물 활성 효소를 망라한다.
패밀리 5의 효소는 아노머 당 형태의 순 유지를 가져오는 공통의 (베타/알파)8-배럴 접힘 및 촉매 메커니즘을 공유한다. 글리코시드 히드롤라제 촉매작용은 아스파르트산 및/또는 글루탐산의 측쇄상에 발견된 2개의 카르복시산에 의해 구동된다. 이들 2개의 아미노산은 패밀리 구성원들 사이에서 잘 보존된다.
본 발명의 패밀리 5 셀룰라제는 363 위치에서 알라닌, 세린 또는 트레오닌 예를 들어 Cel5A-G363A(SEQ ID NO:1)에 대한 적어도 돌연변이를 포함하는 변형된 패밀리 5 셀룰라제일 수 있다. 일반적으로, 363 위치에 도입된 아미노산은 그것이 유도된 야생형 패밀리 5 셀룰라제 서열의 해당 위치에서 자연 발생하는 것이 아닌 것을 의미하는, "비천연"이다.
"변형된 패밀리 5 셀룰라제"는 효소의 구조 및 기능을 상당히 포함하지 않은 유전자 가공 기술에 의해 도입된 하나 또는 그 이상의 유전자 변경을 함유한 패밀리 5 셀룰라제를 의미한다. 이러한 기술은 분리된 DNA상에서 수행된 것을 포함하는 또는 UV광과 같은 돌연변이원에 미생물을 노출함으로써, 부위-관련 돌연변이유발, 카세트 돌연변이유발, 랜덤 돌연변이유발, 합성 올리고뉴클레오티드 구조, 복제, 하부-복제, PCR에 의한 증폭, 시험관내 합성 및 다른 유전자 가공 기술을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 변형된 패밀리 5 셀룰라제는 어떤 적합한 패밀리 5 셀룰라제로부터 유도될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 즉, 이것은 자연 발생 또는 "야생형" 패밀리 5 셀룰라제로부터 또는 이미 다른 아미노산 치환, 결실 또는 삽입을 함유한 패밀리 5 셀룰라제로부터 유도될 수 있다.
용어 "야생형 패밀리 5 셀룰라제"는 분자 생물학 기술에 의해 도입된 어떤 유전자 변경(들)을 함유하지 않은 자연에서 발견된 패밀리 5 셀룰라제를 의미한다.
363 돌연변이의 위치는 야생형 트리코더마 레세이 패밀리 5 효소와의 배열, 또한 "TrCel5A"로서 본원에 언급된, SEQ ID NO:2에서 제공된 아미노산 서열에 의해 결정된다. 셀룰라제 효소의 패밀리 5 촉매 도메인들 사이에 서열 유사성을 최적화하도록 아미노산을 배열함으로써, 그리고 번호 붙이기를 위한 기저로서 TrCel5A의 아미노산 번호 붙이기(또한 본원에서 "TrCel5A 번호 붙이기"로서 언급됨)를 사용함으로써, 다른 패밀리 5 셀룰라제 내에서 아미노산의 위치는 TrCel5A에 대해 결정될 수 있다. 아미노산 번호 붙이기는 성숙한, 분비된 단백질의 서열, 즉 분비 신호 펩티드 또는 선도 펩티드의 제거 후의 단백질 서열에 기초한다.
추가 돌연변이는 이러한 돌연변이가 효소의 구조 및 기능을 상당히 포함하지 않으면, 변형된 패밀리 5 셀룰라제에 도입될 수 있다. 어떤 방법으로 제한하지 않고 당업자에 의해 평가된 바와 같이, 추가 돌연변이는 패밀리 5 셀룰라제들 사이에 낮은 서열 보존의 영역에 도입될 수 있다.
본 발명의 변형된 패밀리 5 셀룰라제는 "363 위치에서 아미노산 치환으로 본질적으로 구성되는" 아미노산 변형을 함유할 수 있다. 이것은 변형된 패밀리 5 셀룰라제가 그것의 서열에서 해당 야생형 패밀리 5 셀룰라제에 대해 20개 이하의 다른 아미노산 변형을 함유한다는 것을 의미한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 변형된 패밀리 5 셀룰라제는 그것의 서열에서 15개 이하의 다른 아미노산 변형, 10개 이하의 다른 아미노산 변형 또는 5개 이하의 다른 아미노산 변형을 함유한다. 이전에 언급된 바와 같이, 이러한 추가 아미노산 변형은 아미노산 서열에서 비-보존된 위치에서 도입될 수 있다. 어떤 방법을 제한하지 않으면서, 이러한 변형은 전형적으로 아미노산 치환이다.
아미노산 치환을 포함하나 이에 제한되지 않는 추가 아미노산 변형(들)은 랜덤 돌연변이유발, 부위-관련 돌연변이유발 또는 관련 진화와 같은 표준 분자 생물학 기술에 의해 도입될 수 있다.
야생형 서열(TrCel5A 번호 붙이기)의 363 위치에서 알라닌을 함유하지 않고 본 발명에 따라서 변형될 수 있는 패밀리 5 셀룰라제의 대표적인 예는 트리코더마, 히포크레아(Hypocrea), 페니실리움, 보트리오티니아, 마크로포미나, 아스페르질루스, 오르피노미세스, 아시도테르무스, 페스탈로티옵시스(Pestalotiopsis) 및 크실렐라(Xylella)의 속으로부터의 효소 종을 포함한다. 본 발명의 한 실시예에서, 변형된 패밀리 5 셀룰라제는 트리코더마 레세이(SEQ ID NO:2), 트리코더마 비리데, 히포크레아 제코리나(Hypocrea jecorina), 페니실리움 데쿰벤스, 페니실리움 잔티넬룸, 보트리오티니아 푹켈리아나, 크실렐라 파스티디오사(Xylella fastidiosa), 마크로포미나 파세올리나, 아스페르질루스 가와치, 아스페르질루스 아쿨레아투스, 오르피노미세스 조이오니이 및 아시도테르무스 셀룰로이티쿠스로 구성된 군으로부터 선택된 종으로부터 유도된다. 표 3은 이들 유기체로부터 야생형, 천연 패밀리 5 셀룰라제의 아미노산 서열을 위한 SEQ ID NO: 및 데이터베이스 가입 번호를 제공한다.
본 발명의 변형된 패밀리 5 셀룰라제는 보존 R130, H174, E217, E218, H288, Y290 및 E329 아미노산을 가지고 TrCel5A 촉매 도메인(SEQ ID NO:2의 아미노산 71-397)과 약 20%보다 높은 또는 약 30%보다 높은 서열 동일성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서, 변형된 패밀리 5 셀룰라제는 TrCel5A 촉매 도메인(SEQ ID NO:2의 아미노산 71-397)과 약 30%보다 높은 서열 동일성, 약 40%보다 높은 서열 동일성, 약 50%보다 높은 서열 동일성 또는 약 60%보다 높은 서열 동일성을 가진다.
패밀리 6 셀룰라제
패밀리 6 셀룰라제는 촉매 아미노산의 역할을 하는 2개의 아스파르트산(D) 아미노산을 포함한다. 이들 아스파르트산 아미노산은 야생형 트리코더마 레세이 효소와의 배열에 의해 결정된 바와 같이, 175 및 221 위치에서 발견된다. 따라서 이제까지 확인된 대부분의 패밀리 6 셀룰라제는 중온성(mesophilic)이다; 그러나, 이 패밀리는 테르모비피다 푸스카(Thermobifida fusca)(TfCel6A 및 TfCel6B)로부터 내열성 셀룰라제 및 휴미콜라 인솔렌스(HiCel6A 및 HiCel6B)로부터 호염기성 셀룰라제를 또한 포함한다. 패밀리 6 셀룰라제는 유사한 3차원 구조: 5개의 알파-헬릭스에 의해 연결된 7개의 평행한 베타-스트랜드를 함유하는 중심 베타-배럴을 갖는 알파/베타-배럴을 또한 공유한다. TrCel6A, 테르모비피다 푸스카 엔도-베타-1,4-글루카나제 Cel6A, 휴미콜라 인솔렌스 셀로비오히드롤라제 Cel6A, 휴미콜라 인솔렌스 엔도-베타-1,4-글루카나제 Cel6B 및 미코박테리움 투베르쿨로시스(Mycobacterium tuberculosis) H37Rv Cel6A와 같은, 몇 가지 패밀리 6 셀룰라제의 3차원 구조가 알려져 있다.
본원에 사용된 용어 "패밀리 6 셀룰라제" 또는 "Cel6"은 EC 3.2.1.91 또는 EC 3.2.1.4하에서 분류된 글리코히드롤라제(GH) 패밀리 6 촉매 도메인을 함유한 탄수화물 활성 셀룰라제 효소를 망라한다. 용어는 175 및 221 위치에서 발견된 보존 아스파르트산 아미노산(트리코더마 레세이 Cel6A 아미노산 번호 붙이기를 갖는 배열에 기초함; SEQ ID NO:3)을 갖는 효소를 포함하는. 반전 메커니즘을 사용한 셀룰로스 연결에서 (1→4)-베타-D-글루코시드 연결의 적어도 가수분해를 나타내는 어떤 탄수화물 활성 효소를 망라한다.
한 구체예에 따르면, 패밀리 6 셀룰라제는 SEQ ID NO:3(트리코더마 레세이 패밀리 6 셀룰라제)의 아미노산 83-447과 60% 내지 100% 아미노산 서열 동일성, 또는 추가 구체예에서, SEQ ID NO:3의 아미노산 83-447과 65% 내지 100% 아미노산 서열 동일성을 가진다. 예를 들어, 패밀리 6 셀룰라제는 SEQ ID NO:3의 아미노산 83-447과 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 100% 동일한 아미노산 서열을 포함할 수 있다.
아래 표 4는 알려진 패밀리 6 셀룰라제의 대표적인 목록을 제공하고 도 9는 표에서 제공된 셀룰라제들 사이의 아미노산 서열 배열을 나타낸다. 표 4의 패밀리 6 셀룰라제의 퍼센트 서열 동일성은 패밀리 45 셀룰라제에 대해 이전에 설명된 과정을 사용하여 결정된다.
패밀리 6 셀룰라제 패밀리 구성원 및 TrCel6A 촉매 도메인과의 서열 동일성(%).
유기체 유전자은행
가입 번호
SEQ ID NO : TrCel6A
(( SEQ ID NO :3)의
아미노산 83-447과의
퍼센트 동일성
트리코더마 레세이 AAA34210.1 3 100.0
히포크레아 코닌지(Hypocrea koningii) AAK01367.1 79 98.9
트리코더마 비리데 CICC 13038 AAQ76094.1 80 98.9
히포크레아 코닌지 3.2774 ABF56208.1 81 98.1
히포크레아 코닌지 AS3.2774 ABG48766.1 82 97.8
트리코더마 파르세라모숨
(Trichoderma parceramosum)
AAU05379.2 83 97.8
아스페르질루스 니둘란스 FGSC A4 ABF50873.1 84 72.4
아스페르질루스 니게르(Aspergillus niger) CBS 513.88
CAK41068.1 85 72.4
아스페르질루스 오리재(Aspergillus oryzae) RIB 40 BAE64227.1 86 67.8
아스페르질루스 니게르 CBS 513.88 CAK39856.1 87 67.7
아크레모니움 셀룰로이티쿠스 Y-94 AAE50824.1 88 67.3
탈라로미세스 에메르소니이 AAL78165.2 89 66.8
지베렐라 제애 K59 AAQ72468.1 90 66.1
푸사리움 옥시스포룸 AAA65585.1 91 66.1
뉴로스포라 크라사 OR74A CAD70733.1 92 65.9
아스페르질루스 니둘란스 FGSC A4 EAA65866.1 93 65.5
아스페르질루스 투빈젠시스
(Aspergillus tubingensis)
CAH05675.1 94 65.5
마그나포르테 그리세아 70-15 XP_360146.1 95 65.4
채토미움 테르모필룸
(Chaetomium thermophilum)
CAH05669.1 96 65.1
채토미움 테르모필룸 CT2 AAW64927.1 97 65.0
스틸벨라 안눌라타(Stilbella annulata) CAH05678.1 98 64.9
휴미콜라 인솔렌스 BAB39154.1 99 63.7
스틸벨라 안눌라타 1BVW* 100 63.1
코츨리오볼루스 헤테로스트로푸스 (Cochliobolus heterostrophus) C4 AAM76664.1 101 59.6
아가리쿠스 비스포루스(Agaricus bisporus) D649 AAA50607.1 102 57.7
폴리포루스 아르쿨라리우스(Polyporus arcularius) 69B-8 BAF80327.1 103 57.1
렌티눌라 에도데스 스타메츠(Lentinula edodes Stamets) CS-2 AAK95564.1 104 56.3
렌티눌라 에도데스 L54 AAK28357.1 105 56.0
말브란체아 신나모메아
(Malbranchea cinnamomea)
CAH05679.1 106 54.9
파네로카에테 크리소스포리움 AAB32942.1 107 54.9
볼바리엘라 볼바세아 AAT64008.1 108 53.8
크리소스포리움 룩크노웬스 AAQ38151.1 109 49.5
플류로투스 사조르-카쥬
(Pleurotus sajor-caju)
AAL15037.1 110 47.2
트라메테스 베르시콜로르
(Trametes versicolor)
AAF35251.1 111 47.0
뉴로스포라 크라사 OR74A XP_323315.1 112 46.8
마그나포르테 그리세아 70-15 XP_362054.1 113 45.1
*단백질 데이터은행 엔트리
패밀리 6 셀룰라제는 자연 발생 또는 야생형 패밀리 6 셀룰라제 또는 변형된 패밀리 6 셀룰라제일 수 있다. "변형된 패밀리 6 셀룰라제"는 효소의 구조 및 기능을 상당히 포함하지 않는 분자 생물학 기술에 의해 도입된, 하나 또는 그 이상의 유전자 변경을 함유한 패밀리 6 셀룰라제를 의미한다. 이러한 기술은 분리된 DNA상에서 수행된 것을 포함하는 또는 UV광과 같은 돌연변이원에 미생물을 노출함으로써, 부위-관련 돌연변이유발, 카세트 돌연변이유발, 랜덤 돌연변이유발, 합성 올리고뉴클레오티드 구조, 복제, 하부-복제, PCR에 의한 증폭, 시험관내 합성 및 다른 유전자 가공 기술을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 어떤 방법에서 제한하지 않고 당업자에 의해 평가된 바와 같이, 패밀리 6 셀룰라제들 사이에 낮은 서열 보존의 영역에 도입된 돌연변이는 효소의 촉매 활성을 감소시키거나 또는 변경하는 낮은 확률을 가지는 것으로 기대된다.
