JP2019134683A - Cellulase - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規セルラーゼおよびその利用に関する。 The present invention relates to a novel cellulase and use thereof.
従来、発酵法によるL−アミノ酸等の目的物質の工業生産においては、炭素源として、グルコース、フラクトース、スクロース、廃糖蜜、澱粉加水分解物等の、植物由来の可食資源から得られた成分が使用されてきた。しかしながら、近年の人口増や開発途上国の生活レベル向上により、これらの食糧と競合する成分ではなく、植物由来の非可食バイオマス原料の利用について実用化検討が進められている。 Conventionally, in the industrial production of target substances such as L-amino acids by fermentation, components obtained from plant-derived edible resources such as glucose, fructose, sucrose, waste molasses, and starch hydrolysates are used as carbon sources. Have been used. However, due to the recent increase in population and the improvement of living standards in developing countries, practical application studies are underway on the use of plant-derived non-edible biomass raw materials rather than ingredients competing with these foods.
このような植物由来の非可食バイオマス原料は、セルロース、ヘミセルロース、リグニン等によって構成されているが、これらの内、セルロースおよびヘミセルロースは、熱や酸などを用いる前処理行程、およびセルラーゼやキシラナーゼ等の糖化酵素による糖化処理行程等を経て、5単糖および6単糖へと変換され、発酵の原料として用いることができる(特許文献1、2)。 Such plant-derived non-edible biomass materials are composed of cellulose, hemicellulose, lignin, and the like. Among these, cellulose and hemicellulose are pretreatment steps using heat, acid, etc., cellulase, xylanase, etc. Through the saccharification treatment process of saccharification enzyme, it is converted into 5-monosaccharide and 6-monosaccharide and can be used as a raw material for fermentation (Patent Documents 1 and 2).
植物由来の非可食バイオマス原料の酵素糖化を工業レベルで実用化するためには、酵素コストの低減が課題となる。酵素コストの低減は、例えば、糖化酵素の使用量を低減することにより達成できる。糖化酵素の使用量を低減する方法としては、糖化酵素を植物バイオマス等のセルロース系基質に結合させて回収し再利用する方法(特許文献3、4)等が知られている。 In order to put enzymatic saccharification of plant-derived non-edible biomass raw materials at an industrial level, reduction of enzyme costs is an issue. Reduction of enzyme cost can be achieved, for example, by reducing the amount of saccharifying enzyme used. As a method for reducing the amount of saccharifying enzyme used, there are known methods (Patent Documents 3 and 4) in which saccharifying enzyme is recovered by being bound to a cellulosic substrate such as plant biomass.
セルラーゼやキシラナーゼ等の糖化酵素は、糖質結合モジュール(carbohydrate binding module;CBM)を利用して植物バイオマス等のセルロース系基質へと結合し得る。
セルラーゼのCBMを改変すること(例えば、CBMへの変異導入やCBMの付加)により、セルラーゼの活性や基質特異性を向上させた例が報告されている(非特許文献1〜4)。
Saccharifying enzymes such as cellulase and xylanase can be bound to cellulosic substrates such as plant biomass using a carbohydrate binding module (CBM).
Examples have been reported in which cellulase activity and substrate specificity are improved by modifying the CBM of cellulase (for example, introduction of mutation into CBM or addition of CBM) (Non-Patent Documents 1 to 4).
本発明は、セルロース系基質への結合能が高いセルラーゼを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a cellulase having a high binding ability to a cellulosic substrate.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、β−グルコシダーゼのCBMを含む領域をキシラナーゼのCBMを含む領域で置換することにより、β−グルコシダーゼのセルロース系基質に対する結合能を向上させることができることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have replaced β-glucosidase CBM-containing region with xylanase CBM-containing region, thereby binding β-glucosidase to cellulosic substrate. And the present invention has been completed.
すなわち、本発明は以下の通り例示できる。
[1]
キシラナーゼの糖質結合モジュールを有し、且つ、セルラーゼ活性を有するタンパク質。
[2]
キシラナーゼの糖質結合モジュールとセルラーゼの触媒ドメインを有するタンパク質である、前記タンパク質。
[3]
前記糖質結合モジュールが、糖質結合モジュールのファミリー1に分類される糖質結合モジュールである、前記タンパク質。
[4]
前記糖質結合モジュールが、Xyl10Aの糖質結合モジュールである、前記タンパク質。
[5]
前記糖質結合モジュールが、下記(a)、(b)、または(c)に記載のアミノ酸配列を含む、前記タンパク質:
(a)配列番号16の375位〜403位のアミノ酸配列;
(b)配列番号16の375位〜403位のアミノ酸配列において、1〜5個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、または付加を含み、セルロース系基質に対する結合能を有するアミノ酸配列;
(c)配列番号16の375位〜403位のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有し、セルロース系基質に対する結合能を有するアミノ酸配列。
[6]
前記触媒ドメインが、β−グルコシダーゼの触媒ドメインである、前記タンパク質。
[7]
前記触媒ドメインが、グリコシドハイドロラーゼのファミリー3に分類されるセルラーゼの触媒ドメインである、前記タンパク質。
[8]
前記触媒ドメインが、Bgl3Aの触媒ドメインである、前記タンパク質。
[9]
前記触媒ドメインが、下記(a)、(b)、または(c)に記載のアミノ酸配列を含む、前記タンパク質:
(a)配列番号11の25位〜601位のアミノ酸配列;
(b)配列番号11の25位〜601位のアミノ酸配列において、1〜10個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、または付加を含み、セルラーゼ活性を有するアミノ酸配列;
(c)配列番号11の25位〜601位のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有し、セルラーゼ活性を有するアミノ酸配列。
[10]
前記糖質結合モジュールと前記触媒ドメインとの間にリンカー領域を有する、前記タンパク質。
[11]
フィブロネクチンIII型様ドメインを有する、前記タンパク質。
[12]
前記触媒ドメインが由来するセルラーゼの固有の糖質結合モジュールを有さない、前記タンパク質。
[13]
下記(a)、(b)、または(c)に記載のタンパク質である、前記タンパク質:
(a)配列番号34または36に示すアミノ酸配列を含むタンパク質;
(b)配列番号34または36に示すアミノ酸配列において、1〜10個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、または付加を含むアミノ酸配列を含み、且つ、セルラーゼ活性を有するタンパク質;
(c)配列番号34または36に示すアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、且つ、セルラーゼ活性を有するタンパク質。
[14]
前記タンパク質をコードする遺伝子。
[15]
前記遺伝子を搭載するベクター。
[16]
前記遺伝子を有する宿主。
[17]
細菌または真菌である、前記宿主。
[18]
前記タンパク質でセルロース系基質を処理することを含む、糖化物の製造方法。
[19]
前記セルロース系基質が植物バイオマスである、前記方法。
That is, the present invention can be exemplified as follows.
[1]
A protein having a carbohydrate binding module of xylanase and having cellulase activity.
[2]
The protein, which is a protein having a carbohydrate binding module of xylanase and a catalytic domain of cellulase.
[3]
The protein, wherein the carbohydrate binding module is a carbohydrate binding module classified into Family 1 of carbohydrate binding modules.
[4]
The protein, wherein the carbohydrate binding module is a carbohydrate binding module of Xyl10A.
[5]
The protein, wherein the carbohydrate binding module comprises the amino acid sequence described in (a), (b), or (c) below:
(A) the amino acid sequence of positions 375 to 403 of SEQ ID NO: 16;
(B) an amino acid sequence having a binding ability to a cellulosic substrate, including substitution, deletion, insertion, or addition of 1 to 5 amino acid residues in the amino acid sequence at positions 375 to 403 of SEQ ID NO: 16;
(C) an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence at positions 375 to 403 of SEQ ID NO: 16 and having an ability to bind to a cellulosic substrate.
[6]
The protein, wherein the catalytic domain is a catalytic domain of β-glucosidase.
[7]
The protein, wherein the catalytic domain is a catalytic domain of a cellulase classified into family 3 of glycoside hydrolases.
[8]
The protein, wherein the catalytic domain is a catalytic domain of Bgl3A.
[9]
The protein, wherein the catalytic domain comprises an amino acid sequence described in (a), (b), or (c) below:
(A) the amino acid sequence of positions 25 to 601 of SEQ ID NO: 11;
(B) an amino acid sequence having cellulase activity, including substitution, deletion, insertion, or addition of 1 to 10 amino acid residues in the amino acid sequence at positions 25 to 601 of SEQ ID NO: 11;
(C) an amino acid sequence having cellulase activity having 90% or more identity to the amino acid sequence at positions 25 to 601 of SEQ ID NO: 11.
[10]
The protein having a linker region between the carbohydrate binding module and the catalytic domain.
[11]
The protein having a fibronectin type III-like domain.
[12]
The protein which does not have the inherent carbohydrate binding module of the cellulase from which the catalytic domain is derived.
[13]
The protein that is the protein according to the following (a), (b), or (c):
(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 34 or 36;
(B) a protein having an amino acid sequence containing substitution, deletion, insertion or addition of 1 to 10 amino acid residues and having cellulase activity in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 34 or 36;
(C) A protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 34 or 36 and having cellulase activity.
[14]
A gene encoding the protein.
[15]
A vector carrying the gene.
[16]
A host having the gene.
[17]
Said host which is a bacterium or a fungus.
[18]
A method for producing a saccharified product, comprising treating a cellulosic substrate with the protein.
[19]
The method, wherein the cellulosic substrate is plant biomass.
本発明により、セルロース系基質への結合能が高いセルラーゼが提供される。同セルラーゼは、例えば、セルロース系基質への結合を利用した酵素回収および再利用に有用である。 According to the present invention, a cellulase having a high binding ability to a cellulosic substrate is provided. The cellulase is useful, for example, for enzyme recovery and reuse utilizing binding to cellulosic substrates.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<1>キメラ酵素
本発明は、キメラ酵素およびそれをコードする遺伝子を提供する。本発明により提供されるキメラ酵素(以下、単に「キメラ酵素」ともいう)は、キシラナーゼ(xylanase)の糖質結合モジュール(carbohydrate binding module;CBM)を有するセルラーゼ(cellulase)である。また、キメラ酵素は、言い換えると、キシラナーゼのCBMを有し、且つ、セルラーゼ活性を有するタンパク質である。キメラ酵素をコードする遺伝子を「キメラ酵素遺伝子」ともいう。
<1> Chimeric enzyme The present invention provides a chimeric enzyme and a gene encoding the same. The chimeric enzyme provided by the present invention (hereinafter also simply referred to as “chimeric enzyme”) is a cellulase having a carbohydrate binding module (CBM) of xylanase. In other words, the chimeric enzyme is a protein having a xylanase CBM and cellulase activity. A gene encoding a chimeric enzyme is also referred to as a “chimeric enzyme gene”.
<1−1>セルラーゼ
「セルラーゼ」とは、セルロースの分解に関与する酵素の総称である。「セルラーゼ」とは、具体的には、β−D−グルカン中のβ−1,4グリコシド結合を加水分解する反応を触媒する活性を有するタンパク質をいう。同活性を「セルラーゼ活性」ともいう。β−D−グルカンとしては、セルロースや、その分解物として生じ得るセロビオース等のセロオリゴ糖類が挙げられる。
<1-1> Cellulase “Cellulase” is a general term for enzymes involved in cellulose degradation. The “cellulase” specifically refers to a protein having an activity of catalyzing a reaction of hydrolyzing a β-1,4 glycoside bond in β-D-glucan. This activity is also referred to as “cellulase activity”. Examples of β-D-glucan include cellulose and cellooligosaccharides such as cellobiose that can be generated as a degradation product thereof.
キメラ酵素を特定するために参照できるセルラーゼは、特に制限されない。 The cellulase that can be referred to for specifying the chimeric enzyme is not particularly limited.
セルラーゼとしては、エンドグルカナーゼ(endoglucanase;EC 3.2.1.4)、セロビオ
ヒドロラーゼ(cellobiohydrolase;EC 3.2.1.91またはEC 3.2.1.176)、β−グルコシダーゼ(beta-glucosidase;EC 3.2.1.21)が挙げられる。
Examples of the cellulase include endoglucanase (EC 3.2.1.4), cellobiohydrolase (EC 3.2.1.91 or EC 3.2.1.176), and β-glucosidase (EC 3.2.1.21).
「エンドグルカナーゼ」とは、エンド型セルラーゼをいい、具体的には、セルロース等のβ−D−グルカン内部のβ−1,4グリコシド結合をランダムに加水分解する反応を触媒する活性を有するタンパク質であってよい。同活性を「エンドグルカナーゼ活性」ともいう。エンドグルカナーゼとしては、例えば、グリコシドハイドロラーゼ(glycoside hydrolase)のファミリー5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 26, 44, 45, 48, 51, 74, または124に
分類されるものが挙げられる(http://www.cazy.org/)。
“Endoglucanase” refers to an endo-type cellulase. Specifically, it is a protein having an activity of catalyzing a reaction of randomly hydrolyzing β-1,4 glycoside bonds in β-D-glucan such as cellulose. It may be. This activity is also referred to as “endoglucanase activity”. Examples of endoglucanases include those classified into glycoside hydrolase family 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 26, 44, 45, 48, 51, 74, or 124. (Http://www.cazy.org/).