변형된 패밀리 6 셀룰라제는 어떤 적합한 패밀리 6 셀룰라제로부터 유도될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 즉, 이것은 자연 발생 또는 "야생형" 패밀리 6 셀룰라제로부터 또는 이미 다른 아미노산 치환, 결실 또는 삽입을 함유한 패밀리 6 셀룰라제로부터 유도될 수 있다. 용어 "야생형 패밀리 46 셀룰라제"는 분자 생물학 기술에 의해 도입된 어떤 유전자 변경(들)을 함유하지 않은 패밀리 6 셀룰라제를 의미한다.
효소 혼합물의 특이적 탈필링 활성의 측정
본 발명의 탈필링 조성물은 (i) 패밀리 45 셀룰라제 효소 성분; 및 (ii) 패밀리 5 셀룰라제, 패밀리 6 셀룰라제, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나 또는 그 이상의 추가 셀룰라제 효소 성분을 포함하는 효소 혼합물을 포함하며, 상기 효소 혼합물은 기준 효소 혼합물에 대해 패밀리 45 셀룰라제 및 패밀리 5 및/또는 패밀리 6 셀룰라제 성분에서 농축된다.
"농축됨"은 패밀리 45 및 패밀리 5 및/또는 패밀리 6 셀룰라제의 양이 기준 또는 모효소 혼합물에 존재하는 것들에 대해 효소 혼합물에 존재하는 모든 다른 셀룰라제 성분에 대해 증가되는 것을 의미한다. 이것은 효소 혼합물에 존재하는 패밀리 45 및 패밀리 5 및/또는 패밀리 6 셀룰라제의 양을 증가시키거나 및/또는 기준 효소 혼합물에 존재하는 하나 또는 그 이상의 다른 셀룰라제 성분을 감소시킴으로써 달성될 수 있다.
"기준 효소 혼합물"은 탈필링 조성물의 그러나 자연 발생 양의 효소 혼합물과 같은 패밀리 45 셀룰라제 성분 및 같은 패밀리 5 및/또는 패밀리 6 셀룰라제 성분(들)을 포함하는 효소 혼합물을 의미한다. "자연 발생 양"은 유전적으로 변형된 미생물로부터 탈필링 조성물의 효소 혼합물을 생산하기 위해 사용된 것과 본질적으로 같은 배양 조건하에서 모미생물에 의해 생산된 패밀리 45 및 패밀리 5 및/또는 패밀리 6 셀룰라제 성분의 양을 의미한다.
예를 들어, 패밀리 45 셀룰라제 및 패밀리 5 또는 패밀리 6 셀룰라제 성분에 농축된 이러한 효소 혼합물은 해당 기준 효소 혼합물에 의해 나타난 것보다 높은 특이적 탈필링 활성을 나타낸다.
분리 및 조합에서 셀룰라제 성분의 특이적 탈필링 활성을 측정하기 위해, 그것들은 알려진 기술을 사용하여 전형적으로 정제된다. 이용할 수 있는 정제 기술의 예는 친화도 기반 정제 기술을 포함한다. 이러한 기술은 본 분야에 잘 알려져 있고 항원과 항체 사이 또는 효소와 기질 사이의 상호작용과 같은 매우 특이적 생물학적 상호작용에 기초한 고체 지지체에 생물학적 혼합물의 성분을 선택적으로 결합하는 어떤 적합한 방법을 포함한다. 게다가, 정제는 황산암모늄 침전, 등전 침전, 선택적인 열변성 또는 선택적으로 셀룰라제 성분을 침전시키는 어떤 다른 적합한 방법와 같은 선택적인 침전을 포함하는 분별 방법을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 정제 방법론은 겔 여과, 크기 배제, 음이온 교환, 양이온 교환, 겔 전기영동, 또는 단백질을 물리적으로 분리하기 위해 본 분야에 알려진 다른 색 분리 방법을 포함하는 크로마토그래피 방법을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 "특이적 탈필링 활성"은 실시예 1.6에 제시된 바와 같이 측정된다. 직물로부터 필로서 언급된 작은 볼의 퍼즈를 제거하는데 패밀리 45 셀룰라제의 패밀리 5 셀룰라제 또는 패밀리 6 셀룰라제 및 각각의 개별 셀룰라제 성분과 조합하는 효과는 방출된 비용해성 셀룰로스를 직접 칭량함으로써 측정된다. 탈필링은 단백질의 유닛당 탈필링 활성(즉, 특이적 탈필링 활성)으로서 표현된다.
본 발명의 한 구체예에 따르면, (i) 패밀리 45 셀룰라제 효소 성분 및 패밀리 5 셀룰라제; 또는 (ii) 패밀리 45 셀룰라제 및 패밀리 6 셀룰라제 효소 성분은 특이적 탈필링 활성을 측정하는 어세이에서 상승효과를 나타내는 중량 비율로 효소 혼합물에 존재한다.
"상승효과를 나타내는 중량 비율"은 셀룰라제 효소 성분이 분리에서 어세이된 상기 셀룰라제 효소 성분들 각각의 특이적 탈필링 활성의 합보다 높은 특이적 탈필링 활성을 가져오는 중량 비율로 존재하는 것을 의미한다. 중량 비율은 효소 혼합에서 2개의 셀룰라제 효소 성분에 대해 측정된다.
예를 들어, 패밀리 45 및 패밀리 5 셀룰라제 성분이 모균주에 의해 분비된 효소 혼합물에 존재하는 것과 다른 중량 비율로 효소 혼합물에 포함된 구체예에서, 효소 혼합물은 패밀리 45 및 패밀리 5 셀룰라제 성분이 조합하여 분리에서 개별적으로 어세이된 패밀리 45 및 패밀리 5 셀룰라제 성분의 합보다 높은 특이적 탈필링 활성을 나타내는 것을 특징으로 할 것이다.
일부 구체예에서, 패밀리 45 셀룰라제 성분의 패밀리 5 셀룰라제 효소 성분에 대한 중량 비율은 0.20:1 내지 9:1(wt:wt) 또는 그사이의 어떤 값이다. 예를 들어, 패밀리 45 셀룰라제 성분의 패밀리 5 셀룰라제 효소 성분에 대한 중량 비율은 0.20:1 내지 5:1 또는 0.25:1 내지 4:1 또는 0.25:1 내지 3:1 또는 0.25 내지 2:1 또는 0.25:1 내지 1.5:1 또는 0.25 내지 1.25:1 또는 0.25 내지 1.0:1(wt:wt), 또는 그사이의 어떤 값일 수 있다. 일부 구체예에서, 패밀리 45 셀룰라제 성분의 패밀리 6 셀룰라제 효소 성분에 대한 중량 비율은 5:1 내지 1:1(wt:wt) 또는 그사이의 어떤 값이다. 예를 들어, 패밀리 45 셀룰라제 성분의 패밀리 6 셀룰라제 효소 성분에 대한 중량 비율은 4:1 내지 1:1 또는 3:1 내지 1:1 또는 2.7:1 내지 1:1 또는 2.7:1 내지 1.25:1(wt:wt) 또는 그사이의 어떤 값일 수 있다.
숙주 미생물에서 셀룰라제 혼합물의 발현
본 발명은 패밀리 45 셀룰라제 그리고 패밀리 5 셀룰라제, 패밀리 6 셀룰라제 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 추가 셀룰라제 효소 성분을 발현하는 유전적으로 변형된 미생물을 제공한다.
숙주 미생물은 필룸 아스코미코타(phylum Ascomycota)의 구성원인 미생물과 같은, 어떤 적합한 효모 또는 사상균일 수 있다. 본 발명의 효소 혼합물의 발현을 위해 숙주 미생물로서 유용한 효모의 속은 사카로미세스 종(Saccharomyces spp), 피치아 종(Pichia spp), 한세눌라 종(Hansenula spp), 클루이베로미세스 종(Kluyveromyces spp), 야로위아 종(Yarrowia spp), 및 아르쿨라 종(Arxula spp)을 포함한다. 본 발명의 셀룰라제의 발현을 위한 미생물로서 유용한 균류의 속은 트리코더마 종, 히포크레아 종, 아스페르질루스 종, 푸사리움 종, 휴미콜라 종, 뉴로스포라 종, 미셀리옵토라(Myceliopthora) 종, 크리소스포리움 종, 및 페니실리움 종을 포함한다. 가장 바람직한 구체예에서, 숙주 미생물은 트리코더마 레세이의 산업용 균주이다.
모숙주 미생물은 셀룰라제 효소의 생산 및 분비가 가능한 미생물이지만, 유전적으로 변형된 미생물의 복제수 또는 발현이 증가되는 확인된 유전자의 야생형 또는 천연 복제수 또는 발현을 나타낸다. 이종성 셀룰라제의 발현의 경우에서, 모숙주 미생물은 셀룰라제 효소의 생산 및 분비가 가능한 균주이지만, 유전자 코드화의 복제를 함유하거나 또는 이종성 셀룰라제를 발현하지 않는다.
과발현
셀룰라제 효소의 과발현은 셀룰라제 효소가 (a) 숙주 미생물에 의해 동일한 셀룰라제 효소의 내인성 발현 속도 또는 수준 혹은 (b) 숙주 미생물에 의해 생산되고 분비된 하나 또는 그 이상의 다른 효소의 발현 속도 또는 수준과 비교해 상승된 속도 또는 수준에서 발현되도록 야기되는 어떤 상태를 의미한다. 이런 이유로, 셀룰라제 효소의 과발현은 관심의 셀룰라제 효소를 코드화하는 유전자의 과발현 그뿐만 아니라 숙주 미생물에 의해 생산되고 분비된 하나 또는 그 이상의 다른 효소를 코드화하는 하나 또는 그 이상의 유전자의 발현의 감소에 기인할 수 있다.
패밀리 45, 패밀리 5 또는 패밀리 6 셀룰라제 효소를 코드화하는 유전자의 과발현은 이러한 유전자가 모숙주 미생물에서 그 유전자를 위한 내인성 발현 속도 또는 수준과 비교해 숙주 미생물에서 상승된 속도 또는 수준에서 발현되도록 야기되는 어떤 상태를 의미한다. 일부 예에서, 과발현은 그 유전자를 위한 내인성 번역 속도 또는 수준과 비교해 내인성 유전자의 상승된 전사 속도 또는 수준을 의미한다. 다른 예에서, 과발현은 유전자가 숙주 세포로 도입되는 다른 유기체로부터 이종성 셀룰라제를 코드화하는 유전자의 전사를 의미한다.
패밀리 45, 패밀리 5 또는 패밀리 6 셀룰라제 효소를 코드화하는 유전자의 과발현은 숙주 미생물에 의해 생산되고 분비된 하나 또는 그 이상의 다른 (셀룰라제) 효소를 코드화하는 유전자(들)의 속도 또는 수준이 모숙주 미생물에서 동일한 유전자(들)의 속도 또는 수준에 대해 감소되는 어떤 상태를 또한 의미할 수 있다.
패밀리 45, 패밀리 5 또는 패밀리 6 셀룰라제가 본질적으로 동일한 발효 조건에서 모숙주 미생물에 의한 것보다 변형된 미생물에 의해 더 높은 수준으로 생산된다면 패밀리 45, 패밀리 5 또는 패밀리 6 셀룰라제는 변형된 미생물에 의해 과발현되는 것으로 생각될 것이다. 예를 들어, 패밀리 45, 패밀리 5 또는 패밀리 6 셀룰라제는 본질적으로 동일한 발효 조건에서 모숙주에 의해 생산된 것보다 약 1.1-배 내지 약 50-배 높은 양, 또는 그사이의 어떤 양으로 생산될 수 있다. 예를 들어, 패밀리 45 셀룰라제는 본질적으로 동일한 발효 조건에서 모숙주 미생물에 의해 생산된 양보다 1.1-, 1.5-, 2-, 5-, 10-, 20-, 30-, 40- 또는 50-배 높은 양, 또는 그사이의 어떤 양으로 생산될 수 있다. 바람직하게는, 패밀리 45 셀룰라제는 동일한 발효 조건에서 모숙주보다 적어도 1.1-배 이상인 양으로 생산된다.
본 발명의 적어도 일부의 구체예에서, 유전자의 복제수 또는 발현의 증가 또는 감소는 여러 가지 유전자 가공 기술 중 어떤 것에 의해 생산될 수 있다. 본원에 사용된 용어 유전자 가공 기술은 유기체 유전자의 직접 조작을 위한 몇 가지 잘-알려진 기술 중 어떤 것을 의미한다. 예를 들어, 유전자 노크아웃(종종 내인성 작동 서열을 치환하는, 비작동 DNA 서열의 유기체 염색체로의 삽입), 유전자 노크-인(단백질-코드화 DNA 서열의 유기체 염색체로의 삽입), 및 유전자 노크다운(안티센스 RNA 또는 작은 간섭 RNA, 즉 RNA 간섭(RNAi)을 코드화하는 DNA 서열의 삽입) 기술이 본 분야에 잘 알려져 있다. 유전자의 발현을 감소시키는 방법은 유전자의 전사가 크게 감소되거나 또는 심지어 억제되도록 유전자의 부분적인 또는 완전한 결실, 및 유전자의 촉진제의 파열 또는 치환을 또한 포함한다. 예를 들어, 유전자의 촉진제는 미국 특허 제6,933,133호에 의해 예시된 약한 촉진제로 치환될 수 있으며, 이것은 그 전체가 본원에 참고자료로 포함된다. 본원에 사용된 바와 같이, 유전자 결실 또는 결실 돌연변이는 유전자를 구성하는 폴리뉴클레오티드 서열의 부분이 결여된 돌연변이이다. 따라서, 결실은 유전자를 구성하는 DNA의 서열의 완전한 또는 부분적인 방해를 가져오는 유전자 재료의 손실 또는 치환이다.