「セロビオヒドロラーゼ」とは、エキソ型セルラーゼをいい、具体的には、セルロース等のβ−D−グルカンを末端から順に切断してセロビオース単位を生じる反応を触媒する活性を有するタンパク質であってよい。同活性を「セロビオヒドロラーゼ活性」ともいう。セロビオヒドロラーゼは、還元末端側から作用するもの(EC 3.2.1.91)と非還元末端
側から作用するもの(EC 3.2.1.176)に大別される。還元末端側から作用するセロビオヒドロラーゼとしては、例えば、グリコシドハイドロラーゼのファミリー5, 6, または9に
分類されるものが挙げられる(http://www.cazy.org/)。非還元末端側から作用するセロビオヒドロラーゼとしては、例えば、グリコシドハイドロラーゼのファミリー7, 9, または48に分類されるものが挙げられる(http://www.cazy.org/)。
The “cellobiohydrolase” refers to an exo-type cellulase, and specifically may be a protein having an activity of catalyzing a reaction in which β-D-glucan such as cellulose is sequentially cleaved from the end to generate a cellobiose unit. . This activity is also referred to as “cellobiohydrolase activity”. Cellobiohydrolase is roughly classified into those acting from the reducing end (EC 3.2.1.91) and those acting from the non-reducing end (EC 3.2.1.176). Examples of cellobiohydrolases acting from the reducing end include those classified into glycoside hydrolase family 5, 6, or 9 (http://www.cazy.org/). Examples of cellobiohydrolases acting from the non-reducing terminal include those classified into glycoside hydrolase family 7, 9, or 48 (http://www.cazy.org/).
「β−グルコシダーゼ」とは、セルロースやセロオリゴ糖等のβ−D−グルカンを非還元末端から順に切断してβ−D−グルコースを生じる反応を触媒する活性を有するタンパク質であってよい。同活性を「β−グルコシダーゼ活性」ともいう。β−グルコシダーゼとしては、例えば、グリコシドハイドロラーゼのファミリー1, 2, 3, 5, 9, 30, または116に分類されるものが挙げられる(http://www.cazy.org/)。 The “β-glucosidase” may be a protein having an activity of catalyzing a reaction in which β-D-glucan such as cellulose and cellooligosaccharide is sequentially cleaved from the non-reducing end to produce β-D-glucose. This activity is also referred to as “β-glucosidase activity”. Examples of β-glucosidase include those classified into glycoside hydrolase family 1, 2, 3, 5, 9, 30, or 116 (http://www.cazy.org/).
セルラーゼとしては、特に、β−グルコシダーゼが挙げられる。また、セルラーゼとしては、特に、グリコシドハイドロラーゼのファミリー3に分類されるもの(GH3)が挙
げられる。また、セルラーゼとしては、特に、GH3に分類されるβ−グルコシダーゼが挙げられる。
An example of cellulase is β-glucosidase. In addition, examples of cellulases include those classified into family 3 of glycoside hydrolases (GH3). Moreover, as a cellulase, the beta-glucosidase classified into GH3 is mentioned especially.
セルラーゼ活性は、例えば、公知の手法により測定することができる。エンドグルカナーゼ活性やセロビオヒドロラーゼ活性は、例えば、微結晶セルロース(アビセル)やカルボキメチルセルロース(CMC)等のセルロースを基質として酵素反応を行い、生成する還元糖量を指標として、決定することができる。還元糖量は、例えば、ジニトロサリチル酸(DNS)法やソモギーネルソン法等の公知の手法により測定することができる。また、セロビオヒドロラーゼ活性は、例えば、pNP-β-D-Cellobiosideを基質として酵素反応
を行い、生成するpNP(p−ニトロフェノール)量を指標として、決定することができる
。また、セロビオヒドロラーゼ活性は、例えば、pNP-β-D-Glucoseを基質として酵素反応を行い、生成するpNP量を指標として、決定することができる。
Cellulase activity can be measured, for example, by a known technique. The endoglucanase activity and cellobiohydrolase activity can be determined, for example, by performing an enzymatic reaction using cellulose such as microcrystalline cellulose (Avicel) or carboxymethyl cellulose (CMC) as a substrate and using the amount of reducing sugar produced as an index. The amount of reducing sugar can be measured, for example, by a known method such as a dinitrosalicylic acid (DNS) method or a Somogie Nelson method. The cellobiohydrolase activity can be determined using, for example, the amount of pNP (p-nitrophenol) produced by carrying out an enzymatic reaction using pNP-β-D-Cellobioside as a substrate. The cellobiohydrolase activity can be determined, for example, by performing an enzymatic reaction using pNP-β-D-Glucose as a substrate and using the amount of pNP produced as an index.
セルラーゼとしては、例えば、真菌や細菌のセルラーゼが挙げられる。真菌のセルラーゼとしては、例えば、Trichoderma reesei等のTrichoderma属真菌、Talaromyces cellulolyticus(旧名:Acremonium cellulolyticus)等のTalaromyces(Acremonium)属真菌、Phanerochaete chrysosporium等のPhanerochaete属真菌のセルラーゼが挙げられる。細菌
のセルラーゼとしては、例えば、Ruminiclostridium thermocellum(旧名:Clostridium thermocellum)等のRuminiclostridium(Clostridium)属細菌のセルラーゼが挙げられる。セルラーゼとして、具体的には、例えば、β−グルコシダーゼであるBgl3A、エンドグ
ルカナーゼであるEg5A、Eg5X1、Eg5X2、およびEg7B、セロビオヒドロラーゼであるCbh1およびCbh2が挙げられる。Bgl3Aは、具体的には、GH3に分類されるβ−グルコシダーゼ
であり得る。これらのセルラーゼは、例えば、Talaromyces cellulolyticus等の真菌に見出され得る。各種セルラーゼのアミノ酸配列およびそれらをコードする遺伝子の塩基配列は、例えば、NCBI等の公開データベースから取得できる。Talaromyces cellulolyticusのCbh1、Cbh2、Bgl3A、Eg5A、Eg5X1、Eg5X2、Eg7Bのアミノ酸配列を、配列番号9〜1
5にそれぞれ示す。配列番号11に示すBgl3Aのアミノ酸配列中、1位〜18位のアミノ
酸配列がシグナルペプチド、25位〜601位のアミノ酸配列が触媒ドメイン、651位〜721位のアミノ酸配列がフィブロネクチンIII型様ドメイン(Fibronectin type III-like domain)、732位〜776位のアミノ酸配列がリンカー領域、780位〜807
位のアミノ酸配列がCBMに相当する。また、Talaromyces cellulolyticusのCbh1、Cbh2、Bgl3A、Eg5A、Eg5X1、Eg5X2、Eg7Bをコードする遺伝子のcDNAの塩基配列を、配列
番号25〜31にそれぞれ示す。
Examples of the cellulase include fungal and bacterial cellulases. Examples of fungal cellulases include Trichoderma fungi such as Trichoderma reesei, Talaromyces (Acremonium) fungi such as Talaromyces cellulolyticus (former name: Acremonium cellulolyticus), and Phanerochaete fungal cellulases such as Phanerochaete chrysosporium. Examples of bacterial cellulase include cellulases of bacteria belonging to the genus Ruminiclostridium (Clostridium) such as Ruminiclostridium thermocellum (former name: Clostridium thermocellum). Specific examples of cellulases include β-glucosidase Bgl3A, endoglucanases Eg5A, Eg5X1, Eg5X2, and Eg7B, and cellobiohydrolases Cbh1 and Cbh2. Specifically, Bgl3A may be a β-glucosidase classified as GH3. These cellulases can be found in fungi such as Talaromyces cellulolyticus. The amino acid sequences of various cellulases and the base sequences of genes encoding them can be obtained from public databases such as NCBI. The amino acid sequences of Talaromyces cellulolyticus Cbh1, Cbh2, Bgl3A, Eg5A, Eg5X1, Eg5X2, and Eg7B are shown in SEQ ID NOs: 9 to 1.
5 respectively. In the amino acid sequence of Bgl3A shown in SEQ ID NO: 11, the amino acid sequence at positions 1 to 18 is a signal peptide, the amino acid sequence at positions 25 to 601 is a catalytic domain, and the amino acid sequence at positions 651 to 721 is a fibronectin type III-like domain ( Fibronectin type III-like domain), the amino acid sequence of positions 732 to 776 is the linker region, positions 780 to 807
The amino acid sequence at the position corresponds to CBM. In addition, the nucleotide sequences of cDNAs of genes encoding Calhmyces cellulolyticus Cbh1, Cbh2, Bgl3A, Eg5A, Eg5X1, Eg5X2, and Eg7B are shown in SEQ ID NOs: 25 to 31, respectively.
すなわち、セルラーゼは、例えば、配列番号9〜15に示すアミノ酸配列またはその他上記データベースや文献に開示されたセルラーゼのアミノ酸配列を有するタンパク質であってよい。同様に、セルラーゼをコードする遺伝子(「セルラーゼ遺伝子」ともいう)は、例えば、配列番号25〜31に示す塩基配列またはその他上記データベースや文献に開示されたセルラーゼ遺伝子の塩基配列もしくはそのcDNAの塩基配列を有する遺伝子であってよい。なお、「(アミノ酸または塩基)配列を有する」という表現は、当該「(アミノ酸または塩基)配列を含む」場合および当該「(アミノ酸または塩基)配列からなる」場合を包含する。 That is, the cellulase may be, for example, a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NOs: 9 to 15 or the amino acid sequence of cellulase disclosed in the above-mentioned database or literature. Similarly, the cellulase-encoding gene (also referred to as “cellulase gene”) is, for example, the base sequence shown in SEQ ID NO: 25 to 31, or the base sequence of the cellulase gene disclosed in the above database or literature, or the base sequence of its cDNA It may be a gene having In addition, the expression “having an (amino acid or base) sequence” includes the case of “including the (amino acid or base) sequence” and the case of “consisting of the (amino acid or base) sequence”.
セルラーゼは、元の機能が維持されている限り、上記例示したセルラーゼ(例えば、配列番号9〜15に示すアミノ酸配列またはその他上記データベースや文献に開示されたセルラーゼのアミノ酸配列を有するタンパク質)のバリアントであってもよい。同様に、セルラーゼ遺伝子は、元の機能が維持されている限り、上記例示したセルラーゼ遺伝子(例えば、配列番号25〜31に示す塩基配列またはその他上記データベースや文献に開示されたセルラーゼ遺伝子の塩基配列もしくはそのcDNAの塩基配列を有する遺伝子)のバリアントであってもよい。なお、このような元の機能が維持されたバリアントを「保存的バリアント」という場合がある。本発明において、上記タンパク質名で特定されるタンパク質およびそれをコードする遺伝子には、それぞれ、上記例示したタンパク質およびそれをコードする遺伝子に加えて、その保存的バリアントが含まれるものとする。すなわち、例えば、「Bgl3A」という用語は、上記例示したBgl3A(すなわちTalaromyces cellulolyticusのBgl3A)に加えて、その保存的バリアントを包含するものとする。保存的バリアン
トとしては、例えば、上記例示したセルラーゼやそれをコードする遺伝子のホモログや人為的な改変体が挙げられる。
As long as the original function is maintained, the cellulase is a variant of the cellulase exemplified above (for example, a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NOs: 9 to 15 or other cellulase amino acid sequences disclosed in the above-mentioned database or literature). There may be. Similarly, as long as the original function is maintained, the cellulase gene may be the above-exemplified cellulase gene (for example, the nucleotide sequence shown in SEQ ID NOs: 25 to 31 or the nucleotide sequence of the cellulase gene disclosed in the above database or literature) It may be a variant of a gene having the base sequence of the cDNA. Such a variant in which the original function is maintained may be referred to as a “conservative variant”. In the present invention, the protein specified by the above protein name and the gene encoding the same include the conservative variant in addition to the above exemplified protein and the gene encoding the same, respectively. That is, for example, the term “Bgl3A” is intended to encompass a conservative variant thereof in addition to the above-exemplified Bgl3A (ie, Bgl3A from Talaromyces cellulolyticus). Examples of conservative variants include cellulases exemplified above, homologues of genes encoding them, and artificially modified variants.