본 발명의 한 구체예에 따르면, 패밀리 45, 패밀리 5 및/또는 패밀리 6 셀룰라제 효소를 코드화하는 유전자의 과발현은 과발현된 셀룰라제 효소(들)를 코드화하는 폴리뉴클레오티드 서열(들)을 포함하는 하나 또는 그 이상의 유전자 구조체(들)를 숙주 미생물에 도입함으로써 달성된다. 셀룰라제 효소(들)를 코드화하는 폴리뉴클레오티드 서열(들)은 셀룰라제 효소(들)의 발현 및 분비에 관련한 조절 서열에 작동 가능하게 연결될 수 있으며; (i) 숙주 세포에 내인성 또는 이종성일 수 있는 분비된 단백질로부터 분비 신호 펩티드를 코드화하는 폴리뉴클레오티드 서열; 및 (ii) 산업용 발효 조건하에서 숙주 미생물에 많이 발현된 유전자로부터 유도된 구성 또는 조절 촉진제를 포함한다. 게다가, 번역 향상제는 단백질 번역을 증가시키도록 첨가될 수 있다. 이들 조절 서열은 (이들 조절 서열이 숙주 세포에 기능하면) 발현된 셀룰라제 효소를 코드화하는 유전자를 포함하나 이에 제한되지 않는, 하나 또는 그 이상의 유전자로부터 유도될 수 있다. 게다가, 셀룰라제 효소(들)를 코드화하는 폴리뉴클레오티드 서열(들)을 포함하는 유전자 구조체(들)의 다중 복제는 미생물에 도입되어, 이로써 발현 수준을 증가시킬 수 있다. 발현의 변화는 원하는 발현 수준을 갖는 균주의 돌연변이유발 및 선택에 의해 또한 달성될 수 있다.
유전자 구조체는 그것이 숙주 게놈으로 통합하도록 숙주 미생물의 게놈의 서열로 그것을 재조합하도록 허용하는 다른 폴리뉴클레오티드 서열을 포함할 수 있다. 대안으로, 유전자 구조체는 숙주 게놈으로의 서열-특이적 재조합에 관련한 어떤 폴리뉴클레오티드 서열을 함유하지 않을 수 있다. 이러한 경우에서, 구조체는 비-상동성 단부-결합 및 재조합을 통한 랜덤 삽입에 의해 통합시킬 수 있다. 대안으로, 구조체는 비-통합된 숙주로 있을 수 있는데, 이 경우에서 그것은 숙주 미생물의 게놈으로부터 독립적으로 복제한다.
유전자 구조체(들)는 당업자에게 흔히 알려진 구조체로 형질전환된 유전적으로 변형된 미생물의 분리가 가능한 선택가능 마커 유전자를 더 포함할 수 있다. 선택가능 마커 유전자는 이들 조건하에서 달리 성장시킬 수 없는 숙주 유기체에 특이적 영양소가 없는 배지에서 항생제에 저항성 또는 성장하는 능력을 수반할 수 있다. 본 발명은 선택가능 마커 유전자의 선택에 의해 제한되지 않고, 당업자는 적당한 유전자를 쉽게 결정할 수 있다. 예를 들어, 선택가능 마커 유전자는 하이그로마이신, 플레오마이신, 카나마이신, 게네티신, 또는 G418에 저항성을 수반하거나, 또는 trp, arg, leu, pyr4, pyr, ura3, ura5, his, 또는 ade 유전자 중 하나에서 숙주 미생물의 결핍을 보완하거나 또는 유일한 질소 공급원으로서의 아세트아미드에서 성장하는 능력을 수반할 수 있다.
유전자 구조체는 당업자에게 흔히 알려진 다른 핵산 서열, 예를 들어 전사 종결제, 펩티드 태그를 코드화하는 핵산 서열, 여러 가지 다른 핵산 서열을 함께 연결하는 합성 서열, 복제의 기원 등을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시는 이들 다른 핵산 서열 중 어떤 하나 또는 그 이상의 존재에 의해 제한되지 않는다.
유전자 구조체는 세포의 CaCl2로의 처리, 전기천공, 생물학적 충격, 원형질의 PEG-매개 융합체(예를 들어 White et al., WO 2005/093072, 이것은 참고자료로 본원에 포함됨)를 포함하나 이에 제한되지 않는, 당업자에 의해 알려진 많은 방법에 의해 숙주 미생물에 도입될 수 있다. 재조합 균주를 선택한 후, 이러한 균주는 패밀리 45, 패밀리 5 및/또는 패밀리 6 셀룰라제 효소의 발현이 가능한 조건하에서 침수된 액체 발효에서 배양될 수 있다.
유전자 구조체에 존재하는 숙주 균주 및 조절 서열에 의존하면서, 발현 수준은 탄소 공급원, 발효의 온도, 또는 발효의 pH를 포함하나 이에 제한되지 않는, 숙주 미생물로부터 셀룰라제 효소를 생산하기 위해 사용된 발효 공정의 하나 또는 그 이상의 파라미터를 조정함으로써 조절될 수 있다. 그러나 셀룰라제의 발현 수준을 조정하기 위한 다른 수단은 셀룰라제 분비 경로의 변형 또는 셀룰라제 전사 및/또는 번역 조절 시스템의 변형 및/또는 번역후 단백질 발육 기계(예를 들어 전사 인자, 단백질 셰프론)를 포함한다.
상동성 이종성 발현
일부 구체예에서, 효소 혼합물에서 패밀리 45, 패밀리 6 및/또는 패밀리 5 셀룰라제 성분(들)은 숙주 세포에 내인성이다. 다른 구체예에서, 패밀리 45, 패밀리 6 및/또는 패밀리 5 셀룰라제 성분은 숙주 세포에 이종성 또는 외인성이다.
본원의 목적을 위해, 이종성 또는 외인성 셀룰라제 효소는 숙주 미생물과는 별개인 종으로부터 유도된 유전자에 의해 코드화된 효소를 의미한다. 내인성 또는 상동성 셀룰라제 효소는 숙주 미생물과 같은 서열로부터 유도된 유전자에 의해 코드화된 효소를 의미한다. 따라서, 일부 예에서, 상동성 또는 이종성 셀룰라제 효소는 숙주 미생물의 인식된 무성세대형, 완전세대형 또는 분류 등가물뿐만 아니라, 셀룰라제 효소를 발현하는 숙주 미생물의 종과 각각 같거나 또는 다른 종으로부터 유도된 폴리뉴클레오티드 서열에 의해 코드화된다. 당업자에 의해 평가된 바와 같이, 상동성 또는 이종성 셀룰라제 효소의 아미노산 서열은 자연-발생이거나(즉, 이것은 공급원 유기체에 의해 생산될 때 자연에서 발견되기 때문에) 또는 상기 이종성 셀룰라제 효소를 코드화하는 폴리뉴클레오티드 서열의 변화를 야기하는 유전자 조작, 적응 또는 고전 돌연변이유발의 결과로서 자연 발생 아미노산 서열에 대해 하나 또는 그 이상의 아미노산 삽입, 결실 또는 치환을 함유할 수 있다.
단일 숙주 미생물로부터의 발현이 기술되었지만, 패밀리 45, 패밀리 6 및/또는 패밀리 5 셀룰라제는 하나 또는 그 이상의 숙주 미생물의 다른 균주로부터 개별적으로 또는 하부-군으로 발현될 수 있다. 예를 들어, 패밀리 45, 패밀리 6 및/또는 패밀리 5 셀룰라제는 단일 숙주 미생물의 다른 균주로부터 개별적으로 또는 하부-군으로 발현될 수 있다는 것이 고려된다.
패밀리 45, 패밀리 6 및/또는 패밀리 5 유전자를 과발현하는 재조합 숙주 균주를 선택한 후, 그것들은 아래 논의된 바와 같이, 셀룰라제의 발현을 유도하는 조건하에서 침수된 액체 발효에서 배양될 수 있다.
셀룰라제 효소 혼합물의 숙주 미생물로부터의 생산
미생물의 침수된 액체 발효는 배치, 이송-배치 또는 연속 공정로서 전형적으로 수행된다. 배치 공정에서, 호기성 공정을 위해 산소를 제외한 모든 필요한 재료는 작동의 시작에서 반응기에 위치하고 발효는 생성물이 수확되는 지점인 완료까지 진행하는 것이 허용된다. 본 발명의 효소 혼합물을 생산하기 위한 배치 공정은 진탕-플라스크 또는 생물반응기에서 수행될 수 있다.
이송-배치 공정에서, 배양은 배양액을 제거하지 않고 하나 또는 그 이상의 배지 성분과 연속적으로 또는 순차적으로 이송된다. 연속 공정에서, 새로운 배지가 공급되고 배양액은 부피로 동일한 속도에서 연속적으로 제거되어 일정 성장 속도에서 배양을 유지시킨다.
발효 배지는 숙주 세포의 성장 및 효소 생산을 개선하기 위해 발효 배지에 첨가될 수 있는 탄소 공급원, 질소 공급원 및 다른 영양소, 비타민 및 미네랄을 전형적으로 포함한다. 여러 가지 배지 성분은 숙주 세포를 갖는 배양의 접종에 앞서, 동시에 또는 후에 첨가될 수 있다.
본 발명의 셀룰라제 효소 혼합물을 생산할 때, 탄소 공급원은 유전적으로 변형된 미생물로부터 셀룰라제 효소 혼합물의 발현을 유도할 탄수화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄소 공급원은 셀룰로스, 셀로비오스, 소포로스, 및 셀룰라제의 발현을 유도하는 것으로 알려진 관련 올리고-당류 또는 다당류 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
배치 발효의 경우에서, 탄소 공급원은 접종에 앞서 또는 동시에 발효 배지에 첨가될 수 있다. 이송-배치 또는 연속 작동의 경우에서, 탄소 공급원은 발효 공정 동안 연속적으로 또는 간헐적으로 공급될 수 있다. 예를 들어, 탄소 공급물 속도는 0.2 내지 4.0 g 탄소/L의 배양/시간, 또는 그사이의 어떤 양일 수 있다.
발효 후에, 셀룰라제 효소 혼합물을 함유하는 발효 부용이 직접 사용되거나, 또는 셀룰라제 효소 혼합물이 예를 들어 여과 또는 원심분리에 의해 숙주 세포로부터 분리될 수 있다. 발효 배지의 소비되지 않은 성분과 같은 저분자 용질은 한외-여과에 의해 제거될 수 있다. 효소 혼합물은 예를 들어 증발, 침전, 침강 또는 여과에 의해 농축될 수 있다. 글리세롤, 수크로스, 소르비톨 등과 같은 화학물질이 셀룰라제 효소를 안정화하기 위해 첨가될 수 있다. 벤조산나트륨 또는 소르빈산칼륨과 같은 다른 화학물질이 미생물 오염의 성장을 방지하기 위해 셀룰라제 효소에 첨가될 수 있다.
효소 혼합물을 사용한 셀룰로스 -함유 물품의 처리
본 발명의 효소 혼합물이 "셀룰로스-함유 물품"의 탈필링에 사용된다.
용어 "셀룰로스-함유 물품"은 코튼 또는 비-코튼 함유 섬유를 포함하는, 가먼트 또는 얀으로 봉합된 조각 물품 또는 물품으로서의 직물을 의미한다. 셀룰로스-함유 물품은 염색 전에 또는 후에 그리고 수지 마무리가 있거나 또는 없이 본 발명의 효소 혼합물로 처리될 수 있다. 용어는 천연 셀룰로스 및 인공 셀룰로스를 망라한다. 인공 셀룰로스 함유 직물은 본 분야에 잘 알려진 레이온과 같은 재생 직물을 포함한다. 용어는 데님 직물과 같은, 필링이 일어나기 쉽지 않은 직물은 제외한다.
본원에 사용된 용어 "탈필링"은 퍼징을 감소시킴으로써 표면 구조를 분명하게 하는 방법으로 코튼 물품의 표면을 변형시키기 위해 셀룰로스 섬유의 제어된 가수분해에서 본 발명의 효소 혼합물의 사용을 의미한다. 이러한 처리는 필링을 방지하거나, 또는 유연성 및 매끄러움 같은 직물 취급을 개선할 수 있는데, 이것은 색상의 명료화를 가져오거나 및/또는 수분 흡착성 및 가염성을 개선할 수 있다.
탈필링 처리는 제조 공정 동안 또는 후속 세탁에서 수행될 수 있다. 이들 중 어떤 경우에서, 처리는 풀린 피브릴을 포함하는 직물에 교반 및 전단을 제공하면서, 회전하는 수평 또는 수직 드럼 제트 건조기, 세척기, 또는 직물, 물, 완충액 및 셀룰라제 효소를 함유한 다른 장치에 코튼 물품을 첨가함으로써 전형적으로 수행된다. 세제 및 계면활성제가 탈필링 처리 동안 또한 첨가될 수 있다. 처리 후, 직물은 기계로부터 제거되고 건조된다.
탈필링이 전형적인 제조 공정에서 일어날 때, 처리 시간은 약 15 내지 약 120분이고; 처리 온도는 약 35℃ 내지 약 60℃이고; 침지액의 직물에 대한 중량 비율은 약 2.5:1 내지 약 10:1이고; pH는 약 4.0 내지 약 6.0일 수 있다. 탈필링이 전형적인 세탁에서 일어날 때, 처리 시간은 약 10 내지 약 60분이고, 처리 온도는 약 20℃ 내지 약 70℃이고, 침지액의 직물에 대한 중량 비율은 약 2.5:1 내지 약 10:1이고, pH는 약 4.0 내지 약 9.5 또는 약 4.0 내지 약 6.0이다.
탈필링하기 위해 사용된 셀룰라제 혼합물의 양은 셀룰라제 혼합물 중 활성 단백질의 농도, 처리되는 코튼 물품의 양, 탈필링의 원하는 정도, 처리의 원하는 시간, 그리고 당업자에게 잘 알려진 다른 파라미터에 의존한다. 전형적인 제조 공정에서 탈필링을 위해 사용될 때, 1회분의 셀룰라제의 예는 직물의 킬로그램당 약 0.1 내지 약 7 g의 효소 단백질, 더 바람직하게는 직물의 킬로그램당 약 0.5 g 내지 약 4 g의 효소 단백질이다. 전형적인 세탁에서 탈필링을 위해 사용될 때, 셀룰라제의 바람직한 양은 일반적으로 직물의 킬로그램당 약 0.01 g 내지 약 3 g의 효소 단백질, 더 바람직하게는 직물의 킬로그램당 약 0.05 g 및 약 2.5 g의 효소 단백질이다.
효소의 작용을 제어하기 위한 한가지 선택은 용액을 가열하거나, 효소 활성을 파괴하는 화학물질을 첨가하거나 또는 코튼 물품을 건조시킴으로써 처리 후에 효소를 파괴하는 것이다.