「元の機能が維持されている」とは、遺伝子やタンパク質のバリアントが、元の遺伝子やタンパク質の機能(活性や性質)に対応する機能(活性や性質)を有することをいう。すなわち、「元の機能が維持されている」とは、セルラーゼにあっては、タンパク質のバリアントが、セルラーゼ活性(エンドグルカナーゼ活性、セロビオヒドロラーゼ活性、β−グルコシダーゼ活性、等)を有することをいう。また、「元の機能が維持されている」
とは、セルラーゼ遺伝子にあっては、遺伝子のバリアントが、元の機能が維持されたタンパク質(すなわちセルラーゼ活性を有するタンパク質)をコードすることをいう。
“The original function is maintained” means that the variant of the gene or protein has a function (activity or property) corresponding to the function (activity or property) of the original gene or protein. That is, “the original function is maintained” means that in the case of cellulase, the variant of the protein has cellulase activity (endoglucanase activity, cellobiohydrolase activity, β-glucosidase activity, etc.). . In addition, "the original function is maintained"
The term “cellulase gene” means that a variant of the gene encodes a protein in which the original function is maintained (that is, a protein having cellulase activity).
セルラーゼのホモログとしては、例えば、上記セルラーゼのアミノ酸配列を問い合わせ配列として用いたBLAST検索やFASTA検索によって公開データベースから取得されるタンパク質が挙げられる。また、上記セルラーゼ遺伝子のホモログは、例えば、各種生物の染色体を鋳型にして、上記セルラーゼ遺伝子の塩基配列に基づいて作製したオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いたPCRにより取得することができる。 Examples of cellulase homologs include proteins obtained from public databases by BLAST search or FASTA search using the amino acid sequence of the cellulase as a query sequence. The homologue of the cellulase gene can be obtained, for example, by PCR using a chromosome of various organisms as a template and an oligonucleotide prepared based on the base sequence of the cellulase gene as a primer.
以下、セルラーゼおよびセルラーゼ遺伝子の保存的バリアントについて例示する。 Hereinafter, cellulase and conservative variants of cellulase gene will be exemplified.
セルラーゼは、元の機能が維持されている限り、上記セルラーゼのアミノ酸配列において、1若しくは数個の位置での1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、または付加されたアミノ酸配列を有するタンパク質であってもよい。なお上記「1若しくは数個」とは、アミノ酸残基のタンパク質の立体構造における位置や種類によっても異なるが、具体的には、例えば、1〜50個、1〜40個、1〜30個、好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個、特に好ましくは1〜3個を意味する。 As long as the original function is maintained, the cellulase has an amino acid sequence in which one or several amino acids at one or several positions are substituted, deleted, inserted or added in the amino acid sequence of the cellulase. It may be a protein. The above “one or several” varies depending on the position and type of the amino acid residue in the three-dimensional structure of the protein. Preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, particularly preferably 1 to 3.
上記の1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、または付加は、タンパク質の機能が正常に維持される保存的変異である。保存的変異の代表的なものは、保存的置換である。保存的置換とは、置換部位が芳香族アミノ酸である場合には、Phe、Trp、Tyr間で、
置換部位が疎水性アミノ酸である場合には、Leu、Ile、Val間で、極性アミノ酸である場
合には、Gln、Asn間で、塩基性アミノ酸である場合には、Lys、Arg、His間で、酸性アミ
ノ酸である場合には、Asp、Glu間で、ヒドロキシル基を持つアミノ酸である場合には、Ser、Thr間でお互いに置換する変異である。保存的置換とみなされる置換としては、具体的には、AlaからSer又はThrへの置換、ArgからGln、His又はLysへの置換、AsnからGlu、Gln、Lys、His又はAspへの置換、AspからAsn、Glu又はGlnへの置換、CysからSer又はAlaへの置換、GlnからAsn、Glu、Lys、His、Asp又はArgへの置換、GluからGly、Asn、Gln、Lys又はAspへの置換、GlyからProへの置換、HisからAsn、Lys、Gln、Arg又はTyrへの置換、IleからLeu、Met、Val又はPheへの置換、LeuからIle、Met、Val又はPheへの置換、LysからAsn、Glu、Gln、His又はArgへの置換、MetからIle、Leu、Val又はPheへの置換、PheからTrp、Tyr、Met、Ile又はLeuへの置換、SerからThr又はAlaへの置換、ThrからSer又はAlaへの置換、TrpからPhe又はTyrへの置換、TyrからHis、Phe又はTrpへの置換、及び、ValからMet、Ile又はLeuへの置換が挙げられる。また、上記のようなアミノ酸の置換、欠失、挿入
、付加、または逆位等には、タンパク質が由来する生物の個体差、種の違いに基づく場合などの天然に生じる変異(mutant又はvariant)によって生じるものも含まれる。
One or several amino acid substitutions, deletions, insertions or additions described above are conservative mutations in which the function of the protein is maintained normally. A typical conservative mutation is a conservative substitution. Conservative substitution means that when the substitution site is an aromatic amino acid, Phe, Trp, Tyr,
When the substitution site is a hydrophobic amino acid, it is between Leu, Ile, and Val, when it is a polar amino acid, it is between Gln and Asn, and when it is a basic amino acid, it is between Lys, Arg, and His. In the case of an acidic amino acid, it is a mutation that substitutes between Asp and Glu. In the case of an amino acid having a hydroxyl group, it is a mutation that substitutes between Ser and Thr. Specifically, substitutions considered as conservative substitutions include substitution from Ala to Ser or Thr, substitution from Arg to Gln, His or Lys, substitution from Asn to Glu, Gln, Lys, His or Asp, Asp to Asn, Glu or Gln, Cys to Ser or Ala, Gln to Asn, Glu, Lys, His, Asp or Arg, Glu to Gly, Asn, Gln, Lys or Asp Substitution, Gly to Pro substitution, His to Asn, Lys, Gln, Arg or Tyr substitution, Ile to Leu, Met, Val or Phe substitution, Leu to Ile, Met, Val or Phe substitution, Substitution from Lys to Asn, Glu, Gln, His or Arg, substitution from Met to Ile, Leu, Val or Phe, substitution from Phe to Trp, Tyr, Met, Ile or Leu, Ser to Thr or Ala Substitution, substitution from Thr to Ser or Ala, substitution from Trp to Phe or Tyr, substitution from Tyr to His, Phe or Trp, and substitution from Val to Met, Ile or Leu. In addition, amino acid substitutions, deletions, insertions, additions, or inversions as described above include naturally occurring mutations (mutants or variants) such as those based on individual differences or species differences in the organism from which the protein is derived. Also included by
また、セルラーゼは、元の機能が維持されている限り、上記セルラーゼのアミノ酸配列全体に対して、例えば、50%以上、65%以上、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質であってもよい。尚、本明細書において、「相同性」(homology)は、「同一性」(identity)を指す。 In addition, as long as the original function is maintained, the cellulase is, for example, 50% or more, 65% or more, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% with respect to the whole amino acid sequence of the cellulase. More preferably, it may be a protein having an amino acid sequence having a homology of 97% or more, particularly preferably 99% or more. In the present specification, “homology” refers to “identity”.
また、セルラーゼは、元の機能が維持されている限り、上記セルラーゼ遺伝子の塩基配列から調製され得るプローブ、例えば同塩基配列の全体または一部に対する相補配列、とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAにコードされるタンパク質であって
もよい。そのようなプローブは、例えば、同塩基配列に基づいて作製したオリゴヌクレオチドをプライマーとし、同塩基配列を含むDNA断片を鋳型とするPCRによって作製することができる。「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され
、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。一例を示せば、相同性が高いDNA
同士、例えば、50%以上、65%以上、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するDNA同士
がハイブリダイズし、それより相同性が低いDNA同士がハイブリダイズしない条件、ある
いは通常のサザンハイブリダイゼーションの洗いの条件である60℃、1×SSC、0.1% SDS
、好ましくは60℃、0.1×SSC、0.1% SDS、より好ましくは68℃、0.1×SSC、0.1% SDSに相当する塩濃度および温度で、1回、好ましくは2〜3回洗浄する条件を挙げることができる。また、例えば、プローブとして、300 bp程度の長さのDNA断片を用いる場合には、
ハイブリダイゼーションの洗いの条件としては、50℃、2×SSC、0.1% SDSが挙げられる
。
Cellulase hybridizes under stringent conditions with a probe that can be prepared from the base sequence of the cellulase gene, for example, a complementary sequence to the whole or a part of the base sequence, as long as the original function is maintained. It may be a protein encoded by DNA. Such a probe can be prepared, for example, by PCR using an oligonucleotide prepared based on the base sequence as a primer and a DNA fragment containing the base sequence as a template. “Stringent conditions” refers to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. For example, DNA with high homology
DNAs having homology of 50% or more, 65% or more, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, further preferably 97% or more, and particularly preferably 99% or more. 60 ° C, 1 x SSC, 0.1% SDS, which is a condition that hybridizes and DNAs with lower homology do not hybridize with each other, or washing conditions for normal Southern hybridization
, Preferably 60 ° C., 0.1 × SSC, 0.1% SDS, more preferably 68 ° C., 0.1 × SSC, 0.1% SDS. be able to. For example, when using a DNA fragment having a length of about 300 bp as a probe,
Hybridization washing conditions include 50 ° C., 2 × SSC, and 0.1% SDS.
また、宿主によってコドンの縮重性が異なるので、セルラーゼ遺伝子は、任意のコドンをそれと等価のコドンに置換したものであってもよい。すなわち、セルラーゼ遺伝子は、コドンの縮重による上記例示したセルラーゼ遺伝子のバリアントであってもよい。例えば、セルラーゼ遺伝子は、使用する宿主のコドン使用頻度に応じて最適なコドンを有するように改変されてよい。 In addition, since the degeneracy of codons varies depending on the host, the cellulase gene may be obtained by replacing any codon with an equivalent codon. That is, the cellulase gene may be a variant of the cellulase gene exemplified above due to codon degeneracy. For example, the cellulase gene may be modified to have an optimal codon depending on the codon usage frequency of the host to be used.
2つの配列間の配列同一性のパーセンテージは、例えば、数学的アルゴリズムを用いて決定できる。このような数学的アルゴリズムの限定されない例としては、Myers 及び Miller (1988) CABIOS 4:11 17のアルゴリズム、Smith et al (1981) Adv. Appl. Math. 2:482の局所ホモロジーアルゴリズム、Needleman及びWunsch (1970) J. Mol. Biol. 48:443 453のホモロジーアライメントアルゴリズム、Pearson及びLipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. 85:2444 2448の類似性を検索する方法、Karlin 及びAltschul (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:5873 5877に記載されているような、改良された、Karlin及びAltschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 872264のアルゴリズムが挙げられる。 The percentage sequence identity between two sequences can be determined, for example, using a mathematical algorithm. Non-limiting examples of such mathematical algorithms include Myers and Miller (1988) CABIOS 4:11 17 algorithm, Smith et al (1981) Adv. Appl. Math. 2: 482 local homology algorithm, Needleman and Wunsch. (1970) J. Mol. Biol. 48: 443 453 homology alignment algorithm, Pearson and Lipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. 85: 2444 A method to search for similarities of 2448, Karlin and Altschul (1993) A modified algorithm of Karlin and Altschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 872264, as described in Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 5873 5877.
これらの数学的アルゴリズムに基づくプログラムを利用して、配列同一性を決定するための配列比較(アラインメント)を行うことができる。プログラムは、適宜、コンピュータにより実行することができる。このようなプログラムとしては、特に限定されないが、PC/GeneプログラムのCLUSTAL(Intelligenetics, Mountain View, Calif.から入手可能)、ALIGNプログラム(Version 2.0)、並びにWisconsin Genetics Software Package, Version 8(Genetics Computer Group (GCG), 575 Science Drive, Madison, Wis., USAから入手可能)のGAP、BESTFIT、BLAST、FASTA、及びTFASTAが挙げられる。これらのプログラムを用いたアライメントは、例えば、初期パラメーターを用いて行うことができる。CLUSTALプログラムについては、HigGlns et al. (1988) Gene 73:237 244 (1988)、HigGlns et al. (1989) CABIOS 5:151 153、Corpet et al. (1988) Nucleic Acids Res. 16:10881 90、Huang et al. (1992) CABIOS 8:155 65、及びPearson et al. (1994) Meth. Mol. Biol. 24:307 331によく記載されている。 A program based on these mathematical algorithms can be used to perform sequence comparison (alignment) to determine sequence identity. The program can be appropriately executed by a computer. Such programs include, but are not limited to, the PC / Gene program CLUSTAL (available from Intelligents, Mountain View, Calif.), The ALIGN program (Version 2.0), and the Wisconsin Genetics Software Package, Version 8 (Genetics Computer Group (GCG), 575 Science Drive, available from Madison, Wis., USA) GAP, BESTFIT, BLAST, FASTA, and TFASTA. Alignment using these programs can be performed using initial parameters, for example. For the CLUSTAL program, HigGlns et al. (1988) Gene 73: 237 244 (1988), HigGlns et al. (1989) CABIOS 5: 151 153, Corpet et al. (1988) Nucleic Acids Res. 16: 10881 90, Huang et al. (1992) CABIOS 8: 155 65 and Pearson et al. (1994) Meth. Mol. Biol. 24: 307 331.