본 발명의 세제 조성물은 본 분야에 알려진 어떤 형태일 수 있다. 이것은 액체 희석제로서 과립, 에멀션, 겔, 또는 페이스트에 포함한다. 고체 세제 조성물이 사용될 때, 효소 혼합물은 과립으로서 전형적으로 조제된다.
실시예
실시예 1: Cel45A 과발현 균주의 생성 및 특징화
실시예 1.1: Cel45A 셀룰라제의 과발현을 위한 숙주 트리코더마 레세이 균주
TrCel45A 셀룰라제의 과발현을 위해 사용된 모 트리코더마 레세이 균주는 P998A이다(함께 출원중이고 함께 소유된 미국 특허 출원 제61/312,864호에 기재됨). 균주 P998A는 높은 수준의 Cel5A-G363A(SEQ ID NO:1) 효소를 발현하고 우리딘의 부재에서 원영양체 성장을 복원하도록 설계된 형질전환 벡터(Pc/x-cel5A-G363A-pyr4-TV)로 BTR213 우리딘 영양요구체 균주의 형질전환에 의해 생성되었다(미국 특허 출원 제61/312,864, supra 참고). 균주 BTR213은 전구 균주 QM6A의 높은 셀룰라제 생산 유도체로서 분리된 균주 RutC30(ATCC #56765)의 유도체이다(Montencourt et al., Proc. 3rd Annual Symp. On Fuels from Biomass, Golden Colorado, 1979, pp. 85-89). 추가 셀룰라제 고생산성 균주는 랜덤 돌연변이 및/또는 선택에 의해 RutC30으로부터 생성되었다. 균주 M2C38(ATCC 74252)은 1% 산 팽윤 셀룰로스 및 4 g L-1 2-데옥시글루코스를 함유하는 최소 배지 아가 상에 RutC30보다 큰 청정 구역을 생산하는 그것의 능력에 기초하여 분리되었다. 이어서, M2C38을 추가 랜덤 돌연변이유발을 받게 하고 균주 BTR213을 0.2 ㎍/㎖ 카르벤다짐을 함유하는 락토스 배지 상에서 선택 분리하였다. BTR213, BTR213aux의 우리딘 영양요구체는 0.15% w/v 5-플루오로오로트산(FOA)에 자발적 저항성인 돌연변이체의 선택을 통해 얻어졌다. 원영양성은 균주 P998A를 생성하는 선택 마커로서 사용된 오로티딘-5'-1인산 디카르복실라제를 코드화하는 이종성 뉴로스포라 크라사 유전자 pyr4로의 형질전환에 의해 복원되었다.
실시예 1.2: TrCel45A 의 과발현을 위한 T. 레세이 형질전환 벡터
3개의 TrCel45A 발현 벡터를 T. 레세이 형질전환을 위해 사용하였다. 모든 벡터는 천연 Trcel7a 로커스를 표적화하도록 설계되었다. 표적화를 용이하게 하기 위해, BTR213 게놈 DNA로부터 증폭된 천연 Trcel7a 유전자의 5' 및 3' 단부에 인접한 서열은 발현 및 선택 카세트를 측면에 배치하기 위해 형질전환 벡터에 삽입되었다(도 4-6).
형질전환 벡터, pP7a-TrCel45A-hph-TV(도 4)는 선택가능 마커로서 E. 콜라이 하이그로마이신 인산전달효소 유전자(hph)를 함유한다. 전사 hph 유전자는 T. 레세이 포포글리세레이트 키나제 촉진제(Ppgk)에 의해 구동되고 N. 크라사 오로티딘-5'-1인산 디카르복실라제(pyr4) 유전자(Tpyr4)의 종결제 서열에 의해 종결된다. 발현 카세트는 도 4에 나타낸 바와 같이 Trcel7a 표적 단편의 5'측면의 부분으로서 T. 레세이 cel7a 촉진제(Pcel7a), T. 레세이 조기 Cel45A 코드화 서열(TrCel45A 분비 신호 포함) 및 T. 레세이 cel6a 종결제(TCel6a)를 함유한다. 벡터 pP7a-TrCel45A-hph-TV를 형질전환 전에 PsiI로 선형화하였다.
형질전환 벡터, pP7a-xyn2ss-Cel45A-hph-TV(도 5)는 선택가능 마커로서 E. 콜라이 하이그로마이신 인산전달효소 유전자(hph)를 또한 함유한다. hph 유전자의 전사는 포포글리세레이트 키나제 촉진제에 의해 구동되고 pyr4(N. 크라사 오로티딘-5'-1인산 디카르복실라제) 종결제에 의해 종결된다. 발현 카세트는 도 5에 나타낸 바와 같이 cel7a 표적 단편의 5'측면의 부분으로서 T. 레세이 cel7a 촉진제(Pcel7a), T. 레세이 크실라나제 2 분비 신호 코드화 서열(Xyn2ss), T. 레세이 성숙 Cel45A 코드화 서열 및 T. 레세이 cel6a 종결제(TCel6a)를 함유한다. 벡터, pP7a-xyn2ss-Cel45A-hph-TV는 형질전환 전에 PsiI로 선형화된다.
형질전환 벡터, pP6a-6Ass-Cel45A-ble-TV(도 6)는 선택가능 마커로서 Sh ble 블레오마이신 저항성 유전자를 함유한다. Sh ble 유전자는 블레오마이신, 제오신 및 플레오마이신에 저항성을 수반하는, 스트렙토알로세이추스 힌두스타누스(Streptoalloteichus hindustanus) 블레오마이신 저항성 단백질, ShBle를 코드화한다. ShBle 유전자의 선택 카세트로부터의 전사는 tef1(번역 연장 인자 1) 촉진제(Ptef1)에 의해 구동되고 cel7a 종결제(Tcel7a)에 의해 종결된다. 발현 카세트는 도 6에 나타낸 바와 같이 T. 레세이 cel6a 촉진제(Pcel6a), T. 레세이 Cel6A 분비 신호 코드화 서열(Cel6ASS), T. 레세이 성숙 Cel45A 코드화 서열 및 T. 레세이 cel45a(Tcel45a) 종결제를 함유한다. 벡터, pP6a-6Ass-Cel45A-ble-TV는 형질전환 전에 PacI로 선형화된다.
실시예 1.3: T. 레세이 균주를 과발현하는 TrCel45A 의 생성
TrCel45A를 단일 통합 전이유전자 복제로부터 과발현하는 균주는 높은 수준의 천연 T. 레세이 Cel45A를 발현하고 천연 Trcel7a 로커스를 표적화 하도록 설계된 형질전환 벡터, pP7a-xyn2ss-Cel45A-hph-TV 또는 pP7a-TrCel45A-hph-TV로 모P998A 균주의 형질전환에 의해 생성되었다. 형질전환 벡터는 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 매개 형질전환에 의해 도입되었다. P998A 균주(5 × 106 개의 포자)를 포테이토 덱스트로스 아가(PDA) 위에 놓인 멸균 셀로판 상에 플레이트하고, 플레이트를 포자 발아 및 균사 성장을 용이하게 하도록 30℃에서 20시간 동안 배양하였다. 균사를 갖는 셀로판 디스크를 0.6 M 황산암모늄을 함유하는 50 mM 인산칼륨 완충액, pH 6.5(완충액 P)에 7.5 g/L 드리셀라제 및 4 g/L 베타-글루카나제(InterSpex Products Inc., Cat. No. 각각 0465-1 및 0439-2)를 함유하는 10 ㎖의 원형질화 용액으로 이동하였다. 균사개를 60 rpm의 부드러운 교반에 의해 5시간 동안 소화시켰다. 원형질은 멸균 No. 30 MIRACLOTH™를 통한 여과에 의해 소화되지 않은 균사와 분리되고 멸균 50 ㎖ 둥근바닥 원심분리기관으로 수집되고 실온에서 10분 동안 1000-1500 x g에서 원심분리에 의해 회수되었다. 원형질을 5 ㎖의 완충액 P로 세척하고 실온에서 10분 동안 1000-1500 x g에서 다시 원심분리하였다. 원형질을 1 ㎖의 STC 완충액(1.2 M 소르비톨, 10 mM CaCl2, 10 mM Tris-HCl, pH 7.5)에 재현탁하였다.
형질전환을 위해, 0.1 ㎖의 재현탁된 원형질을 PsiI 제한 효소 및 0.025 ㎖의 PEG 용액(25% PEG 3350, 50 mM CaCl2, 10 mM Tris-HCl, pH 7.5)으로 선형화된 0.01 mg의 형질전환 벡터와 조합하였다. 얼음물욕에서 30분 동안 배양 후, 1 ㎖의 PEG 용액을 첨가하고 혼합물을 실온에서 5분 동안 배양하였다. 결과되는 형질전환 혼합을 2 ㎖의 STC 완충액으로 희석하고 전체 혼합을 약 47℃로 식힌 50 ㎖의 녹은 MMSS 아가 배지(아래 표 5)에 첨가하고 큰 플레이트에 부었다. 플레이트를 30℃에서 밤새도록 배양하고, 60 U/㎖의 하이그로마이신으로 보충된 MMSS 배지의 덧층을 형질전환된 세포의 선택을 위해 첨가하였다. 플레이트를 군체 성장이 보일 때까지 30℃에서 더 배양하였다. 형질전환체를 하이그로마이신으로 보충된 PDA 아가를 함유하는 개별 플레이트로 이동하고 포자형성 하도록 허용하였다. 포자를 수집하고 호모카리온 형질전환체를 분리하도록 PDA-하이그로마이신 배지 상에 높은 희석으로 플레이트한 다음, 성장 및 아래 설명된 스크리닝 배양을 접종시키기에 충분한 포자형성을 위해 허용하도록 PDA 상에 플레이트하였다. P998A 게놈에 이소성으로 통합된 단일 pP7a-xyn2ss-Cel45A-hph-TV 벡터를 함유하는 한가지 형질전환체를 추가 형질전환을 위해 선택하였다.
2개의 통합된 전이유전자 복제로부터 TrCel45A를 과발현하는 균주를 모균주로서 P1498Se를 사용하여 생성하였다. 이 균주는 높은 수준의 천연 T. 레세이 Cel45A를 발현하고 cel7a 로커스를 표적화하도록 설계된 형질전환 벡터, pP6a-6Ass-Cel45A-ble-TV로 형질전환되었다. 이 벡터는 상기 설명된 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 매개 형질전환에 의해 또한 도입되었다. 형질전환체는 100 ㎍/㎖의 플레오마이신을 함유하는 PDA 배지 상에서 선택되었다.
최소 배지( MM ) 아가
성분* L당 양
KH2PO4 10 g
(NH4)2SO4 6 g
Na3Citrate·2H2O 3 g
FeSO4·7H2O 5 mg
MnSO4·H2O 1.6 mg
ZnSO4·7H2O 1.4 mg
CaCl2·2H2O 2 mg
아가 20 g
20% 글루코스 f.s. 50 ㎖
1 M MgSO4·7H2O 4 ㎖
pH 5.5로
MMSS 아가는 MM 아가 더하기 1.2 M 소르비톨, 6.6 g/L YNB(DIFCO로부터의 아미노산 없는 효모 질소 베이스 Cat. No.291940) 및 1.92 g/L 아미노산(Sigma로부터의 -Ura DO 보충제 Cat. No. Y1501-20G)과 같은 성분을 함유한다.
실시예 1.4: T. 레세이 균주를 과발현하는 TrCel45A 특징화
TrCel45A, TrCel5A 및 TrCel7A 단백질의 생산을 시험하기 위해, PDA 플레이트 상에서 성장된 트리코더마 형질전환체의 포자 및 모균주를 멸균수에 현탁시키고 ㎖당 약 104-106개의 포자를 24-딥웰 플레이트에 각 미량-배양을 접종시키기 위해 사용하였다. 미량-배양 배지에 존재하는 성분을 표 6에 제공한다.
미량-배양 배지의 조성물
성분* g/L
KH2PO4 8
(NH4)2SO4 12.7
MgSO4·7H2O 4
CaCl2·2H2O 1.02
옥수수 침지액 5
CaCO3 20
탄소 공급원** 35
미량 원소* 2 ㎖/L
* 미량원소 용액은 5 g/L FeSO4·7H2O; 1.6 g/L MnSO4 ·H2O; 및 1.4 g/L ZnSO4 ·7H2O를 함유한다. ** 글루코스, 솔카 플록, 락토스, 셀로비오스, 소포로스, 옥수수 시럽, 또는 아비셀. 탄소 공급원은 pH 2 내지 7의 수용액으로서 별도로 멸균되고 먼저 또는 발효의 과정을 통해 나머지 배지에 첨가될 수 있다.
배양은 250 rpm에서 진탕하면서 30℃에서 6일 동안 성장되었다. 바이오매스는 12,000 rpm에서 원심분리에 의해 분비된 단백질을 함유하는 성장 배지로부터 분리되었다. 단백질 농도를 Bio-Rad Protein Assay(Cat. No. 500-0001)를 사용하여 측정하였다. TrCel45A, TrCel5A 및 TrCel7A의 상대 풍도를 (총 분비된 단백질의 무게%로) ELISA에 의해 측정하였다. ELISA 측정을 위해 효소를 제조사 설명에 따라 Biospin 컬럼(Biorad)을 사용하여 먼저 탈염시키고 총 단백질 농도는 소혈청알부민(Sigma) 대조를 갖는 BCA 키트(Sigma)를 사용하여 측정되었다. 동일한 어세이가 정제된 단백질 표준의 농도를 측정하기 위해 사용되었다. 배양 상청액 및 정제된 성분 표준을 인산-완충 식염수, pH 7.2(PBS)에 0.01-10 ㎍/㎖로 희석하고 마이크로티터 플레이트(Costar EIA #9018)에서 4℃에서 밤새도록 배양하였다. 이들 플레이트를 0.1% Tween-20(PBS/Tween)을 함유하는 PBS로 세척한 다음, 실온에서 1시간 동안 1% 소혈청알부민을 함유하는 PBS(PBS/BSA)에서 배양하였다. 차단된 마이크로티터 웰을 PBS/Tween으로 세척하였다. TrCel45A, TrCel5A 또는 TrCel7A에 특이적인 래빗 다클론성 항혈청을 PBS/BSA에 희석하고, 마이크로티터 플레이트를 분리하도록 첨가하고 실온에서 2시간 동안 배양하였다. 플레이트를 세척하고 실온에서 1시간 동안 PBS/BSA에서 1/2000 희석된 호스라디시 페록시다제(Sigma #A6154)와 결합된 고트 항-래빗 항체로 배양하였다. 세척 후, 테트라메틸벤지딘을 각 플레이트에 첨가하고 실온에서 30분 동안 배양하였다. 360 nm에서의 흡광도를 각 웰에서 측정하고 각 성분에 대한 표준 곡선을 사용하여 단백질 농도로 변환하였다. TrCel45A, TrCel5A 및 TrCel7A의 풍도를 총 분비된 단백질의 분획으로서 각 성분의 질량 퍼센트로서 표현하였다(데이터는 나타내지 않음).
P1467Ve, P1498Se, P1489Ct, P1489Et, P1554ABt, P1554Te 및 P1554Le 균주는 그것들이 BTR213 및/또는 P998A 모균주 및 유지된 높은 수준의 TrCel5A-G363A 효소보다 높은 수준의 TrCel45A 효소를 생산하기 때문에 14 L 소규모 발효에서 추가 분석을 위해 선택되었다. TrCel45A 및 TrCel5A-G363A의 증가된 발현에 더하여, P1489Ct, P1489Et 및 P1554ABt 균주는 천연 TrCel7A 셀룰라제의 생산에서 또한 결핍된다. 선택된 균주로 도입된 변형을 표 7에 나타낸다.
선택된 Cel45A 과발현 균주로 도입된 변형.
균주 모균주 TrCel5A - G363A TrCel7A TrCel45A 분비 신호 선택 마커
1복제 2복제 1복제 2복제
P1467Ve P998A OE + Cel45A N/A hph N/A
P1498Se P998A OE + Xyn2 N/A hph N/A
P1489Ct P998A OE Δ Xyn2 N/A hph N/A
P1489Et P998A OE Δ Xyn2 N/A hph N/A
P1554ABt P1498Se OE Δ Xyn2 Cel6A hph Sh ble
P1554Te P1498Se OE + Xyn2 Cel6A hph Sh ble
P1554Le P1498Se OE + Xyn2 Cel6A hph Sh ble
OE - 과발현, Δ - 결실, N/A - 적용 불가능
실시예 1.5: 14 L 소규모 발효에서의 효소 생산
PDA 배지 상에서 성장한 BTR213, P998A, P1467Ve, P1498Se, P1489Ct, P1489Et, P1554ABt, P1554Te 및 P1554Le 균주의 트리코더마 포자를 멸균수에 현탁하고 5.1 g/L의 옥수수 침지액 분말 및 10 g/L 글루코스로 보충된 750 ㎖의 액체 버클리 배지(pH 5.5)(표 8)를 함유하는 2 L 배플 삼각플라스크로 이동시켰다. 플라스크를 100 rpm에서 가동하는 오비탈 교반기(Model G-52 New Brunswick Scientific Co.)를 사용하여 28℃에서 3일 동안 배양하였다.
플라스크에 대한 버클리 배지
성분 g/L
(NH4)2SO4 10.4
KH2PO4 2.0
MgSO4·7H2O 0.31
CaCl2·2H2O 0.53
건식 옥수수 침지액 5.1
글루코스 10
미량 원소* 1 ㎖/L
*미량원소 용액은 5 g/L FeSO4 ·7H2O, 1.6 g/L MnSO4·H2O 및 1.4 g/L ZnSO4 ·7H2O를 함유한다.
각 접종원 플라스크의 내용물을 5.5의 pH를 갖는 10 L의 초기 소규모 배지(표 9)를 함유하는 14 L 소규모 스케일 발효 용기(Model MF114 New Brunswick Scientific Co.)로 이동하였다. 용기를 배지의 글루코스가 감소될 때까지 배치 모드로 가동하였다. 이 지점에서, 셀룰라제 유도 탄수화물을 함유하는 탄소 공급원이 연속 기저 상에서 물에 용해된 35.5% w/v의 고체인 저장액으로부터 첨가되었다. 연동 펌프는 시간당 리터 배양당 0.4 그램의 탄소의 공급물 속도로 탄소 공급원을 전달하기 위해 사용되었다. 가동의 배치 및 이송-배치 부분 둘 다 동안의 작동 파라미터는: 500 rpm의 임펠러 교반에 의한 혼합, 분당 8 표준 리터의 공기 살포, 그리고 28℃의 온도였다. 배양 pH는 10% 수산화암모늄 용액의 첨가가 가능한 온라인 pH 프로브 및 펌프에 연결된 자동화 제어기를 사용하여 배치 성장 동안 4.0-4.5로 그리고 셀룰라제 생산 동안 pH 4.0으로 유지되었다. 주기적으로, 100 ㎖ 샘플의 부용을 바이오매스 및 단백질 분석을 위해 취하였다.
이송-배치 발효를 위한 초기 배지
성분 g/L
(NH4)2SO4 2.20
KH2PO4 1.39
MgSO4·7H2O 0.70
CaCl2·2H2O 0.185
건식 옥수수 침지액 6.00
글루코스 13.00
미량 원소* 0.38 ㎖/L
*미량원소 용액은 5 g/L FeSO4·7H2O, 1.6 g/L MnSO4·H2O 및 1.4 g/L ZnSO4·7H2O을 함유한다.
배양 부용의 바이오매스 함량은, 칭량되고 유리 극세사 필터를 통해 진공 여과되고 100℃에서 4 내지 24시간 동안 오븐 건조된, 5-10 ㎖의 부용의 분취량를 사용하여 측정되었다. 바이오매스의 농도를 하기 식에 따라 결정하였다.
Figure pct00001
배양 여과액의 단백질 농도를 Bradford 어세이를 사용하여 측정하였다. 이 어세이의 기저를 형성하는, 쿠마시 브릴리언트 블루 G-250 염색에서의 색도 변화를 분광광도계로 595 nm에서의 흡광도 측정으로 정량하였다. 사용된 표준 어세이 대조는 알려진 조성물 및 농도의 셀룰라제 혼합물이었다. 효소 분석을 위한 최종 여과액을 162-170시간 후에 수집하였다.
4개의 셀룰라제 성분(TrCel7A, TrCel6A, TrCel45A, TrCel5A)의 상대 농도를 (총 분비된 단백질의 무게 퍼센트로) 상기(실시예 1.4) 설명된 바와 같이 성분 특이적 항체를 사용하여 ELISA에 의해 측정하였다. TrCel6A 셀룰라제의 풍도는 모든 형질전환체 및 모균주에서 유사하다. TrCel7A 셀룰라제는 Trcel7a가 결실된 형질전환체에서는 검출되지 않았다. 이소성으로 통합된 Trcel45a 유전자 구조체를 갖는 형질전환체는 그것들의 모균주와 유사한 TrCel7A 수준을 가진다. Trcel7a 결실된 형질전환체에서 TrCel5A의 상대 풍도는 천연 TrCel7A 효소를 계속 생산하는 모균주 또는 형질전환체와 비교해 증가하였다. TrCel45A의 풍도는 단일 또는 두배 통합된 Trcel45a 전이유전자 복제를 지니는 모든 형질전환체에서 증가하였다(도 7).
실시예 1.6: T. 레세이 형질전환체에 의해 생산된 효소의 탈필링 활성
탈필링 활성을 시험하기 위해, 원형의 100% 코튼 플란넬렛 직물을 약 4.5" 직경 및 ~1.0-2.0 g의 무게로 절단하였다. 직물 각 조각의 초기 무게를 측정하고 기록하였다. 직물 원형을 병에 퍼지 면을 세워 위치시키고 90 g의 강구(steel ball) 베어링 및 50 mM 시트레이트 완충액, pH 5.0을 각 병에 첨가하였다. 효소를 병당 1 - 10 mg의 총 단백질을 얻도록 희석하였다. 희석된 효소는 각 병의 총 액체가 약 15 g으로 동일하도록 병에 첨가되었다. 병을 ~180 rpm으로 진탕하면서 50℃에서 2시간 동안 배양하였다. 배양 후, 3 방울의 10 N NaOH를 병에 첨가하여 탈필링 반응을 멈추었다. 이어서, 병의 내용물을 여과하고 직물을 병에 다시 넣었다. 약 200 ㎖의 탈이온수의 첨가 후, "미세분"을 직물로부터 방출시키도록 병을 약 15초 동안 격렬하게 진탕하고 직물을 폐기하였다. 액체를 여과하고, 100℃ 오븐에서 적어도 2시간 동안 건조시키고 여과지 및 방출된 섬유의 총 무게를 기록하였다. 직물 무게의 손실을 하기 식을 사용하여 계산하였다:
Figure pct00002
탈필링 활성을 균주 BTR213로부터 생산되고 pH 5.0에서 어세이된 효소 혼합물(1.0의 탈필링 활성으로 설정)과 비교하였다.
도 8에 나타낸 바와 같이, TrCel45A의 과발현 및 변형된 TrCel5A-G363A 단백질의 과발현에 의해 생산된 효소 혼합물은 P998A 모균주에 의해 생산된 효소에 대해 증가된 탈필링 활성을 가져왔다.
실시예 2: HiCMC3 HiCel45A 과발현 균주의 생성 및 특징화
실시예 2.1: T. 레세이에서 HiCel5A 셀룰라제의 발현
HiCel5 과발현 균주 P579A는 Hicel5a 유전자(SEQ ID NO:114)를 발현하고, Trcel7a 로커스를 표적화하고 우리딘의 부재에서 원영양체 성장을 복원하도록 설계된 pChHiCel5A-pyr4-TV 형질전환 벡터로 M2C38 우리딘 영양요구체 균주의 형질전환에 의해 생성되었다(도 9). Hicel5a 유전자(SEQ ID NO:114)는 SEQ ID NO: 74(HiCMC3)의 아미노산 서열을 갖는 패밀리 5 셀룰라제를 코드화한다. M2C38, M2C38aux의 우리딘 영양요구체는 0.15% w/v 5-플루오로오로트산(FOA)에 자발적 저항성인 돌연변이체의 선택을 통해 얻어졌다. N. 크라사 유전자 pyr4의 선택 카세트로부터의 전사는 그것의 천연 촉진제(Ppyr4) 및 종결제(Tpyr4)에 의해 구동된다. 발현 카세트는 (cel7a 표적 단편의 5'측면의 부분으로서) T. 레세이 cel7a 촉진제(Pcel7A) 및 분비 신호, H. 인솔렌스 성숙 Cel5A 코드화 서열(Hicel5a; SEQ ID NO:114) 및 T. 레세이 cel6a 종결제를 함유한다. 벡터, pChHICel5A-pyr4-TV는 형질전환 전에 EcoRI로 선형화되고 실시예 1.3에 설명된 바와 같이 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 매개된 형질전환에 의해 도입된다. 통합된 벡터 pChHiCel5A-pyr4-TV의 적어도 하나의 복제를 함유하는 형질전환체는 T. 레세이 cel7a 촉진제 및 T. 레세이 cel6a 종결제에 대해 특이적인 프라이머를 사용하여 게놈 DNA로부터 1.7 kb 생성물의 증폭에 의해 확인되고 이어서 Hicel5a 코드화 영역에 대해 특이적인 프로브를 사용하는 게놈 DNA의 서전 블롯(Southern blot) 분석에 의해 확인되었다(데이터는 나타내지 않음). 벡터의 Trcel7a 로커스로의 통합은 셀룰라제-유도 배지에서 성장한 형질전환체의 미량 배양으로부터 여과액의 웨스턴 블롯 분석에 의해 확인되었다(데이터는 나타내지 않음). 균주 P579A는 Trcel7a 로커스로 통합된 pChHiCel5A-pyr4-TV의 한 복제를 갖는 것으로 확인되었다.
실시예 2.2: HiCel45A 의 과발현을 위한 T. 레세이 형질전환 벡터
형질전환 벡터, Pc/x-TrHicel45a-ble-TV(도 10)를 H. 인솔렌스 Cel45A 유전자(Hicel45A; SEQ ID NO:115)의 발현을 위해 사용하였다. 이것은 선택가능 마커로서 Sh ble 블레오마이신 저항성 유전자를 함유한다. Sh ble 유전자는 블레오마이신, 제오신 및 플레오마이신에 저항성을 수반하는, 스트렙토알로세이추스 힌두스타누스 블레오마이신 저항성 단백질, ShBle를 코드화한다. S. 힌두스타누스 ShBle 단백질의 선택 카세트로부터의 전사는 tef1(번역 연장 인자 1) 촉진제(Ptef1)에 의해 구동되고 cel7a 종결제(Tcel7a)에 의해 종결된다. 발현 카세트는 도 10에 나타낸 바와 같이 하이브리드 T. 레세이 cel7a/xyn2 촉진제(Pc/x; cel7a 촉진제 5448-6643 뉴클레오티드 및 xyn2 촉진제 664-6817 뉴클레오티드), 크실라나제 2 분비 신호(x2ss), T. 레세이 서열 최적화된 H. 인솔렌스 Cel45A 코드화 서열(Hicel45a;(SEQ ID NO:115)) 및 T. 레세이 cel7b 종결제(Tcel7b)를 함유한다.
실시예 2.3: HiCel45A HiCel5A 를 과발현하는 T. 레세이 균주의 생성
HiCel45A를 단일 통합된 전이유전자 복제로부터 과발현하는 균주는 형질전환 벡터, Pc/x-TrHicel45a-ble-TV로 HiCel5A 과발현 균주 P579A의 형질전환에 의해 생성되었다. 형질전환 벡터는 실시예 1.3에 설명된 바와 같이 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 매개된 형질전환에 의해 도입되었다.
실시예 2.4: T. 레세이 균주를 과발현하는 HiCel45A + HiCel5A 특징화
HiCel45A의 생산을 시험하기 위해, 트리코더마 형질전환체의 포자 및 모균주를 실시예 1.4에 설명된 바와 같이 미량 배양에서 성장시켰다. 배양을 250 rpm에서 진탕하면서 30℃에서 6일 동안 성장시켰다. 바이오매스를 분비된 단백질을 함유하는 성장 배지에서 12,000 rpm에서 원심분리에 의해 분리시켰다. 단백질 농도는 Bio-Rad Protein Assay(Cat. No. 500-0001)를 사용하여 측정하였다.