対象のタンパク質をコードするヌクレオチド配列と相同性があるヌクレオチド配列を得るために、具体的には、例えば、BLASTヌクレオチド検索を、BLASTNプログラム、スコア
=100、ワード長=12にて行うことができる。対象のタンパク質と相同性があるアミノ酸
配列を得るために、具体的には、例えば、BLASTタンパク質検索を、BLASTXプログラム、
スコア=50、ワード長=3にて行うことができる。BLASTヌクレオチド検索やBLASTタンパ
ク質検索については、http://www.ncbi.nlm.nih.govを参照されたい。また、比較を目的
としてギャップを加えたアライメントを得るために、Gapped BLAST(BLAST 2.0)を利用
できる。また、PSI-BLAST (BLAST 2.0)を、配列間の離間した関係を検出する反復検索を
行うのに利用できる。Gapped BLASTおよびPSI-BLASTについては、Altschul et al. (1997) Nucleic Acids Res. 25:3389を参照されたい。BLAST、Gapped BLAST、またはPSI-BLASTを利用する場合、例えば、各プログラム(例えば、ヌクレオチド配列に対してBLASTN、ア
ミノ酸配列に対してBLASTX)の初期パラメーターが用いられ得る。アライメントは、手動にて行われてもよい。
In order to obtain a nucleotide sequence having homology with the nucleotide sequence encoding the protein of interest, specifically, for example, a BLAST nucleotide search can be performed with the BLASTN program, score = 100, word length = 12. In order to obtain an amino acid sequence having homology with the protein of interest, specifically, for example, BLAST protein search, BLASTX program,
This can be done with score = 50 and word length = 3. Please refer to http://www.ncbi.nlm.nih.gov for BLAST nucleotide search and BLAST protein search. In addition, Gapped BLAST (BLAST 2.0) can be used to obtain an alignment with a gap added for the purpose of comparison. PSI-BLAST (BLAST 2.0) can also be used to perform iterative searches that detect distant relationships between sequences. For Gapped BLAST and PSI-BLAST, see Altschul et al. (1997) Nucleic Acids Res. 25: 3389. When utilizing BLAST, Gapped BLAST, or PSI-BLAST, for example, the initial parameters of each program (eg, BLASTN for nucleotide sequences, BLASTX for amino acid sequences) can be used. The alignment may be performed manually.
2つの配列間の配列同一性は、2つの配列を最大一致となるように整列したときに2つの配列間で一致する残基の比率として算出される。 Sequence identity between two sequences is calculated as the percentage of residues that match between the two sequences when the two sequences are aligned for maximum matching.
<1−2>キシラナーゼ
「キシラナーゼ」とは、キシランの分解に関与する酵素の総称である。「キシラナーゼ」とは、具体的には、キシラン中のβ−1,4結合を加水分解する反応を触媒する活性を有するタンパク質という(EC 3.2.1.8)。同活性を「キシラナーゼ活性」ともいう。キシラナーゼ活性は、例えば、公知の手法により測定することができる。キシラナーゼ活性は、例えば、キシランを基質として酵素反応を行い、生成する還元糖量を指標として、決定することができる。
<1-2> Xylanase “Xylanase” is a general term for enzymes involved in the degradation of xylan. Specifically, “xylanase” refers to a protein having an activity of catalyzing a reaction of hydrolyzing β-1,4 bonds in xylan (EC 3.2.1.8). This activity is also referred to as “xylanase activity”. Xylanase activity can be measured, for example, by a known method. The xylanase activity can be determined, for example, by performing an enzymatic reaction using xylan as a substrate and using the amount of reducing sugar produced as an index.
キメラ酵素を特定するために参照できるキシラナーゼは、CBMを有する限り、特に制限されない。 The xylanase that can be referred to for specifying the chimeric enzyme is not particularly limited as long as it has CBM.
キシラナーゼとしては、例えば、グリコシドハイドロラーゼのファミリー3, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 16, 26, 30, 43, 44, 51, 62, または98に分類されるものが挙げられる(http://www.cazy.org/)。 Examples of xylanases include those classified into glycoside hydrolase families 3, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 16, 26, 30, 43, 44, 51, 62, or 98 ( http://www.cazy.org/).
キシラナーゼとしては、例えば、真菌や細菌のキシラナーゼが挙げられる。真菌のキシラナーゼとしては、例えば、Trichoderma reesei等のTrichoderma属真菌、Talaromyces cellulolyticus(旧名:Acremonium cellulolyticus)等のTalaromyces(Acremonium)属
真菌、Phanerochaete chrysosporium等のPhanerochaete属真菌のキシラナーゼが挙げられる。細菌のキシラナーゼとしては、例えば、Ruminiclostridium thermocellum(旧名:Clostridium thermocellum)等のRuminiclostridium(Clostridium)属細菌のキシラナーゼが挙げられる。キシラナーゼとして、具体的には、例えば、Xyl10A(Xyn10Aともいう)が挙げられる。Xyl10Aは、例えば、Talaromyces cellulolyticus等の真菌に見出され得る。各種キシラナーゼのアミノ酸配列およびそれらをコードする遺伝子の塩基配列は、例えば、NCBI等の公開データベースから取得できる。Talaromyces cellulolyticusのXyl10Aのアミノ酸配列を配列番号16に示す。配列番号16に示すアミノ酸配列中、1位〜19位のアミノ酸配列がシグナルペプチド、20位〜335位のアミノ酸配列が触媒ドメイン、336位〜372位のアミノ酸配列がリンカー領域、375位〜403位のアミノ酸配列がCBMに相当する。また、Talaromyces cellulolyticusのXyl10Aをコードする遺伝子のcDNAの塩基配列を、配列番号32に示す。
Examples of xylanases include fungal and bacterial xylanases. Examples of fungal xylanases include Trichoderma fungi such as Trichoderma reesei, Talaromyces (Acremonium) fungi such as Talaromyces cellulolyticus (former name: Acremonium cellulolyticus), and Phanerochaete fungi xylanases such as Phanerochaete chrysosporium. Examples of bacterial xylanases include xylanases of bacteria belonging to the genus Ruminiclostridium (Clostridium) such as Ruminiclostridium thermocellum (former name: Clostridium thermocellum). Specific examples of the xylanase include Xyl10A (also referred to as Xyn10A). Xyl10A can be found in fungi such as Talaromyces cellulolyticus. The amino acid sequences of various xylanases and the base sequences of genes encoding them can be obtained from public databases such as NCBI. The amino acid sequence of Xal10A of Talaromyces cellulolyticus is shown in SEQ ID NO: 16. In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 16, the amino acid sequence at positions 1 to 19 is the signal peptide, the amino acid sequence at positions 20 to 335 is the catalytic domain, the amino acid sequence at positions 336 to 372 is the linker region, and positions 375 to 403. The amino acid sequence corresponds to CBM. In addition, the nucleotide sequence of cDNA of the gene encoding Xal10A of Talaromyces cellulolyticus is shown in SEQ ID NO: 32.
すなわち、キシラナーゼは、例えば、配列番号16に示すアミノ酸配列またはその他上記データベースや文献に開示されたキシラナーゼのアミノ酸配列を有するタンパク質であってよい。同様に、キシラナーゼをコードする遺伝子(「キシラナーゼ遺伝子」ともいう)は、例えば、配列番号32に示す塩基配列またはその他上記データベースや文献に開示されたキシラナーゼ遺伝子の塩基配列もしくはそのcDNAの塩基配列を有する遺伝子であってよい。キシラナーゼは、上記例示したキシラナーゼ(例えば、配列番号16に示すアミノ酸配列またはその他上記データベースや文献に開示されたキシラナーゼのアミノ酸配列を有するタンパク質)の保存的バリアントであってもよい。同様に、キシラナーゼ遺伝子は、上記例示したキシラナーゼ遺伝子(例えば、配列番号32に示す塩基配列またはその他上記データベースや文献に開示されたキシラナーゼ遺伝子の塩基配列もしくはそのcDNAの塩基配列を有する遺伝子)の保存的バリアントであってもよい。キシラナーゼおよびキシラナーゼ遺伝子の保存的バリアントについては、セルラーゼおよびセルラーゼ遺伝子の保存的バリアントについての記載を準用できる。なお、「元の機能が維持されて
いる」とは、キシラナーゼにあっては、タンパク質のバリアントが、キシラナーゼ活性を有することをいう。
That is, the xylanase may be, for example, a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 16 or the amino acid sequence of xylanase disclosed in the above database or literature. Similarly, a gene encoding xylanase (also referred to as “xylanase gene”) has, for example, the base sequence shown in SEQ ID NO: 32, the base sequence of the xylanase gene disclosed in the above database or literature, or the base sequence of its cDNA. It can be a gene. The xylanase may be a conservative variant of the xylanase exemplified above (for example, a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 16 or other amino acid sequence of xylanase disclosed in the above database or literature). Similarly, the xylanase gene is a conservative of the above-exemplified xylanase gene (for example, the gene having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 32 or the nucleotide sequence of the xylanase gene disclosed in the above database or literature or the nucleotide sequence of its cDNA). It may be a variant. Regarding the xylanase and the conservative variant of the xylanase gene, the description of the cellulase and the conservative variant of the cellulase gene can be applied mutatis mutandis. “The original function is maintained” means that, in the case of xylanase, a protein variant has xylanase activity.
<1−3>キメラ酵素
キメラ酵素は、キシラナーゼのCBMを有し、且つ、セルラーゼ活性を有するように構成される。キメラ酵素は、キシラナーゼのCBMを有すること以外は、例えば、上記例示したセルラーゼもしくはその保存的バリアントと同一のアミノ酸配列またはその一部を有するタンパク質であってよい。「アミノ酸配列の一部」は、キメラ酵素が所望のセルラーゼ活性を有する限り、特に制限されない。「アミノ酸配列の一部」としては、セルラーゼの触媒ドメイン(catalytic domain)が挙げられる。すなわち、キメラ酵素は、セルラーゼの触媒ドメインを有していてよい。すなわち、キメラ酵素は、具体的には、キシラナーゼのCBMとセルラーゼの触媒ドメインを有するタンパク質であってよい。キメラ酵素は、セルラーゼの触媒ドメインを有することによりセルラーゼ活性を有し得る。
<1-3> Chimeric Enzyme The chimeric enzyme has a xylanase CBM and is configured to have cellulase activity. The chimeric enzyme may be, for example, a protein having the same amino acid sequence as the cellulase exemplified above or a conservative variant thereof, or a part thereof, except that it has a xylanase CBM. The “part of the amino acid sequence” is not particularly limited as long as the chimeric enzyme has a desired cellulase activity. “Part of the amino acid sequence” includes a catalytic domain of cellulase. That is, the chimeric enzyme may have a cellulase catalytic domain. That is, the chimeric enzyme may specifically be a protein having a xylanase CBM and a cellulase catalytic domain. A chimeric enzyme may have cellulase activity by having a catalytic domain of cellulase.
セルラーゼの触媒ドメインとしては、上記例示したセルラーゼの触媒ドメインが挙げられる。セルラーゼの触媒ドメインとして、具体的には、例えば、配列番号11の25位〜601位のアミノ酸配列が挙げられる。すなわち、セルラーゼの触媒ドメインは、例えば、配列番号11の25位〜601位のアミノ酸配列を有するものであってよい。また、セルラーゼの触媒ドメインとしては、上記例示したセルラーゼの触媒ドメイン(例えば、配列番号11の25位〜601位のアミノ酸配列)の保存的バリアントも挙げられる。すなわち、「セルラーゼの触媒ドメイン」という用語は、天然のセルラーゼが有する触媒ドメインに限られず、それらの保存的バリアントも包含する。セルラーゼの触媒ドメインの保存的バリアントについては、セルラーゼの保存的バリアントについての記載を準用できる。セルラーゼの触媒ドメインは、例えば、上記例示したセルラーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列において、1若しくは数個の位置での1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、または付加されたアミノ酸配列を有するものであってもよい。また、セルラーゼの触媒ドメインは、例えば、上記例示したセルラーゼの触媒ドメインのアミノ酸配列全体に対して、50%以上、65%以上、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有するものであってもよい。なお、「元の機能が維持されている」とは、セルラーゼの触媒ドメインにあっては、同ドメインのバリアントがセルラーゼ活性を有することであってよく、具体的には、同ドメインを有するキメラ酵素がセルラーゼ活性を有することであってよい。 Examples of the cellulase catalytic domain include the cellulase catalytic domain exemplified above. Specific examples of the cellulase catalytic domain include the amino acid sequence at positions 25 to 601 in SEQ ID NO: 11. That is, the catalytic domain of cellulase may have, for example, the amino acid sequence from position 25 to position 601 of SEQ ID NO: 11. Examples of the cellulase catalytic domain also include conservative variants of the cellulase catalytic domain exemplified above (for example, the amino acid sequence at positions 25 to 601 of SEQ ID NO: 11). That is, the term “cellulase catalytic domain” is not limited to the catalytic domain of natural cellulases, but also includes conservative variants thereof. Regarding the conservative variant of the catalytic domain of cellulase, the description of the conservative variant of cellulase can be applied mutatis mutandis. The cellulase catalytic domain has, for example, an amino acid sequence in which one or several amino acids at one or several positions are substituted, deleted, inserted, or added in the amino acid sequence of the cellulase catalytic domain exemplified above. It may be a thing. The cellulase catalytic domain is, for example, 50% or more, 65% or more, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, based on the entire amino acid sequence of the cellulase catalytic domain exemplified above. More preferably, it may have an amino acid sequence having an identity of 97% or more, particularly preferably 99% or more. “The original function is maintained” means that, in the cellulase catalytic domain, a variant of the domain may have cellulase activity, specifically, a chimeric enzyme having the domain. May have cellulase activity.
キシラナーゼのCBMとしては、例えば、CBMのファミリー1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 13, 15, 22, 35, 36, 37, 49, 59, 60, 64, または72に分類されるものが挙げら
れる(http://www.cazy.org/)。キシラナーゼのCBMとしては、特に、CBMのファミリー1に分類されるもの(CBM1)が挙げられる。真菌のキシラナーゼのCBMの多く
は、CBM1である。例えば、Xyl10AのCBMは、CBM1であり得る。キシラナーゼのCBMとしては、上記例示したキシラナーゼのCBMが挙げられる。キシラナーゼのCBMとして、具体的には、例えば、配列番号16の375位〜403位のアミノ酸配列が挙げられる。すなわち、キシラナーゼのCBMは、例えば、配列番号16の375位〜403位のアミノ酸配列を有するものであってよい。また、キシラナーゼのCBMとしては、上記例示したキシラナーゼのCBM(例えば、配列番号16の375位〜403位のアミノ酸配列)の保存的バリアントも挙げられる。すなわち、「キシラナーゼのCBM」という用語は、天然のキシラナーゼが有するCBMに限られず、その保存的バリアントも包含する。キシラナーゼのCBMの保存的バリアントについては、セルラーゼの保存的バリアントについての記載を準用できる。キシラナーゼのCBMは、例えば、上記例示したキシラナーゼのCBMのアミノ酸配列において、1若しくは数個の位置での1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、または付加されたアミノ酸配列を有するものであってもよ
い。また、キシラナーゼのCBMは、例えば、上記例示したキシラナーゼのCBMのアミノ酸配列全体に対して、50%以上、65%以上、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有するものであってもよい。なお、「元の機能が維持されている」とは、キシラナーゼのCBMにあっては、同モジュールのバリアントがセルロース系基質に対する結合能を有することであってよく、具体的には、同モジュールを有するキメラ酵素がセルロース系基質に対する結合能を有することであってよい。また、キシラナーゼのCBMは、元のセルラーゼの固有(native)のCBMと比較して、セルロース系基質に対する高い結合能を有していてよい。「元のセルラーゼ」とは、キメラ酵素が由来するセルラーゼをいい、より具体的には、キメラ酵素に含まれるセルラーゼの触媒ドメインが由来するセルラーゼであってよい。セルロース系基質に対する結合能の有無および程度は、CBMを有するタンパク質をセルロース系基質と反応させ、反応前後での反応液上清中のタンパク質の活性の変化の有無および程度を指標として、決定することができる。セルロース系基質に対する結合能の有無および程度は、具体的には、実施例に記載の手法により決定することができる。セルロース系基質に対する結合能の評価に用いることのできるセルロース系基質としては、非水溶性のセルロース系基質が挙げられ、具体的には、例えば、微結晶セルロース(アビセル)、ろ紙、稲わら、サトウキビバガスが挙げられる。
Examples of xylanase CBMs include CBM family 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 13, 15, 22, 35, 36, 37, 49, 59, 60, 64, or Those classified into 72 are listed (http://www.cazy.org/). Examples of the xylanase CBM include those classified into CBM family 1 (CBM1). Many of the fungal xylanase CBMs are CBM1. For example, the Cyl of Xyl10A can be CBM1. Examples of the xylanase CBM include the xylanase CBMs exemplified above. Specific examples of the xylanase CBM include the amino acid sequence at positions 375 to 403 of SEQ ID NO: 16. That is, the xylanase CBM may have, for example, the amino acid sequence of positions 375 to 403 of SEQ ID NO: 16. Examples of the xylanase CBM include conservative variants of the above-exemplified xylanase CBM (for example, the amino acid sequence at positions 375 to 403 of SEQ ID NO: 16). That is, the term “xylanase CBM” is not limited to the CBM of natural xylanase, but also includes conservative variants thereof. Regarding the conservative variant of CBM of xylanase, the description of the conservative variant of cellulase can be applied mutatis mutandis. The xylanase CBM has, for example, an amino acid sequence in which one or several amino acids at one or several positions are substituted, deleted, inserted or added in the amino acid sequence of the xylanase CBM exemplified above. There may be. The xylanase CBM is, for example, 50% or more, 65% or more, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and more preferably, with respect to the entire amino acid sequence of the xylanase CBM exemplified above. May have an amino acid sequence having an identity of 97% or more, particularly preferably 99% or more. In addition, in the xylanase CBM, “the original function is maintained” may mean that the variant of the module has a binding ability to a cellulosic substrate. It may be that the chimeric enzyme has a binding ability to a cellulosic substrate. Further, the xylanase CBM may have a higher binding ability to the cellulosic substrate as compared to the native CBM of the original cellulase. “Original cellulase” refers to a cellulase from which a chimeric enzyme is derived, and more specifically, may be a cellulase from which the catalytic domain of cellulase contained in the chimeric enzyme is derived. The presence and extent of the binding ability to the cellulosic substrate is determined by reacting the protein having CBM with the cellulosic substrate and using the presence or absence and the extent of the change in the activity of the protein in the reaction supernatant before and after the reaction as an index. Can do. Specifically, the presence or absence and the degree of binding ability to the cellulosic substrate can be determined by the technique described in the Examples. Examples of the cellulose substrate that can be used for the evaluation of the binding ability to the cellulose substrate include water-insoluble cellulose substrates. Specifically, for example, microcrystalline cellulose (Avicel), filter paper, rice straw, sugar cane. Bagasse is mentioned.
キメラ酵素は、キシラナーゼのCBMを、1個のみ有していてもよく、2個またはそれ以上有していてもよい。キメラ酵素に含まれるキシラナーゼのCBMの個数は、例えば、1個以上、2個以上、または3個以上であってもよく、4個以下、3個以下、または2個以下であってもよく、それらの矛盾しない組み合わせであってもよい。キメラ酵素に含まれるキシラナーゼのCBMの個数は、好ましくは1個〜2個であってよく、より好ましくは1個であってよい。キメラ酵素がキシラナーゼのCBMを2個またはそれ以上有する場合、それらCBMの構造はそれぞれ独立に設定できる。 The chimeric enzyme may have only one xylanase CBM, or may have two or more. The number of CBM of xylanase contained in the chimeric enzyme may be, for example, 1 or more, 2 or more, or 3 or more, 4 or less, 3 or less, or 2 or less, They may be a combination that does not contradict them. The number of CBMs of the xylanase contained in the chimeric enzyme may be preferably 1 to 2, more preferably 1. When the chimeric enzyme has two or more xylanase CBMs, the structures of these CBMs can be set independently.
キメラ酵素におけるキシラナーゼのCBMの位置は、キメラ酵素の機能を損なわない限り特に制限されない。キメラ酵素におけるキシラナーゼのCBMの位置は、セルラーゼの触媒ドメインの外側であってもよく、セルラーゼの触媒ドメインの内側であってもよい。すなわち、キメラ酵素において、キシラナーゼのCBMは、例えば、セルラーゼの触媒ドメインよりもN末側に存在していてもよく、具体的には、N末端に存在していてもよい。なお、キメラ酵素がシグナルペプチドを有する場合、キメラ酵素において、キシラナーゼのCBMは、例えば、シグナルペプチドとセルラーゼの触媒ドメインとの間に存在していてもよい。また、キメラ酵素において、キシラナーゼのCBMは、例えば、セルラーゼの触媒ドメインよりもC末側に存在していてもよく、具体的には、C末端に存在していてもよい。また、キメラ酵素において、キシラナーゼのCBMは、例えば、セルラーゼの触媒ドメインの内部に存在していてもよい。言い換えると、本発明のタンパク質が有するセルラーゼの触媒ドメインは、キシラナーゼのCBMが挿入されたセルラーゼの触媒ドメインであってもよい。キメラ酵素がキシラナーゼのCBMを2個またはそれ以上有する場合、キメラ酵素におけるそれらCBMの位置はそれぞれ独立に設定できる。例えば、それらCBMはキメラ酵素においてタンデムに並んでいてもよく、そうでなくてもよい。 The position of the xylanase CBM in the chimeric enzyme is not particularly limited as long as the function of the chimeric enzyme is not impaired. The position of the CBM of the xylanase in the chimeric enzyme may be outside the cellulase catalytic domain or inside the cellulase catalytic domain. That is, in the chimeric enzyme, the xylanase CBM may be present on the N-terminal side of the cellulase catalytic domain, and specifically, may be present on the N-terminus. When the chimeric enzyme has a signal peptide, the xylanase CBM may exist, for example, between the signal peptide and the catalytic domain of cellulase in the chimeric enzyme. In the chimeric enzyme, the CBM of xylanase may be present on the C-terminal side of the cellulase catalytic domain, and specifically may be present on the C-terminus. In the chimeric enzyme, the xylanase CBM may be present, for example, inside the catalytic domain of cellulase. In other words, the cellulase catalytic domain of the protein of the present invention may be a cellulase catalytic domain into which a xylanase CBM is inserted. When the chimeric enzyme has two or more xylanase CBMs, the positions of the CBMs in the chimeric enzyme can be set independently. For example, the CBMs may or may not be in tandem in the chimeric enzyme.
キメラ酵素は、キシラナーゼのCBM以外のCBMを有していてもよく、有していなくてもよい。キシラナーゼのCBM以外のCBMとしては、例えば、元のセルラーゼの固有のCBM等の、キシラナーゼ以外の糖質加水分解酵素のCBMや、それらのバリアントが挙げられる。バリアントについては、セルラーゼの保存的バリアントについての記載を準用できる。すなわち、元のセルラーゼが固有のCBMを有する場合、キメラ酵素は、例えば、元のセルラーゼの固有のCBMに加えて、または代えて、キシラナーゼのCBMを有していてよい。 The chimeric enzyme may or may not have a CBM other than the xylanase CBM. Examples of CBMs other than xylanase CBMs include CBMs of carbohydrate hydrolases other than xylanase, such as CBM inherent to the original cellulase, and variants thereof. Regarding variants, the description of conservative variants of cellulase can be applied mutatis mutandis. That is, if the original cellulase has a unique CBM, the chimeric enzyme may have, for example, a xylanase CBM in addition to or in place of the original cellulase's unique CBM.
キメラ酵素は、キシラナーゼのCBMを有することにより、キシラナーゼのCBMを有さない場合と比較して、セルロース系基質に対する結合能が向上する。「キシラナーゼのCBMを有さない場合」としては、CBMを全く有さない場合や元のセルラーゼの固有のCBMのみを有する場合が挙げられる。すなわち、キメラ酵素は、例えば、元のセルラーゼの固有のCBMに代えてキシラナーゼのCBMを有することにより、セルロース系基質に対する結合能が向上してよい。 By having the xylanase CBM, the chimeric enzyme improves the binding ability to the cellulosic substrate as compared to the case where the xylanase CBM is not present. Examples of “without xylanase CBM” include a case without CBM at all or a case with only CBM unique to the original cellulase. That is, the chimeric enzyme may have improved binding ability to a cellulosic substrate, for example, by having a xylanase CBM instead of the original CBM of the cellulase.