HiCel45A의 존재를 면역블롯팅(immunoblotting)에 의해 측정하였다. 미량 배양 여과액으로부터의 약 2 ㎍의 총 단백질은 Cel45A 항체와의 웨스턴 혼성화에 앞서 10% SDS-PAGE 프리캐스트 겔(BioRad) 상에서 분별되었다(데이터는 나타내지 않음). 샘플은 2% w/v SDS, 10% v/v 글리세롤, 50 mM Tris-HCl pH 6.8, 100 mM DTT, 0.05% 브로모페놀 불루 및 1.25% v/v β-멜캡토에탄올의 최종 농도를 위해 샘플 완충액과 혼합하였다. 샘플은 미량 배양 부용으로부터의 2 ㎍ 단백질 또는 HiCel45A를 발현하는 피치아 파스토리스 균주의 14 L 발효로부터 정제된 400 ng의 PpHiCel45A를 포함하였다. 샘플은 10% 프리캐스트 TrisHCl 겔(Biorad) 상에 로딩하기에 앞서 5분 동안 비등되었다. 100 V에서 10분 및 120V에서 1시간 동안 전기영동 후, 겔은 웨스턴 혼성화를 위해 PVDF 막으로 이동되었다. 이동은 얼음팩을 갖는 실온에서 1.5시간 동안 100V에서 수행되었다. 그 다음 막을 실온에서 하기와 같이 린스하였다: 5분 Milli-Q H2O, 20분 TTBS. 그 다음 막을 4℃에서 HiCel45A 프로빙 래빗 높인 다클론성 항혈청의 HST 용액 중에 20 ㎖의 1:5000 희석에 밤새도록 배양하였다. 1차 항체로 밤새도록 배양 후, 막을 실온에서 하기와 같이 린스하였다: TTBS에서 2 × 5분, HST에서 1 × 5분, TTBS에서 2 × 5분. (고트 높인 항-래빗 HRP 접합된) 2차 항체를 HST 중에 1:2000 희석하였다. 20 ㎖의 희석된 용액을 막에 첨가하고 실온에서 1시간동안 배양하였다. 2차 항체로 배양 후, 막을 실온에서 하기와 같이 린스하였다: 3회 TTBS에서 5분, HST에서 10분, 3회 TTBS에서 5분, TBS에서 5분. 웨스턴 블롯은 제조사의 권고에 따라 SuperSignal West Dura 연장된 기간 기질 키트(Thermo Scientific)를 사용하여 개발되었다. 이미지를 빛 없이, 화학발광 및 백색광 신호 없이, 분자량 마커를 위한 EtBr/UV 필터를 갖는 이미지기로 포착하였다. ~48 kDa 밴드가 모균주 P579A가 아닌 모든 형질전환체에서 검출되었다. 2개의 균주, P1622A 및 P1622F를 14 L 용기의 발효를 위해 선택하였다.
Figure pct00003
선택된 HiCel45A 과발현 균주로 도입된 변형.
균주 모균주 HiCel5A TrCel7A HiCel45A 분비 신호 선택 마커
P1622A P579A OE Δ Xyn2 ble
P1622F P579A OE Δ Xyn2 ble
OE - 과발현, Δ - 결실
실시예 2.5: 14 L 소규모 발효에서 HiCel5A HiCel45A + HiCel5A 에 농축된 셀룰라제 혼합물의 생산
셀룰라제 혼합물은 실시예 1.5에 설명된 바와 같이 14 L 발효에서 P579A, P1622A 및 P1622F 균주로부터 생산되었다. HiCel45A의 발현은 상기(실시예 2.4) 설명된 바와 같이 Cel45A 하위패밀리 A 특이적 항체를 사용하는 면역블롯팅에 의해 측정되었다. ~48 kDa 밴드가 두 형질전환체에서 검출되었지만 모균주 P579A에서는 부재이다. HiCel45A의 풍도는 두 형질전환체에서 유사하다(도 11).
실시예 2.6: HiCel5A HiCel45A + HiCel5A 에 농축된 셀룰라제 혼합물의 필링 활성
14 L 발효에서 BTR213, P579A 및 P1622A 균주로부터 생산된 효소 혼합물의 탈필링 활성은, 탈필링 반응이 50 mM 인산, 50 mM 시트르산 완충액, pH 6.5에서 수행되고 병은 "미세분"을 직물로부터 방출하도록 2.54 cm 폭 진탕 테이블에서 750 rpm으로 약 60초 동안 수직으로 진탕된 것을 제외하고, 실시예 1.6에서와 같이 측정되었다. 탈필링 활성을 균주 BTR213으로부터 생산되고 pH 5.0에서 어세이된 효소 혼합물(1.0의 탈필링 활성으로 설정)과 비교하였다.
도 12에서 나타낸 바와 같이, (균주 P1622A로부터) HiCel45A 및 HiCel5A에 농축된 효소 혼합물은 HiCel5A(모균주 P579A로부터의 셀룰라제 혼합물)에서만 농축된 효소 혼합물 또는 어떤 성분에 농축되지 않은 효소 혼합물(즉, 균주 BTR213으로부터의 셀룰라제 혼합물)에 대해 증가된 탈필링 활성을 나타낸다.
실시예 3: TrCel45A , TrCel5A - G363A , TrCel5A TrCel6A 의 정제
실시예 3.1 트리코더마 레세이 TrCel5A TrCel6A 의 정제
TrCel5A 및 TrCel6A를 미국 특허 제88,071373호에 기재된 바와 같이 T. 레세이 균주 BTR213에 의해 생산된 완전한 셀룰라제 혼합물로부터 정제하였다.
실시예 3.2 트리코더마 레세이 Cel45A 의 정제
TrCel7A, TrCel6A 및 TrCel5A(WO2010/096931A1에 기재된, 균주 P297J)를 코드화하는 유전자가 결실된 트리코더마 레세이의 균주를 실시예 1.5에 설명된 것과 유사하게 침수된 액체 발효에서 성장시켰다. 균류 세포는 Harborlite 필터 베드를 함유하는 유리 극세사 필터를 통한 여과에 의해 발효 부용으로부터 제거되었다. TrCel45A는 아래 설명되는 바와 같이 음이온 교환 및 크기 배제 크로마토그래피를 사용하여 다른 분비된 단백질로부터 분리되었다.
60 ㎖ 컬럼의 DEAE-세파로스를 10 mM Tris/10 mM Bis-Tris, pH 7.5(완충액 1)에서 평형화시켰다. 약 260 mg의 총 단백질과 동등한 세포-없는 발효 부용을 완충액 1 조건으로 조정하고 컬럼에 5 ㎖/분으로 적용하였다. 컬럼을 600 ㎖의 완충액 1, 이어서 300 ㎖의 10 mM Tris/10 mM Bis-Tris, pH 6.5(완충액 2)로 세척하였다. 이들 두 단계는 컬럼으로부터 비-TrCel45A 단백질의 상당한 부분을 용리시킨다. 0-150 mM NaCl의 900 ㎖ 선형 구배를 컬럼에 완충액 2 바탕으로 적용하였다. 2개의 주요 피크가 이 구배 동안 용리한다. 피크 2는 TrCel45A 및 어떤 다른 단백질을 함유한다. 피크 2에 해당하는 분획을 수집하고 교반 한외여과 셀(Amicon) 및 10 kDa NMWL 폴리에테르술폰 막을 사용하여 농축시켰다.
피크 2의 농축된 제조를 50 mM 시트르산나트륨, pH 5.0(완충액 3)에 평형화된 170 ㎖ 컬럼의 Biogel P60에 적용하였다. 로드를 0.2 ㎖/분으로 적용하고 4 ㎖ 분획을 수집하였다. 로드를 0.2 ㎖/분에서 2 베드 부피의 완충액 3으로 용리시켰다. 2개의 주요 피크가 존재하고 웰은 280 nm의 흡광도에 의해 측정된 용리 프로파일에서 분리되었다. 제 2피크는 SDS-PAGE에 의해 평가된 TrCel45A였다. 이 단백질의 동일성을 질량분석에 의해 확인하였다. 제 2 피크에 해당하는 분획을 Biogel P60 컬럼으로부터 수집하고 상기 설명한 바와 같이 농축하였다. 농축된 분획에서 TrCel45의 순도를 SDS-PAGE 분석에 의해 확인하였다.
실시예 3.3 트리코더마 레세이 TrCel5A - G363A 의 정제
그것이 야생형 TrCel5A(WO2011/109905A1에 기재된 균주 P976M)가 아닌 Cel5A(G363A) 변종을 분비하도록 유전적으로 변경된, 트리코더마 레세이의 균주는 당업자에게 알려진 셀룰라제 생산을 유도하는 조건하의 침수된 액체 발효에서 성장하였다. 균류 세포는 Harborlite 필터 베드를 함유하는 유리 극세사 필터를 통한 여과에 의해 발효 부용으로부터 제거되었다.
그 다음 TrCel5A-G363A는 다른 분비된 트리코더마 단백질을 실질적으로 침전시키는 조건하에서 효소 혼합물을 배양함으로써 세포-없는 발효 부용에 농축되었다. 세포-없는 부용을 50 mM 시트르산나트륨, pH 3.5로 조정하고 55℃에서 17시간 동안 배양하였다. 이 배양의 종료에서, 효소 혼합물을 Sorvall Legend RT 상부-밴치 원심분리기에서 2000 rpm으로 5분 동안 원심분리하였다. TrCel5A-G363A를 함유하는 상청액을 추가 분석 및 정제를 위해 저장하는 한편, 다른 트리코더마 단백질을 함유하는 펠릿은 폐기되었다.
그 다음 TrCel5A-G363A를 함유하는 상청액은 상기 TrCel45A에 대해 설명된 동일한 과정을 사용하여 음이온 교환 크로마토그래피에 의해 분리되었다. TrCel5A-G363A는 완충액 1로 SDS-PAGE에 의해 측정된 실질적으로 순수한 형태로 용리되었다. 이 방법을 사용하여 정제된 TrCel5A-G363A는 활성을 위해 당업자에게 알려진 방법을 사용하여 카르복시메틸 셀룰로스 상에서 시험되었고 야생형 TrCel5A로서 유사한 활성(IU/mg 단백질)을 갖는 것이 발견되었다.
실시예 4: 패밀리 45 및 패밀리 5 및/또는 패밀리 6 셀룰라제에 농축된 셀룰라제 혼합물의 탈필링 활성
정제된 TrCel45A 및 TrCel5A-G363A 셀룰라제의 배합을 20:80의 TrCel45:TrCel5A의 중량 비율로 제조하였다. 그 다음 개별 정제된 성분뿐만 아니라 성분의 배합을 탈필링 활성을 위해 직물의 g당 1 내지 6 mg 총 단백질의 범위의 용량에서 어세이하였다. 탈필링 활성 측정을 실시예 1.6에 설명된 바와 같이 수행하였다. 도 14에 나타낸 바와 같이, TrCel45A 및 TrCel5A의 20:80 배합은 분리에서 정제된 성분의 어떤 것보다 직물로부터 더 많은 미세분을 방출한다.
20:80의 TrCel45A:(6:5:5 비율의 TrCel6A+TrCel5A+TrCel5A-G363A)의 중량 비율을 갖는 정제된 TrCel45A, TrCel6A, 야생형 TrCel5A 및 TrCel5A-G363A의 배합을 제조하였다. 그 다음 6:5:5의 TrCel6A:TrCel5A:TrCel5A-G363A 배합 및 정제된 TrCel45A뿐만 아니라 이 배합을 탈필링 활성을 위해 직물의 g당 0.7 내지 7 mg 총 단백질의 범위의 용량에서 어세이하였다. 탈필링 활성 측정을 실시예 1.6에 설명된 바와 같이 수행하였다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 모든 3가지 타입의 셀룰라제를 함유하는 배합은 모든 용량에 대해 TrCel6A+TrCel5A+TrCel5A-G363 배합 또는 정제된 TrCel45A보다 높은 탈필링 활성(즉, 미세분 방출)을 일관되게 나타내었다.
SEQUENCE LISTING <110> Iogen Bio-Products Corporation Hill, Christopher Tomashek, John J. Gudynaite-Savitch, Loreta Therrien, Guylaine Calixte, Sophie <120> Cellulase Enzyme Mixtures for Depilling and Uses Thereof <130> V84651WO <150> US 61/440,985 <151> 2011-02-09 <160> 115 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 397 <212> PRT <213> Trichoderma reesei <400> 1 Gln Gln Thr Val Trp Gly Gln Cys Gly Gly Ile Gly Trp Ser Gly Pro 1 5 10 15 Thr Asn Cys Ala Pro Gly Ser Ala Cys Ser Thr Leu Asn Pro Tyr Tyr 20 25 30 Ala Gln Cys Ile Pro Gly Ala Thr Thr Ile Thr Thr Ser Thr Arg Pro 35 40 45 Pro Ser Gly Pro Thr Thr Thr Thr Arg Ala Thr Ser Thr Ser Ser Ser 50 55 60 Thr Pro Pro Thr Ser Ser Gly Val Arg Phe Ala Gly Val Asn Ile Ala 65 70 75 80 Gly Phe Asp Phe Gly Cys Thr Thr Asp Gly Thr Cys Val Thr Ser Lys 85 90 95 Val Tyr Pro Pro Leu Lys Asn Phe Thr Gly Ser Asn Asn Tyr Pro Asp 100 105 110 Gly Ile Gly Gln Met Gln His Phe Val Asn Asp Asp Gly Met Thr Ile 115 120 125 Phe Arg Leu Pro Val Gly Trp Gln Tyr Leu Val Asn Asn Asn Leu Gly 130 135 140 Gly Asn Leu Asp Ser Thr Ser Ile Ser Lys Tyr Asp Gln Leu Val Gln 145 150 155 160 Gly Cys Leu Ser Leu Gly Ala Tyr Cys Ile Val Asp Ile His Asn Tyr 165 170 175 Ala Arg Trp Asn Gly Gly Ile Ile Gly Gln Gly Gly Pro Thr Asn Ala 180 185 190 Gln Phe Thr Ser Leu Trp Ser Gln Leu Ala Ser Lys Tyr Ala Ser Gln 195 200 205 Ser Arg Val Trp Phe Gly Ile Met Asn Glu Pro His Asp Val Asn Ile 210 215 220 Asn Thr Trp Ala Ala Thr Val Gln Glu Val Val Thr Ala Ile Arg Asn 225 230 235 240 Ala Gly Ala Thr Ser Gln Phe Ile Ser Leu Pro Gly Asn Asp Trp Gln 245 250 255 Ser Ala Gly Ala Phe Ile Ser Asp Gly Ser Ala Ala Ala Leu Ser Gln 260 265 270 Val Thr Asn Pro Asp Gly Ser Thr Thr Asn Leu Ile Phe Asp Val His 275 280 285 Lys Tyr Leu Asp Ser Asp Asn Ser Gly Thr His Ala Glu Cys Thr Thr 290 295 300 Asn Asn Ile Asp Gly Ala Phe Ser Pro Leu Ala Thr Trp Leu Arg Gln 305 310 315 320 Asn Asn Arg Gln Ala Ile Leu Thr Glu Thr Gly Gly Gly Asn Val Gln 325 330 335 Ser Cys Ile Gln Asp Met Cys Gln Gln Ile Gln Tyr Leu Asn Gln Asn 340 345 350 Ser Asp Val Tyr Leu Gly Tyr Val Gly Trp Ala Ala Gly Ser Phe Asp 355 360 365 Ser Thr Tyr Val Leu Thr Glu Thr Pro Thr Gly Ser Gly Asn Ser Trp 370 375 380 Thr Asp Thr Ser Leu Val Ser Ser Cys Leu Ala Arg Lys 385 390 395 <210> 2 <211> 397 <212> PRT <213> Trichoderma reesei <400> 2 Gln Gln Thr Val Trp Gly Gln Cys Gly Gly Ile Gly Trp Ser Gly Pro 1 5 10 15 Thr Asn Cys Ala Pro Gly Ser Ala Cys Ser Thr Leu Asn Pro Tyr Tyr 20 25 30 Ala Gln Cys Ile Pro Gly Ala Thr Thr Ile Thr Thr Ser Thr Arg Pro 35 40 45 Pro Ser Gly Pro Thr Thr Thr Thr Arg Ala Thr Ser Thr Ser Ser Ser 50 55 60 Thr Pro Pro Thr Ser Ser Gly Val Arg Phe Ala Gly Val Asn Ile Ala 65 70 75 80 Gly Phe Asp Phe Gly Cys Thr Thr Asp Gly Thr Cys Val Thr Ser Lys 85 90 95 Val Tyr Pro Pro Leu Lys Asn Phe Thr Gly Ser Asn Asn Tyr Pro Asp 100 105 110 Gly Ile Gly Gln Met Gln His Phe Val Asn Asp Asp Gly Met Thr Ile 115 120 125 Phe Arg Leu Pro Val Gly Trp Gln Tyr Leu Val Asn Asn Asn Leu Gly 130 135 140 Gly Asn Leu Asp Ser Thr Ser Ile Ser Lys Tyr Asp Gln Leu Val Gln 145 150 155 160 Gly Cys Leu Ser Leu Gly Ala Tyr Cys Ile Val Asp Ile His Asn Tyr 165 170 175 Ala Arg Trp Asn Gly Gly Ile Ile Gly Gln Gly Gly Pro Thr Asn Ala 180 185 190 Gln Phe Thr Ser Leu Trp Ser Gln Leu Ala Ser Lys Tyr Ala Ser Gln 195 200 205 Ser Arg Val Trp Phe Gly Ile Met Asn Glu Pro His Asp Val Asn Ile 210 215 220 Asn Thr Trp Ala Ala Thr Val Gln Glu Val Val Thr Ala Ile Arg Asn 225 230 235 240 Ala Gly Ala Thr Ser Gln Phe Ile Ser Leu Pro Gly Asn Asp Trp Gln 245 250 255 Ser Ala Gly Ala Phe Ile Ser Asp Gly Ser Ala Ala Ala Leu Ser Gln 260 265 270 Val Thr Asn Pro Asp Gly Ser Thr Thr Asn Leu Ile Phe Asp Val His 275 280 285 Lys Tyr Leu Asp Ser Asp Asn Ser Gly Thr His Ala Glu Cys Thr Thr 290 295 300 Asn Asn Ile Asp Gly Ala Phe Ser Pro Leu Ala Thr Trp Leu Arg Gln 305 310 315 320 Asn Asn Arg Gln Ala Ile Leu Thr Glu Thr Gly Gly Gly Asn Val Gln 325 330 335 Ser Cys Ile Gln Asp Met Cys Gln Gln Ile Gln Tyr Leu Asn Gln Asn 340 345 350 Ser Asp Val Tyr Leu Gly Tyr Val Gly Trp Gly Ala Gly Ser Phe Asp 355 360 365 Ser Thr Tyr Val Leu Thr Glu Thr Pro Thr Gly Ser Gly Asn Ser Trp 370 375 380 Thr Asp Thr Ser Leu Val Ser Ser Cys Leu Ala Arg Lys 385 390 395 <210> 3 <211> 447 <212> PRT <213> Trichoderma reesei <400> 3 Gln Ala Cys Ser Ser Val Trp Gly Gln Cys Gly Gly Gln Asn Trp Ser 1 5 10 15 Gly Pro Thr Cys Cys Ala Ser Gly Ser Thr Cys Val Tyr Ser Asn Asp 20 25 30 Tyr Tyr Ser Gln Cys Leu Pro Gly Ala Ala Ser Ser Ser Ser Ser Thr 35 40 45 Arg Ala Ala Ser Thr Thr Ser Arg Val Ser Pro Thr Thr Ser Arg Ser 50 55 60 Ser Ser Ala Thr Pro Pro Pro Gly Ser Thr Thr Thr Arg Val Pro Pro 65 70 75 80 Val Gly Ser Gly Thr Ala Thr Tyr Ser Gly Asn Pro Phe Val Gly Val 85 90 95 Thr Pro Trp Ala Asn Ala Tyr Tyr Ala Ser Glu Val Ser Ser Leu Ala 100 105 110 Ile Pro Ser Leu Thr Gly Ala Met Ala Thr Ala Ala Ala Ala Val Ala 115 120 125 Lys Val Pro Ser Phe Met Trp Leu Asp Thr Leu Asp Lys Thr Pro Leu 130 135 140 Met Glu Gln Thr Leu Ala Asp Ile Arg Thr Ala Asn Lys Asn Gly Gly 145 150 155 160 Asn Tyr Ala Gly Gln Phe Val Val Tyr Asp Leu Pro Asp Arg Asp Cys 165 170 175 Ala Ala Leu Ala Ser Asn Gly Glu Tyr Ser Ile Ala Asp Gly Gly Val 180 185 190 Ala Lys Tyr Lys Asn Tyr Ile Asp Thr Ile Arg Gln Ile Val Val Glu 195 200 205 Tyr Ser Asp Ile Arg Thr Leu Leu Val Ile Glu Pro Asp Ser Leu Ala 210 215 220 Asn Leu Val Thr Asn Leu Gly Thr Pro Lys Cys Ala Asn Ala Gln Ser 225 230 235 240 Ala Tyr Leu Glu Cys Ile Asn Tyr Ala Val Thr Gln Leu Asn Leu Pro 245 250 255 Asn Val Ala Met Tyr Leu Asp Ala Gly His Ala Gly Trp Leu Gly Trp 260 265 270 Pro Ala Asn Gln Asp Pro Ala Ala Gln Leu Phe Ala Asn Val Tyr Lys 275 280 285 Asn Ala Ser Ser Pro Arg Ala Leu Arg Gly Leu Ala Thr Asn Val Ala 290 295 300 Asn Tyr Asn Gly Trp Asn Ile Thr Ser Pro Pro Ser Tyr Thr Gln Gly 305 310 315 320 Asn Ala Val Tyr Asn Glu Lys Leu Tyr Ile His Ala Ile Gly Pro Leu 325 330 335 Leu Ala Asn His Gly Trp Ser Asn Ala Phe Phe Ile Thr Asp Gln Gly 340 345 350 Arg Ser Gly Lys Gln Pro Thr Gly Gln Gln Gln Trp Gly Asp Trp Cys 355 360 365 Asn Val Ile Gly Thr Gly Phe Gly Ile Arg Pro Ser Ala Asn Thr Gly 370 375 380 Asp Ser Leu Leu Asp Ser Phe Val Trp Val Lys Pro Gly Gly Glu Cys 385 390 395 400 Asp Gly Thr Ser Asp Ser Ser Ala Pro Arg Phe Asp Ser His Cys Ala 405 410 415 Leu Pro Asp Ala Leu Gln Pro Ala Pro Gln Ala Gly Ala Trp Phe Gln 420 425 430 Ala Tyr Phe Val Gln Leu Leu Thr Asn Ala Asn Pro Ser Phe Leu 435 440 445 <210> 4 <211> 225 <212> PRT <213> Trichoderma reesei <400> 4 Tyr Lys Ala Thr Thr Thr Arg Tyr Tyr Asp Gly Gln Glu Gly Ala Cys 1 5 10 15 Gly Cys Gly Ser Ser Ser Gly Ala Phe Pro Trp Gln Leu Gly Ile Gly 20 25 30 Asn Gly Val Tyr Thr Ala Ala Gly Ser Gln Ala Leu Phe Asp Thr Ala 35 40 45 Gly Ala Ser Trp Cys Gly Ala Gly Cys Gly Lys Cys Tyr Gln Leu Thr 50 55 60 Ser Thr Gly Gln Ala Pro Cys Ser Ser Cys Gly Thr Gly Gly Ala Ala 65 70 75 80 Gly Gln Ser Ile Ile Val Met Val Thr Asn Leu Cys Pro Asn Asn Gly 85 90 95 Asn Ala Gln Trp Cys Pro Val Val Gly Gly Thr Asn Gln Tyr Gly Tyr 100 105 110 Ser Tyr His Phe Asp Ile Met Ala Gln Asn Glu Ile Phe Gly Asp Asn 115 120 125 Val Val Val Asp Phe Glu Pro Ile Ala Cys Pro Gly Gln Ala Ala Ser 130 135 140 Asp Trp Gly Thr Cys Leu Cys Val Gly Gln Gln Glu Thr Asp Pro Thr 145 150 155 160 Pro Val Leu Gly Asn Asp Thr Gly Ser Thr Pro Pro Gly Ser Ser Pro 165 170 175 Pro Ala Thr Ser Ser Ser Pro Pro Ser Gly Gly Gly Gln Gln Thr Leu 180 185 190 Tyr Gly Gln Cys Gly Gly Ala Gly Trp Thr Gly Pro Thr Thr Cys Gln 195 200 205 Ala Pro Gly Thr Cys Lys Val Gln Asn Gln Trp Tyr Ser Gln Cys Leu 210 215 220 Pro 225 <210> 5 <211> 497 <212> PRT <213> Trichoderma reesei <400> 5 Gln Ser Ala Cys Thr Leu Gln Ser Glu Thr His Pro Pro Leu Thr Trp 1 5 10 15 Gln Lys Cys Ser Ser Gly Gly Thr Cys Thr Gln Gln Thr Gly Ser Val 20 25 30 Val Ile Asp Ala Asn Trp Arg Trp Thr His Ala Thr Asn Ser Ser Thr 35 40 45 Asn Cys Tyr Asp Gly Asn Thr Trp Ser Ser Thr Leu Cys Pro Asp Asn 50 55 60 Glu Thr Cys Ala Lys Asn Cys Cys Leu Asp Gly Ala Ala Tyr Ala Ser 65 70 75 80 Thr Tyr Gly Val Thr Thr Ser Gly Asn Ser Leu Ser Ile Gly Phe Val 85 90 95 Thr Gln Ser Ala Gln Lys Asn Val Gly Ala Arg Leu Tyr Leu Met Ala 100 105 110 Ser Asp Thr Thr Tyr Gln Glu Phe Thr Leu Leu Gly Asn Glu Phe Ser 115 120 125 Phe Asp Val Asp Val Ser Gln Leu Pro Cys Gly Leu Asn Gly Ala Leu 130 135 140 Tyr Phe Val Ser Met Asp Ala Asp Gly Gly Val Ser Lys Tyr Pro Thr 145 150 155 160 Asn Thr Ala Gly Ala Lys Tyr Gly Thr Gly Tyr Cys Asp Ser Gln Cys 165 170 175 Pro Arg Asp Leu Lys Phe Ile Asn Gly Gln Ala Asn Val Glu Gly Trp 180 185 190 Glu Pro Ser Ser Asn Asn Ala Asn Thr Gly Ile Gly Gly His Gly Ser 195 200 205 Cys Cys Ser Glu Met Asp Ile Trp Glu Ala Asn Ser Ile Ser Glu Ala 210 215 220 Leu Thr Pro His Pro Cys Thr Thr Val Gly Gln Glu Ile Cys Glu Gly 225 230 235 240 Asp Gly Cys Gly Gly Thr Tyr Ser Asp Asn Arg Tyr Gly Gly Thr Cys 245 250 255 Asp Pro Asp Gly Cys Asp Trp Asn Pro Tyr Arg Leu Gly Asn Thr Ser 260 265 270 Phe Tyr Gly Pro Gly Ser Ser Phe Thr Leu Asp Thr Thr Lys Lys Leu 275 280 285 Thr Val Val Thr Gln Phe Glu Thr Ser Gly Ala Ile Asn Arg Tyr Tyr 290 295 300 Val Gln Asn Gly Val Thr Phe Gln Gln Pro Asn Ala Glu Leu Gly Ser 305 310 315 320 Tyr Ser Gly Asn Glu Leu Asn Asp Asp Tyr Cys Thr Ala Glu Glu Ala 325 330 335 Glu Phe Gly Gly Ser Ser Phe Ser Asp Lys Gly Gly Leu Thr Gln Phe 340 345 350 Lys Lys Ala Thr Ser Gly Gly Met Val Leu Val Met Ser Leu Trp Asp 355 360 365 Asp Tyr Tyr Ala Asn Met Leu Trp Leu Asp Ser Thr Tyr Pro Thr Asn 370 375 380 Glu Thr Ser Ser Thr Pro Gly Ala Val Arg Gly Ser Cys Ser Thr Ser 385 390 395 400 Ser Gly Val Pro Ala Gln Val Glu Ser Gln Ser Pro Asn Ala Lys Val 405 