キメラ酵素において、キシラナーゼのCBMとそれ以外の領域(例えばセルラーゼの触媒ドメイン)とは、直接連結されていてもよく、そうでなくてもよい。キメラ酵素において、キシラナーゼのCBMとそれ以外の領域とは、例えば、リンカー領域(単に「リンカー」ともいう)を介して連結されていてもよい。すなわち、キメラ酵素は、リンカー領域を有していてよい。具体的には、キメラ酵素は、キシラナーゼのCBMとそれ以外の領域との間にリンカー領域を有していてよい。より具体的には、キメラ酵素は、キシラナーゼのCBMとセルラーゼの触媒ドメインとの間にリンカー領域を有していてもよい。リンカー領域は、キメラ酵素の機能を損なわない限り、特に制限されない。リンカー領域としては、セルラーゼの触媒ドメインにもCBMにも該当しないアミノ酸配列が挙げられる。また、リンカー領域としては、シグナルペプチドにも、糖質加水分解酵素の触媒ドメインにも、フィブロネクチンIII型様ドメインにも、CBMにも該当しないアミノ酸配列が挙げ
られる。また、リンカー領域としては、セルラーゼやキシラナーゼ等の糖質加水分解酵素における触媒ドメインとCBMの間のアミノ酸配列、セルラーゼやキシラナーゼ等の糖質加水分解酵素におけるフィブロネクチンIII型様ドメインとCBMの間のアミノ酸配列、
それらの部分配列、およびそれらのバリアントが挙げられる。バリアントについては、セルラーゼの保存的バリアントについての記載を準用できる。例えば、元のセルラーゼが固有のリンカー領域を有する場合、当該固有のリンカー領域を、そのまま、あるいは適宜改変して用いてもよい。例えば、元のセルラーゼの固有のリンカー領域の一部を欠損させ、残部をリンカー領域として用いてもよい。また、例えば、元のセルラーゼの固有のリンカー領域の一部または全部を、キシラナーゼ等の他の糖質加水分解酵素のリンカー領域の一部または全部で置換して用いてもよい。糖質加水分解酵素のリンカー領域として、具体的には、例えば、配列番号11の732位〜776位のアミノ酸配列や配列番号16の336位〜372位のアミノ酸配列が挙げられる。リンカー領域の長さは、特に制限されないが、例えば、10残基以上、20残基以上、30残基以上、40残基以上、または50残基以上であってもよく、200残基以下、150残基以下、100残基以下、80残基以下、60残基以下、または40残基以下であってもよく、それらの矛盾しない組み合わせであってもよい。リンカー領域の長さは、例えば、20〜60残基であってもよい。
In the chimeric enzyme, the CBM of xylanase and the other region (for example, the catalytic domain of cellulase) may or may not be directly linked. In the chimeric enzyme, the CBM of xylanase and the other region may be linked via, for example, a linker region (also simply referred to as “linker”). That is, the chimeric enzyme may have a linker region. Specifically, the chimeric enzyme may have a linker region between the xylanase CBM and other regions. More specifically, the chimeric enzyme may have a linker region between the xylanase CBM and the cellulase catalytic domain. The linker region is not particularly limited as long as the function of the chimeric enzyme is not impaired. Examples of the linker region include amino acid sequences that do not correspond to the catalytic domain of cellulase or CBM. In addition, examples of the linker region include amino acid sequences that do not correspond to the signal peptide, the catalytic domain of carbohydrate hydrolase, the fibronectin type III-like domain, or CBM. The linker region includes an amino acid sequence between a catalytic domain and a CBM in a carbohydrate hydrolase such as cellulase or xylanase, and an amino acid between a fibronectin type III-like domain and a CBM in a carbohydrate hydrolase such as cellulase or xylanase. Array,
Their partial sequences and their variants are mentioned. Regarding variants, the description of conservative variants of cellulase can be applied mutatis mutandis. For example, when the original cellulase has a unique linker region, the unique linker region may be used as it is or after being appropriately modified. For example, a part of the intrinsic linker region of the original cellulase may be deleted, and the remainder may be used as the linker region. Further, for example, a part or all of the intrinsic linker region of the original cellulase may be substituted with part or all of the linker region of another carbohydrate hydrolase such as xylanase. Specific examples of the linker region of the carbohydrate hydrolase include the amino acid sequence at positions 732 to 776 in SEQ ID NO: 11 and the amino acid sequence at positions 336 to 372 in SEQ ID NO: 16. The length of the linker region is not particularly limited, and may be, for example, 10 residues or more, 20 residues or more, 30 residues or more, 40 residues or more, 50 residues or more, 200 residues or less, It may be 150 residues or less, 100 residues or less, 80 residues or less, 60 residues or less, or 40 residues or less, or a non-conflicting combination thereof. The length of the linker region may be, for example, 20 to 60 residues.
キメラ酵素は、キメラ酵素の機能を損なわない限り、その他の任意の領域を有していてよい。その他の領域は、セルラーゼやキシラナーゼ等の糖質加水分解酵素に見出される領域であってもよく、そうでなくてもよい。その他の領域としては、例えば、シグナルペプチド(シグナル配列ともいう)、フィブロネクチンIII型様ドメイン、ペプチドタグ、プ
ロテアーゼの認識配列が挙げられる。
The chimeric enzyme may have any other region as long as the function of the chimeric enzyme is not impaired. The other region may or may not be a region found in a carbohydrate hydrolase such as cellulase or xylanase. Examples of other regions include a signal peptide (also referred to as a signal sequence), a fibronectin type III-like domain, a peptide tag, and a protease recognition sequence.
シグナルペプチドは、キメラ酵素を発現させる宿主で機能するものであれば、特に制限されない。シグナルペプチドとしては、セルラーゼやキシラナーゼ等の糖質加水分解酵素のシグナルペプチドやそれらのバリアントが挙げられる。バリアントについては、セルラーゼの保存的バリアントについての記載を準用できる。例えば、元のセルラーゼが固有のシグナルペプチドを有する場合、当該固有のシグナルペプチドを、そのまま、あるいは適宜改変して用いてもよい。糖質加水分解酵素のシグナルペプチドとして、具体的には、例えば、配列番号11の1位〜18位のアミノ酸配列や配列番号16の1位〜19位のアミノ酸配列が挙げられる。また、コリネ型細菌等の細菌で機能するシグナルペプチドとしては、Sec系分泌経路で認識されるシグナルペプチドやTat系分泌経路で認識されるシグナル
ペプチドが挙げられる。Tat系分泌経路で認識されるシグナルペプチドとして、具体的に
は、E. coliのTorAシグナル配列、E. coliのSufIシグナル配列、Bacillus subtilisのPhoDシグナル配列、Bacillus subtilisのLipAシグナル配列、Arthrobacter globiformisのIMDシグナル配列が挙げられる(WO2013/118544)。キメラ酵素において、シグナルペプチドはN末端に存在していてよい。シグナルペプチドは、例えば、キメラ酵素の分泌生産に利用できる。シグナルペプチドを利用してキメラ酵素を分泌生産する場合、通常、分泌時にシグナルペプチドが切断され、シグナルペプチドを有さないキメラ酵素が菌体外に分泌され得る。すなわち、「キメラ酵素がシグナルペプチドを有する」とは、キメラ酵素がシグナルペプチドを有する形態で発現することを意味し、キメラ酵素の成熟タンパク質がシグナルペプチドを有するかは問わないものとする。
The signal peptide is not particularly limited as long as it functions in a host that expresses the chimeric enzyme. Examples of the signal peptide include signal peptides of carbohydrate hydrolases such as cellulase and xylanase, and variants thereof. Regarding variants, the description of conservative variants of cellulase can be applied mutatis mutandis. For example, when the original cellulase has a specific signal peptide, the specific signal peptide may be used as it is or after being appropriately modified. Specific examples of the carbohydrate hydrolase signal peptide include the amino acid sequence at positions 1 to 18 in SEQ ID NO: 11 and the amino acid sequence at positions 1 to 19 in SEQ ID NO: 16. Examples of signal peptides that function in bacteria such as coryneform bacteria include signal peptides recognized by the Sec-type secretory pathway and signal peptides recognized by the Tat-type secretory pathway. Specific examples of signal peptides recognized by the Tat secretion pathway include E. coli TorA signal sequence, E. coli SufI signal sequence, Bacillus subtilis PhoD signal sequence, Bacillus subtilis LipA signal sequence, Arthrobacter globiformis An IMD signal sequence is mentioned (WO2013 / 118544). In the chimeric enzyme, the signal peptide may be present at the N-terminus. The signal peptide can be used for secretory production of a chimeric enzyme, for example. When a chimeric enzyme is secreted and produced using a signal peptide, the signal peptide is usually cleaved during secretion, and a chimeric enzyme that does not have a signal peptide can be secreted outside the cell. That is, “a chimeric enzyme has a signal peptide” means that the chimeric enzyme is expressed in a form having a signal peptide, and it does not matter whether the mature protein of the chimeric enzyme has a signal peptide.
フィブロネクチンIII型様ドメインとしては、セルラーゼやキシラナーゼ等の糖質加水
分解酵素のフィブロネクチンIII型様ドメインやそれらのバリアントが挙げられる。バリ
アントについては、セルラーゼの保存的バリアントについての記載を準用できる。糖質加水分解酵素のフィブロネクチンIII型様ドメインとして、具体的には、例えば、配列番号
11の651位〜721位のアミノ酸配列が挙げられる。キメラ酵素におけるフィブロネクチンIII型様ドメインの位置は特に制限されない。キメラ酵素において、フィブロネク
チンIII型様ドメインは、例えば、セルラーゼの触媒ドメインよりもN末側に存在してい
てもよく、C末側に存在していてもよい。また、キメラ酵素において、フィブロネクチンIII型様ドメインは、例えば、セルラーゼの触媒ドメインの内部に存在していてもよい。
例えば、セルラーゼの触媒ドメインとそのC末側のフィブロネクチンIII型様ドメインを
含むアミノ酸配列として、配列番号11の25位〜721位のアミノ酸配列が挙げられる。すなわち、キメラ酵素は、例えば、配列番号11の25位〜721位のアミノ酸配列またはそのバリアントを含んでいてもよい。
Examples of fibronectin type III-like domains include fibronectin type III-like domains of carbohydrate hydrolases such as cellulase and xylanase, and variants thereof. Regarding variants, the description of conservative variants of cellulase can be applied mutatis mutandis. Specific examples of the fibronectin type III-like domain of saccharide hydrolase include, for example, the amino acid sequence at positions 651 to 721 of SEQ ID NO: 11. The position of the fibronectin type III-like domain in the chimeric enzyme is not particularly limited. In the chimeric enzyme, the fibronectin type III-like domain may be present, for example, on the N-terminal side or the C-terminal side of the catalytic domain of cellulase. In the chimeric enzyme, the fibronectin type III-like domain may be present, for example, inside the catalytic domain of cellulase.
For example, the amino acid sequence including the catalytic domain of cellulase and the fibronectin type III-like domain on the C-terminal side thereof includes the amino acid sequence at positions 25 to 721 of SEQ ID NO: 11. That is, the chimeric enzyme may include, for example, the amino acid sequence at positions 25 to 721 of SEQ ID NO: 11 or a variant thereof.
ペプチドタグとして、具体的には、Hisタグ、FLAGタグ、GSTタグ、Mycタグ、MBP(maltose binding protein)、CBP(cellulose binding protein)、TRX(Thioredoxin)、GFP(green fluorescent protein)、HRP(horseradish peroxidase)、ALP(Alkaline Phosphatase)、抗体のFc領域が挙げられる。Hisタグとしては、6xHisタグが挙げられる。ペ
プチドタグは、例えば、発現したキメラ酵素の検出や精製に利用できる。
Specific peptide tags include His tags, FLAG tags, GST tags, Myc tags, MBP (maltose binding protein), CBP (cellulose binding protein), TRX (Thioredoxin), GFP (green fluorescent protein), HRP (horseradish) peroxidase), ALP (Alkaline Phosphatase), and antibody Fc region. An example of a His tag is a 6xHis tag. The peptide tag can be used, for example, for detection and purification of the expressed chimeric enzyme.
プロテアーゼの認識配列として、具体的には、Factor Xaプロテアーゼの認識配列やproTEVプロテアーゼの認識配列が挙げられる。プロテアーゼの認識配列は、例えば、発現し
たキメラ酵素の切断に利用できる。具体的には、例えば、キメラ酵素をペプチドタグとの融合タンパク質として発現させる場合、キメラ酵素とペプチドタグの連結部にプロテアーゼの認識配列を導入することにより、発現したキメラ酵素からプロテアーゼを利用してペプチドタグを切断し、ペプチドタグを有さないキメラ酵素を得ることができる。
Specific examples of protease recognition sequences include Factor Xa protease recognition sequences and proTEV protease recognition sequences. A protease recognition sequence can be used, for example, to cleave the expressed chimeric enzyme. Specifically, for example, when a chimeric enzyme is expressed as a fusion protein with a peptide tag, a protease recognition sequence is introduced into the junction between the chimeric enzyme and the peptide tag, so that the protease can be used from the expressed chimeric enzyme. By cleaving the peptide tag, a chimeric enzyme having no peptide tag can be obtained.
キメラ酵素の構成要素(例えば、キシラナーゼのCBM、セルラーゼの触媒ドメイン、リンカー領域、およびその他の領域)は、同一の生物に由来するものであってもよく、そうでなくてもよい。例えば、キシラナーゼのCBMとセルラーゼの触媒ドメインは、同一の生物に由来するものであってもよく、異なる生物に由来するものであってもよい。 The components of the chimeric enzyme (eg, xylanase CBM, cellulase catalytic domain, linker region, and other regions) may or may not be derived from the same organism. For example, the CBM of xylanase and the catalytic domain of cellulase may be derived from the same organism or may be derived from different organisms.
キメラ酵素として、具体的には、例えば、実施例で用いたBgl3A-10LCやBgl3A-10C、お
よびそれらの保存的バリアントが挙げられる。Bgl3A-10LCおよびBgl3A-10Cのアミノ酸配
列を、それぞれ、配列番号34および36に示す。また、Bgl3A-10LCおよびBgl3A-10Cを
コードする遺伝子の塩基配列の一例を、それぞれ、配列番号33および35に示す。すなわち、キメラ酵素は、例えば、配列番号34もしくは36のアミノ酸配列、またはその保存的バリアントのアミノ酸配列を有していてよい。キメラ酵素の保存的バリアントについては、セルラーゼの保存的バリアントについての記載を準用できる。
Specific examples of the chimeric enzyme include Bgl3A-10LC and Bgl3A-10C used in the Examples, and conservative variants thereof. The amino acid sequences of Bgl3A-10LC and Bgl3A-10C are shown in SEQ ID NOs: 34 and 36, respectively. In addition, examples of base sequences of genes encoding Bgl3A-10LC and Bgl3A-10C are shown in SEQ ID NOs: 33 and 35, respectively. That is, the chimeric enzyme may have, for example, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 34 or 36, or the amino acid sequence of a conservative variant thereof. Regarding the conservative variant of the chimeric enzyme, the description of the conservative variant of cellulase can be applied mutatis mutandis.
キメラ酵素遺伝子は、キメラ酵素をコードする限り、特に制限されない。なお、本発明において、「遺伝子」という用語は、目的のタンパク質をコードする限り、DNAに限られず、任意のポリヌクレオチドを包含してよい。すなわち、「キメラ酵素遺伝子」とは、キメラ酵素をコードする任意のポリヌクレオチドを意味してよい。キメラ酵素遺伝子は、DNAであってもよく、RNAであってもよく、その組み合わせであってもよい。キメラ酵素遺伝子は、一本鎖であってもよく、二本鎖であってもよい。キメラ酵素遺伝子は、一本鎖DNAであってもよく、一本鎖RNAであってもよい。キメラ酵素遺伝子は、二本鎖DNAであってもよく、二本鎖RNAであってもよく、DNA鎖とRNA鎖からなるハイブリッド鎖であってもよい。キメラ酵素遺伝子は、単一のポリヌクレオチド鎖中に、DNA残基とRNA残基の両方を含んでいてもよい。キメラ酵素遺伝子がRNAを含む場合、上記例示した塩基配列等のDNAに関する記載は、RNAに合わせて適宜読み替えてよい。キメラ酵素遺伝子の態様は、その利用態様等の諸条件に応じて適宜選択できる。 The chimeric enzyme gene is not particularly limited as long as it encodes a chimeric enzyme. In the present invention, the term “gene” is not limited to DNA as long as it encodes a target protein, and may include any polynucleotide. That is, “chimeric enzyme gene” may mean any polynucleotide encoding a chimeric enzyme. The chimeric enzyme gene may be DNA, RNA, or a combination thereof. The chimeric enzyme gene may be single-stranded or double-stranded. The chimeric enzyme gene may be single-stranded DNA or single-stranded RNA. The chimeric enzyme gene may be double-stranded DNA, double-stranded RNA, or a hybrid strand composed of a DNA strand and an RNA strand. A chimeric enzyme gene may contain both DNA and RNA residues in a single polynucleotide chain. When the chimeric enzyme gene contains RNA, the description regarding DNA such as the exemplified base sequence may be appropriately read according to RNA. The mode of the chimeric enzyme gene can be appropriately selected according to various conditions such as the usage mode.
<2>キメラ酵素の製造
キメラ酵素は、キメラ酵素遺伝子を有する宿主に同遺伝子を発現させることにより製造できる。キメラ酵素遺伝子を有する宿主は、同遺伝子を適当な宿主に導入することにより取得できる。なお、「キメラ酵素遺伝子を宿主に導入する」ことには、同遺伝子の全体を宿主に導入する場合に限られず、宿主の染色体上のセルラーゼ遺伝子やキシラナーゼ遺伝子等の遺伝子をキメラ酵素をコードするように改変することも含まれる。なお、キメラ酵素遺伝子を有する宿主を、「キメラ酵素を有する宿主」ともいう。
<2> Production of Chimeric Enzyme A chimeric enzyme can be produced by expressing the gene in a host having the chimeric enzyme gene. A host having a chimeric enzyme gene can be obtained by introducing the gene into an appropriate host. Note that “introducing a chimeric enzyme gene into a host” is not limited to the case where the entire gene is introduced into a host, but a gene such as a cellulase gene or a xylanase gene on the host chromosome is encoded as a chimeric enzyme. It is also included to modify. A host having a chimeric enzyme gene is also referred to as a “host having a chimeric enzyme”.
また、キメラ酵素は、キメラ酵素遺伝子を無細胞タンパク質合成系で発現させることによっても製造できる。 A chimeric enzyme can also be produced by expressing a chimeric enzyme gene in a cell-free protein synthesis system.
キメラ酵素遺伝子は、例えば、セルラーゼ遺伝子やキシラナーゼ遺伝子等の遺伝子をキメラ酵素をコードするように改変することにより取得できる。改変の内容は、改変元の遺伝子の構成やキメラ酵素の構成等の諸条件に応じて適宜選択できる。例えば、セルラーゼ遺伝子にキシラナーゼのCBMを含む領域をコードする塩基配列を導入(例えば、置換や挿入)することにより、キメラ酵素遺伝子を取得できる。具体的には、例えば、セルラーゼ遺伝子中のCBMを含む領域をコードする塩基配列をキシラナーゼのCBMを含む領域をコードする塩基配列で置換することにより、または、セルラーゼ遺伝子中の所望の位置にキシラナーゼのCBMを含む領域をコードする塩基配列を挿入することにより、キメラ酵素遺伝子を取得できる。改変元の遺伝子は、例えば、同遺伝子を有する生物のゲノムDNAやcDNA等の核酸からのクローニングにより、または、化学合成により、取得できる。遺伝子の改変は、公知の手法により行うことができる。例えば、部位特異的変異法により、DNAの目的部位に目的の変異を導入することができる。すなわち、例えば、部位特
異的変異法により、コードされるタンパク質の特定の部位のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入、または付加を含むように、遺伝子のコード領域を改変することができる。部位特異的変異法としては、PCRを用いる方法(Higuchi, R., 61, in PCR technology, Erlich, H. A. Eds., Stockton press (1989);Carter, P., Meth. in Enzymol., 154, 382 (1987))や、ファージを用いる方法(Kramer, W. and Frits, H. J., Meth. in Enzymol., 154,
350 (1987);Kunkel, T. A. et al., Meth. in Enzymol., 154, 367 (1987))が挙げら
れる。また、キメラ酵素遺伝子は、例えば、化学合成によっても取得できる(Gene, 60(1), 115-127 (1987))。
The chimeric enzyme gene can be obtained, for example, by modifying a gene such as a cellulase gene or xylanase gene so as to encode the chimeric enzyme. The content of the modification can be appropriately selected according to various conditions such as the configuration of the gene of the modification source and the configuration of the chimeric enzyme. For example, a chimeric enzyme gene can be obtained by introducing (for example, substituting or inserting) a base sequence encoding a region containing the xylanase CBM into the cellulase gene. Specifically, for example, by substituting the base sequence encoding the region containing CBM in the cellulase gene with the base sequence encoding the region containing CBM of xylanase, or at the desired position in the cellulase gene, A chimeric enzyme gene can be obtained by inserting a base sequence encoding a region containing CBM. The gene of the modification source can be obtained, for example, by cloning from a nucleic acid such as genomic DNA or cDNA of an organism having the same gene, or by chemical synthesis. The gene can be modified by a known method. For example, a target mutation can be introduced into a target site of DNA by site-specific mutagenesis. That is, the coding region of a gene can be modified, for example, by site-directed mutagenesis such that the amino acid residue at a particular site of the encoded protein contains a substitution, deletion, insertion, or addition. As a site-specific mutation method, a method using PCR (Higuchi, R., 61, in PCR technology, Erlich, HA Eds., Stockton press (1989); Carter, P., Meth. In Enzymol., 154, 382 (1987)) and methods using phage (Kramer, W. and Frits, HJ, Meth. In Enzymol., 154,
350 (1987); Kunkel, TA et al., Meth. In Enzymol., 154, 367 (1987)). The chimeric enzyme gene can also be obtained, for example, by chemical synthesis (Gene, 60 (1), 115-127 (1987)).
宿主は、機能するキメラ酵素を発現できるものであれば特に制限されない。宿主としては、例えば、細菌、真菌、植物細胞、昆虫細胞、および動物細胞が挙げられる。好ましい宿主としては、細菌や真菌等の微生物が挙げられる。 The host is not particularly limited as long as it can express a functioning chimeric enzyme. Examples of the host include bacteria, fungi, plant cells, insect cells, and animal cells. Preferred hosts include microorganisms such as bacteria and fungi.
細菌としては、グラム陰性細菌やグラム陽性細菌が挙げられる。グラム陰性細菌としては、例えば、エシェリヒア(Escherichia)属細菌、エンテロバクター(Enterobacter)
属細菌、パントエア(Pantoea)属細菌等の腸内細菌科(Enterobacteriaceae)に属する
細菌が挙げられる。グラム陽性細菌としては、バチルス(Bacillus)属細菌、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属細菌等のコリネ型細菌、放線菌が挙げられる。エシェリ
ヒア属細菌としては、例えば、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)が挙げられる。コリネ型細菌としては、例えば、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)やコリネバクテリウム・アンモニアゲネス(コリネバクテリウム・スタティオニス)(Corynebacterium ammoniagenes (Corynebacterium stationis))が挙げられる。エシェリヒア・コリとして、具体的には、例えば、W3110株(ATCC 27325)やMG1655株
(ATCC 47076)等のエシェリヒア・コリK-12株;エシェリヒア・コリK5株(ATCC 23506);BL21(DE3)株やそのrecA-株であるBLR(DE3)株等のエシェリヒア・コリB株;およびそれ
らの派生株が挙げられる。
Examples of bacteria include gram negative bacteria and gram positive bacteria. Examples of gram-negative bacteria include bacteria belonging to the genus Escherichia and Enterobacter.
Examples include bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae such as genus bacteria and Pantoea bacteria. Examples of Gram-positive bacteria include coryneform bacteria such as Bacillus genus bacteria, Corynebacterium genus bacteria, and actinomycetes. Examples of bacteria belonging to the genus Escherichia include Escherichia coli. Examples of coryneform bacteria include Corynebacterium glutamicum and Corynebacterium ammoniagenes (Corynebacterium stationis). Specific examples of Escherichia coli include, for example, Escherichia coli K-12 strains such as W3110 strain (ATCC 27325) and MG1655 strain (ATCC 47076); Escherichia coli K5 strain (ATCC 23506); BL21 (DE3) strain And Escherichia coli B strains such as the BLR (DE3) strain, which is a recA-strain thereof, and derivatives thereof.
真菌としては、酵母や糸状菌が挙げられる。真菌として、具体的には、例えば、Talaromyces cellulolyticus(旧名:Acremonium cellulolyticus)等のTalaromyces(Acremonium)属真菌が挙げられる。Talaromyces cellulolyticusとして、具体的には、例えば、Talaromyces cellulolyticus S6-25株(NITE BP-01685;WO2015/093467)、Talaromyces cellulolyticus Y-94株(FERM BP-5826)、およびそれらの派生株が挙げられる。S6-25株は、2013年8月8日に、独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター(郵便番号292-0818、日本国千葉県木更津かずさ鎌足2-5-8 122号室)に原寄託され、2013年11月15日に、ブダペスト条約に基づく国際寄託に移管され、受託番号NITE BP-01685が付与
されている。Y-94株は、1983年1月12日に、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究
所(現、独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許生物寄託センター、郵便番号:292-0818、住所:日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 120号室)に原寄託され、1997年2月19日に、ブダペスト条約に基づく国際寄託に移管され、受託番号FERM BP-5826が付与され
ている。
Examples of fungi include yeast and filamentous fungi. Specific examples of the fungi include Talaromyces (Acremonium) fungi such as Talaromyces cellulolyticus (former name: Acremonium cellulolyticus). Specific examples of Talaromyces cellulolyticus include Talaromyces cellulolyticus S6-25 strain (NITE BP-01685; WO2015 / 093467), Talaromyces cellulolyticus Y-94 strain (FERM BP-5826), and derivatives thereof. On August 8, 2013, the S6-25 strain was transferred to the Patent Microorganism Depositary Center (Postal Code 292-0818, Kisarazu Kazusa Kamashi 2-2-8 122, Chiba, Japan) on August 8, 2013 The original deposit was made, and on November 15, 2013, the deposit was transferred to an international deposit under the Budapest Treaty, and the deposit number NITE BP-01685 was assigned. Y-94 was established on January 12, 1983 at the Institute of Biotechnology, National Institute of Technology, Ministry of International Trade and Industry (currently the National Institute for Product Evaluation Technology Patent Biological Depositary, ZIP Code: 292-0818, Address : Deposited in Kazusa Kamashitsu 2-5-8 Room 120, Kisarazu City, Chiba, Japan), transferred to an international deposit based on the Budapest Treaty on February 19, 1997, and was given the accession number FERM BP-5826 ing.