410 415 Thr Phe Ser Asn Ile Lys Phe Gly Pro Ile Gly Ser Thr Gly Asn Pro 420 425 430 Ser Gly Gly Asn Pro Pro Gly Gly Asn Pro Pro Gly Thr Thr Thr Thr 435 440 445 Arg Arg Pro Ala Thr Thr Thr Gly Ser Ser Pro Gly Pro Thr Gln Ser 450 455 460 His Tyr Gly Gln Cys Gly Gly Ile Gly Tyr Ser Gly Pro Thr Val Cys 465 470 475 480 Ala Ser Gly Thr Thr Cys Gln Val Leu Asn Pro Tyr Tyr Ser Gln Cys 485 490 495 Leu <210> 6 <211> 437 <212> PRT <213> Trichoderma reesei <400> 6 Gln Gln Pro Gly Thr Ser Thr Pro Glu Val His Pro Lys Leu Thr Thr 1 5 10 15 Tyr Lys Cys Thr Lys Ser Gly Gly Cys Val Ala Gln Asp Thr Ser Val 20 25 30 Val Leu Asp Trp Asn Tyr Arg Trp Met His Asp Ala Asn Tyr Asn Ser 35 40 45 Cys Thr Val Asn Gly Gly Val Asn Thr Thr Leu Cys Pro Asp Glu Ala 50 55 60 Thr Cys Gly Lys Asn Cys Phe Ile Glu Gly Val Asp Tyr Ala Ala Ser 65 70 75 80 Gly Val Thr Thr Ser Gly Ser Ser Leu Thr Met Asn Gln Tyr Met Pro 85 90 95 Ser Ser Ser Gly Gly Tyr Ser Ser Val Ser Pro Arg Leu Tyr Leu Leu 100 105 110 Asp Ser Asp Gly Glu Tyr Val Met Leu Lys Leu Asn Gly Gln Glu Leu 115 120 125 Ser Phe Asp Val Asp Leu Ser Ala Leu Pro Cys Gly Glu Asn Gly Ser 130 135 140 Leu Tyr Leu Ser Gln Met Asp Glu Asn Gly Gly Ala Asn Gln Tyr Asn 145 150 155 160 Thr Ala Gly Ala Asn Tyr Gly Ser Gly Tyr Cys Asp Ala Gln Cys Pro 165 170 175 Val Gln Thr Trp Arg Asn Gly Thr Leu Asn Thr Ser His Gln Gly Phe 180 185 190 Cys Cys Asn Glu Met Asp Ile Leu Glu Gly Asn Ser Arg Ala Asn Ala 195 200 205 Leu Thr Pro His Ser Cys Thr Ala Thr Ala Cys Asp Ser Ala Gly Cys 210 215 220 Gly Phe Asn Pro Tyr Gly Ser Gly Tyr 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300 Thr Gln Leu Asn Pro Trp Tyr Ser Gln Cys Leu 305 310 315 <210> 22 <211> 299 <212> PRT <213> Thielavia terrestris <400> 22 Met Arg Ser Thr Pro Val Leu Arg Thr Thr Leu Ala Ala Ala Leu Pro 1 5 10 15 Leu Val Ala Ser Ala Ala Ser Gly Ser Gly Gln Ser Thr Arg Tyr Trp 20 25 30 Asp Cys Cys Lys Pro Ser Cys Ala Trp Pro Gly Lys Ala Ala Val Ser 35 40 45 Gln Pro Val Tyr Ala Cys Asp Ala Asn Phe Gln Arg Leu Ser Asp Phe 50 55 60 Asn Val Gln Ser Gly Cys Asn Gly Gly Ser Ala Tyr Ser Cys Ala Asp 65 70 75 80 Gln Thr Pro Trp Ala Val Asn Asp Asn Leu Ala Tyr Gly Phe Ala Ala 85 90 95 Thr Ser Ile Ala Gly Gly Ser Glu Ser Ser Trp Cys Cys Ala Cys Tyr 100 105 110 Ala Leu Thr Phe Thr Ser Gly Pro Val Ala Gly Lys Thr Met Val Val 115 120 125 Gln Ser Thr Ser Thr Gly Gly Asp Leu Gly Ser Asn Gln Phe Asp Ile 130 135 140 Ala Met Pro Gly Gly Gly Val Gly Ile Phe Asn Gly Cys Ser Ser Gln 145 150 155 160 Phe Gly Gly Leu Pro Gly Ala Gln Tyr Gly Gly Ile Ser Ser Arg Asp 165 170 175 Gln Cys Asp Ser Phe Pro Ala Pro Leu Lys Pro Gly 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<211> 484 <212> PRT <213> Neurospora crassa <400> 92 Met Ala Ala Lys Lys Leu Leu Leu Ala Ala Ala Leu Thr Ala Ser Ala 1 5 10 15 Leu Ala Ala Pro Val Leu Glu Asp Arg Gln Asn Cys Gly Ser Ala Trp 20 25 30 Ser Gln Cys Gly Gly Ile Gly Trp Ser Gly Ala Thr Cys Cys Ser Ser 35 40 45 Gly Asn Ser Cys Val Glu Ile Asn Ser Tyr Tyr Ser Gln Cys Leu Pro 50 55 60 Gly Ala Gln Val Thr Thr Thr Ala Gly Ala Ser Ser Thr Ser Pro Thr 65 70 75 80 Ser Thr Ser Lys Val Ser Ser Thr Thr Ser Lys Val Thr Ser Ser Ser 85 90 95 Ala Ala Gln Pro Ile Thr Thr Thr Thr Ala Pro Ser Val Pro Thr Thr 100 105 110 Thr Ile Ala Gly Gly Ala Ser Ser Thr Ala Ser Phe Thr Gly Asn Pro 115 120 125 Phe Leu Gly Val Gln Gly Trp Ala Asn Ser Tyr Tyr Ser Ser Glu Ile 130 135 140 Tyr Asn His Ala Ile Pro Ser Met Thr Gly Ser Leu Ala Ala Gln Ala 145 150 155 160 Ser Ala Val Ala Lys Val Pro Thr Phe Gln Trp Leu Asp Arg Asn Val 165 170 175 Thr Val Asp Thr Leu Met Lys Ser Thr Leu Glu Glu Ile Arg Ala Ala 180 185 190 Asn Lys Ala Gly Ala Asn Pro Pro Tyr Ala Ala 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ccaactacct ccgaaacctg 420 actgagaccg tcaatttcat cacgggcaag ggaaagtatg cgatgcttga cccccacaac 480 ttcggccgct attatgagag aatcatcacg gacaaggccg ccttcgccag cttcttcacc 540 aagctggcca cgcacttcgc gtcgaaccct cttgtcgtct ttgacaccaa caacgagtac 600 cacgacatgg accagcagct cgtcttcgat ctcaaccagg ctgccatcga cgccatccgc 660 gccgcgggtg ctacgtcgca gtacatcatg gtcgagggca actcgtggac cggggcgtgg 720 acgtggaacg tgaccaacaa caacttggcg gcgctacgcg acccggagaa caagctggtg 780 taccagatgc atcagtacct cgactcggac gggtccggca cgagcacggc ctgcgtcagc 840 acccaggtcg gccttcagcg cgtcattggc gcgaccaact ggctcaggca aaacggcaag 900 gttggactgc tcggcgagtt cgccggcggc gccaactcgg tttgccagca ggccattgag 960 ggcatgctca cccacctcca ggagaatagc gatgtctgga caggtgcgct ctggtgggcg 1020 ggaggcccgt ggtggggtga ctatatctac tcgtttgaac ctccttcggg tattggctac 1080 acctactaca attcccttct caagaaatac gtgcca 1116 <210> 115 <211> 852 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> DNA coding sequemce <400> 115 gccgacggtc gcagtacccg ctactgggac tgctgcaagc ccagttgcgg ttgggccaag 60 aaggcccccg tcaaccagcc cgtcttcagt tgcaacgcca acttccagcg catcaccgac 120 ttcgacgcca agagtggttg cgagcccggt ggtgtcgcct acagttgcgc cgaccagacc 180 ccctgggccg tcaacgacga cttcgccctc ggtttcgccg ccaccagtat cgccggtagt 240 aacgaggccg gttggtgctg cgcctgctac gagctgacct tcaccagtgg tcccgtcgcc 300 ggtaagaaga tggtcgtcca gagtaccagt acgggtggtg acctcggtag taaccacttc 360 gacctcaaca tccccggtgg tggtgtcggt atcttcgacg gttgcacccc ccagttcggt 420 ggtctccccg gtcagcgata cggtggtatc agtagtcgca acgagtgcga ccgcttcccc 480 gacgccctca agcccggttg ctactggcgc ttcgactggt tcaagaacgc cgacaacccc 540 agtttcagtt tccgccaggt ccagtgcccc gccgagctgg tcgcccgcac gggttgccgc 600 cgcaacgacg acggtaactt ccccgccgtc cagatcccca gtagtagtac cagtagtccc 660 gtcaaccagc ccaccagtac cagtaccacc agtaccagta ccaccagtag tccccccgtc 720 cagcccacca cccccagtgg ttgcaccgcc gagcggtggg ctcagtgcgg tggtaacggt 780 tggagtggtt gcaccacctg cgtcgccggt agtacctgca ccaagatcaa cgactggtat 840 caccagtgcc tc 852

Claims (23)

  1. 패밀리 45 셀룰라제 효소 성분 그리고 패밀리 5 셀룰라제, 패밀리 6 셀룰라제 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 추가 셀룰라제 효소 성분을 포함하는 효소 혼합물을 포함하는 탈필링 조성물로서, 상기 효소 혼합물은 (i) 상기 패밀리 45 셀룰라제 효소를 코드화하는 패밀리 45 셀룰라제 유전자; 및 (ii) 패밀리 5 셀룰라제, 패밀리 6 셀룰라제 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 추가 셀룰라제 효소 성분을 코드화하는 유전자 또는 유전자들을 과발현하는 유전적으로 변형된 미생물에 의해 분비되고, 상기 패밀리 45 셀룰라제는 SEQ ID NO:7(HiCel45)의 아미노산 1-213과 적어도 75% 서열 동일성 또는 SEQ ID NO:4(TrCel45)의 아미노산 1-166과 적어도 20% 서열 동일성을 갖는 탈필링 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 효소 혼합물은 패밀리 45 및 패밀리 5 셀룰라제 효소 성분 또는 패밀리 45 및 패밀리 6 셀룰라제 효소 성분이 특이적 탈필링 활성을 측정하는 어세이에서 상승효과를 나타내는 중량 비율로 존재하는 것을 특징으로 하는 탈필링 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 패밀리 45 셀룰라제 및 패밀리 5 셀룰라제를 둘 다 포함하는 것을 특징으로 하는 탈필링 조성물.
  4. 제 4항에 있어서, 상기 패밀리 45 셀룰라제는 SEQ ID NO: 4 또는 SEQ ID NO: 7을 포함하고, 상기 패밀리 5 셀룰라제는 SEQ ID NO: 2 또는 SEQ ID NO: 74를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈필링 조성물.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패밀리 5 셀룰라제는 363 위치에서 아미노산의 비천연 알라닌, 세린 또는 트레오닌으로의 치환을 포함하며, 상기 위치는 SEQ ID NO:2에서 제시된 야생형 트리코더마 레세이 Cel5A 아미노산 서열과 함께 변형된 패밀리 5 셀룰라제의 배열로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 탈필링 조성물.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 패밀리 5 셀룰라제는 SEQ ID NO: 1(TrCel3A-G363A)을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈필링 조성물.
  7. 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 패밀리 6 셀룰라제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈필링 조성물.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 패밀리 6 셀룰라제는 SEQ ID NO: 3을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈필링 조성물.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 효소 혼합물은 패밀리 7 셀룰라제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈필링 조성물.
  10. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 효소 혼합물은 패밀리 7 셀룰라제가 없는 것을 특징으로 하는 탈필링 조성물.
  11. 셀룰로스-함유 물품을 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 탈필링 조성물과 접촉하는 단계를 포함하는 탈필링 방법.
  12. (i) SEQ ID NO:7(HiCel45)의 아미노산 1-213과 적어도 약 75% 서열 동일성 또는 SEQ ID NO:4(TrCel45)의 아미노산 1-166과 적어도 약 20% 서열 동일성을 나타내는 패밀리 45 셀룰라제 효소를 코드화하는 패밀리 45 셀룰라제 유전자; 및 (ii) 패밀리 5 셀룰라제, 패밀리 6 셀룰라제 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 추가 셀룰라제 효소 성분을 코드화하는 유전자 또는 유전자들을 과발현하는 유전적으로 변형된 미생물.
  13. 제 12항에 있어서, 유전적으로 변형된 미생물은 적어도 패밀리 45 셀룰라제 및 패밀리 5 셀룰라제를 과발현하는 것을 특징으로 하는 유전적으로 변형된 미생물.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 패밀리 45 셀룰라제는 SEQ ID NO: 4 또는 SEQ ID NO: 7을 포함하고, 패밀리 5 셀룰라제는 SEQ ID NO: 2 또는 SEQ ID NO: 74를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전적으로 변형된 미생물.
  15. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 상기 패밀리 5 셀룰라제는 363 위치에서 아미노산의 비천연 알라닌, 세린 또는 트레오닌으로의 치환을 포함하며, 상기 위치는 SEQ ID NO:2에 제시된 야생형 트리코더마 레세이 Cel5A 아미노산 서열과 함께 변형된 패밀리 5 셀룰라제의 배열로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 유전적으로 변형된 미생물.
  16. 제 15항에 있어서, 패밀리 5 셀룰라제는 SEQ ID NO:1(TrCel5A-G363A)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전적으로 변형된 미생물.
  17. 제 12항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 유전적으로 변형된 미생물은 패밀리 6 셀룰라제를 과발현하는 것을 특징으로 하는 유전적으로 변형된 미생물.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 패밀리 6 셀룰라제는 SEQ ID NO: 3을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전적으로 변형된 미생물.
  19. 제 12항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 유전적으로 변형된 미생물은 패밀리 7 셀룰라제를 발현하는 것을 특징으로 하는 유전적으로 변형된 미생물.
  20. 제 12항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 유전적으로 변형된 미생물은 패밀리 7 셀룰라제를 발현하지 않는 것을 특징으로 하는 유전적으로 변형된 미생물.
  21. 제 12항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 패밀리 45 셀룰라제 그리고 패밀리 5 셀룰라제, 패밀리 6 셀룰라제 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 추가 셀룰라제 효소 성분은 상기 미생물에 내인성 또는 이종성인 코드화 서열로부터 발현되는 것을 특징으로 하는 유전적으로 변형된 미생물.
  22. 제 12항 내지 제 21항 중 어느 한 항의 유전적으로 변형된 미생물에 의해 제조된 효소 혼합물을 포함하는 탈필링 조성물.
  23. 셀룰로스-함유 물품을 제 22항의 탈필링 조성물과 접촉하는 단계를 포함하는 탈필링 방법.
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