これらの菌株は、例えば、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(住所12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852 P.O. Box 1549, Manassas, VA 20108, United States of America)より分譲を受けることが出来る。すなわち各菌株に対応する
登録番号が付与されており、この登録番号を利用して分譲を受けることが出来る(http://www.atcc.org/参照)。各菌株に対応する登録番号は、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションのカタログに記載されている。また、これらの菌株は、例えば、各菌株が寄託された寄託機関から入手することができる。また、BL21(DE3)株は、例えば、ライフ
テクノロジーズ社より入手可能である(製品番号 C6000-03)。また、BLR(DE3)株は、例
えば、メルクミリポア社より入手可能である(製品番号 69053)。
These strains can be sold, for example, from the American Type Culture Collection (address 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852 PO Box 1549, Manassas, VA 20108, United States of America). That is, a registration number corresponding to each strain is given, and it is possible to receive a sale using this registration number (see http://www.atcc.org/). The registration number corresponding to each strain is described in the catalog of American Type Culture Collection. Moreover, these strains can be obtained from, for example, a depository institution where each strain is deposited. The BL21 (DE3) strain is available, for example, from Life Technologies (product number C6000-03). The BLR (DE3) strain is available, for example, from Merck Millipore (product number 69053).
キメラ酵素遺伝子を宿主に導入する手法は特に制限されない。宿主において、キメラ酵素遺伝子は、当該宿主で機能するプロモーターの制御下で発現可能に保持されていればよい。宿主において、キメラ酵素遺伝子は、プラスミドのように染色体外で自律複製するベクター上に存在していてもよく、染色体上に導入されていてもよい。宿主は、キメラ酵素遺伝子を1コピーのみ有していてもよく、2またはそれ以上のコピーで有していてもよい。宿主は、1種類のキメラ酵素遺伝子のみを有していてもよく、2またはそれ以上の種類のキメラ酵素遺伝子を有していてもよい。 The technique for introducing the chimeric enzyme gene into the host is not particularly limited. In the host, the chimeric enzyme gene only needs to be retained so that it can be expressed under the control of a promoter that functions in the host. In the host, the chimeric enzyme gene may be present on a vector that autonomously replicates outside the chromosome, such as a plasmid, or may be introduced on the chromosome. The host may have only one copy of the chimeric enzyme gene or may have two or more copies. The host may have only one type of chimeric enzyme gene or may have two or more types of chimeric enzyme genes.
キメラ酵素遺伝子を発現させるためのプロモーターは、宿主において機能するものであれば特に制限されない。「宿主において機能するプロモーター」とは、宿主においてプロモーター活性を有するプロモーターをいう。プロモーターは、宿主由来のプロモーターであってもよく、異種由来のプロモーターであってもよい。プロモーターは、セルラーゼ遺
伝子やキシラナーゼ遺伝子等の改変元の遺伝子の固有のプロモーターであってもよく、他の遺伝子のプロモーターであってもよい。プロモーターは、改変元の遺伝子の固有のプロモーターよりも強力なプロモーターであってもよい。エシェリヒア・コリ等の腸内細菌科の細菌において機能する強力なプロモーターとしては、例えば、T7プロモーター、trpプ
ロモーター、trcプロモーター、lacプロモーター、tacプロモーター、tetプロモーター、araBADプロモーター、rpoHプロモーター、PRプロモーター、およびPLプロモーターが挙げられる。また、コリネ型細菌において機能する強力なプロモーターとしては、人為的に設計変更されたP54-6プロモーター(Appl.Microbiol.Biotechnolo., 53, 674-679(2000))
、コリネ型細菌内で酢酸、エタノール、ピルビン酸等で誘導できるpta、aceA、aceB、adh、amyEプロモーター、コリネ型細菌内で発現量が多い強力なプロモーターであるcspB、SOD、tuf(EF-Tu)プロモーター(Journal of Biotechnology 104 (2003) 311-323, Appl Environ Microbiol. 2005 Dec;71(12):8587-96.)、lacプロモーター、tacプロモーター、trcプロモーターが挙げられる。また、Talaromyces cellulolyticus等の真菌において機
能するプロモーターとしては、例えば、glaAプロモーターや、セルラーゼ遺伝子やキシラナーゼ遺伝子等の糖質加水分解酵素をコードする遺伝子のプロモーターが挙げられる。また、プロモーターとしては、各種レポーター遺伝子を用いることにより、在来のプロモーターの高活性型のものを取得し利用してもよい。例えば、プロモーター領域内の−35、−10領域をコンセンサス配列に近づけることにより、プロモーターの活性を高めることができる(国際公開第00/18935号)。高活性型プロモーターとしては、各種tac
様プロモーター(Katashkina JI et al. Russian Federation Patent application 2006134574)やpnlp8プロモーター(WO2010/027045)が挙げられる。プロモーターの強度の評
価法および強力なプロモーターの例は、Goldsteinらの論文(Prokaryotic promoters in biotechnology. Biotechnol. Annu. Rev., 1, 105-128 (1995))等に記載されている。
The promoter for expressing the chimeric enzyme gene is not particularly limited as long as it functions in the host. The “promoter that functions in the host” refers to a promoter having promoter activity in the host. The promoter may be a host-derived promoter or a heterologous promoter. The promoter may be a promoter specific to a gene to be modified such as a cellulase gene or a xylanase gene, or may be a promoter of another gene. The promoter may be a stronger promoter than the native promoter of the gene to be modified. Examples of strong promoters that function in Enterobacteriaceae bacteria such as Escherichia coli include, for example, T7 promoter, trp promoter, trc promoter, lac promoter, tac promoter, tet promoter, araBAD promoter, rpoH promoter, PR promoter, and PL promoter is mentioned. In addition, as a powerful promoter that functions in coryneform bacteria, an artificially modified P54-6 promoter (Appl. Microbiol. Biotechnolo., 53, 674-679 (2000))
Pta, aceA, aceB, adh, amyE promoter that can be induced with acetic acid, ethanol, pyruvate, etc. in coryneform bacteria, cspB, SOD, tuf (EF-Tu), which are powerful promoters with high expression in coryneform bacteria ) Promoter (Journal of Biotechnology 104 (2003) 311-323, Appl Environ Microbiol. 2005 Dec; 71 (12): 8587-96.), Lac promoter, tac promoter, trc promoter. Examples of promoters that function in fungi such as Talaromyces cellulolyticus include glaA promoters and promoters of genes encoding carbohydrate hydrolases such as cellulase genes and xylanase genes. Moreover, as a promoter, you may acquire and utilize the highly active type of a conventional promoter by using various reporter genes. For example, the activity of the promoter can be increased by bringing the −35 and −10 regions in the promoter region closer to the consensus sequence (International Publication No. 00/18935). Highly active promoters include various tac
Like promoter (Katashkina JI et al. Russian Federation Patent application 2006134574) and pnlp8 promoter (WO2010 / 027045). Methods for evaluating promoter strength and examples of strong promoters are described in Goldstein et al. (Prokaryotic promoters in biotechnology. Biotechnol. Annu. Rev., 1, 105-128 (1995)).
また、キメラ酵素遺伝子の下流には、転写終結用のターミネーターを配置することができる。ターミネーターは、宿主において機能するものであれば特に制限されない。ターミネーターは、宿主由来のターミネーターであってもよく、異種由来のターミネーターであってもよい。ターミネーターは、セルラーゼ遺伝子やキシラナーゼ遺伝子等の改変元の遺伝子の固有のターミネーターであってもよく、他の遺伝子のターミネーターであってもよい。ターミネーターとして、具体的には、例えば、T7ターミネーター、T4ターミネーター、fdファージターミネーター、tetターミネーター、およびtrpAターミネーターが挙げら
れる。
Further, a terminator for terminating transcription can be arranged downstream of the chimeric enzyme gene. The terminator is not particularly limited as long as it functions in the host. The terminator may be a host-derived terminator or a heterologous terminator. The terminator may be a specific terminator of a gene that is a modification source such as a cellulase gene or a xylanase gene, or may be a terminator of another gene. Specific examples of the terminator include T7 terminator, T4 terminator, fd phage terminator, tet terminator, and trpA terminator.
キメラ酵素遺伝子は、例えば、同遺伝子を含むベクターを用いて宿主に導入することができる。キメラ酵素遺伝子を含むベクターを、キメラ酵素遺伝子の発現ベクターまたは組み換えベクターともいう。キメラ酵素遺伝子の発現ベクターは、例えば、キメラ酵素遺伝子を含むDNA断片を宿主で機能するベクターと連結することにより、構築することができる。キメラ酵素遺伝子の発現ベクターで宿主を形質転換することにより、同ベクターが導入された形質転換体が得られる、すなわち、同遺伝子を宿主に導入することができる。ベクターとしては、宿主の細胞内において自律複製可能なベクターを用いることができる。ベクターは、マルチコピーベクターであるのが好ましい。また、ベクターは、形質転換体を選択するために、抗生物質耐性遺伝子などのマーカーを有することが好ましい。また、ベクターは、挿入された遺伝子を発現するためのプロモーターやターミネーターを備えていてもよい。ベクターは、例えば、細菌プラスミド由来のベクター、酵母プラスミド由来のベクター、バクテリオファージ由来のベクター、コスミド、またはファージミド等であってよい。エシェリヒア・コリ等の腸内細菌科の細菌において自律複製可能なベクターとして、具体的には、例えば、pUC19、pUC18、pHSG299、pHSG399、pHSG398、pBR322、pSTV29(いずれもタカラバイオ社より入手可)、pACYC184、pMW219(ニッポンジーン社)、pTrc99A(ファルマシア社)、pPROK系ベクター(クロンテック社)、pKK233‐2(クロンテック社)、pET系ベクター(ノバジェン社)、pQE系ベクター(キアゲン社)、pCold TF D
NA(TaKaRa)、pACYC系ベクター、広宿主域ベクターRSF1010が挙げられる。コリネ型細菌で自律複製可能なベクターとして、具体的には、例えば、pHM1519(Agric. Biol. Chem.,
48, 2901-2903(1984));pAM330(Agric. Biol. Chem., 48, 2901-2903(1984));これ
らを改良した薬剤耐性遺伝子を有するプラスミド;特開平3-210184号公報に記載のプラスミドpCRY30;特開平2-72876号公報及び米国特許5,185,262号明細書公報に記載のプラスミドpCRY21、pCRY2KE、pCRY2KX、pCRY31、pCRY3KE及びpCRY3KX;特開平1-191686号公報に記載のプラスミドpCRY2およびpCRY3;特開昭58-192900号公報に記載のpAJ655、pAJ611及びpAJ1844;特開昭57-134500号公報に記載のpCG1;特開昭58-35197号公報に記載のpCG2;特
開昭57-183799号公報に記載のpCG4およびpCG11;特開平10-215883号公報に記載のpVK7;
特開平9-070291号公報に記載のpVC7が挙げられる。発現ベクターの構築の際には、例えば、固有のプロモーター領域を含むキメラ酵素遺伝子をそのままベクターに組み込んでもよく、キメラ酵素のコード領域を上記のようなプロモーターの下流に結合してからベクターに組み込んでもよく、ベクター上にもともと備わっているプロモーターの下流にキメラ酵素のコード領域を組み込んでもよい。
A chimeric enzyme gene can be introduced into a host using a vector containing the gene, for example. A vector containing a chimeric enzyme gene is also referred to as an expression vector or a recombinant vector of the chimeric enzyme gene. An expression vector for a chimeric enzyme gene can be constructed, for example, by linking a DNA fragment containing the chimeric enzyme gene with a vector that functions in the host. By transforming the host with the expression vector of the chimeric enzyme gene, a transformant introduced with the vector can be obtained, that is, the gene can be introduced into the host. As the vector, a vector capable of autonomous replication in a host cell can be used. The vector is preferably a multicopy vector. Further, the vector preferably has a marker such as an antibiotic resistance gene in order to select a transformant. Moreover, the vector may be equipped with a promoter or terminator for expressing the inserted gene. The vector may be, for example, a vector derived from a bacterial plasmid, a vector derived from a yeast plasmid, a vector derived from a bacteriophage, a cosmid, or a phagemid. As vectors capable of autonomous replication in bacteria of the Enterobacteriaceae family such as Escherichia coli, specifically, for example, pUC19, pUC18, pHSG299, pHSG399, pHSG398, pBR322, pSTV29 (all available from Takara Bio Inc.), pACYC184, pMW219 (Nippon Gene), pTrc99A (Pharmacia), pPROK vector (Clontech), pKK233-2 (Clontech), pET vector (Novagen), pQE vector (Qiagen), pCold TF D
NA (TaKaRa), pACYC vectors, and wide host range vectors RSF1010. As a vector capable of autonomous replication in coryneform bacteria, specifically, for example, pHM1519 (Agric. Biol. Chem.,
48, 2901-2903 (1984)); pAM330 (Agric. Biol. Chem., 48, 2901-2903 (1984)); a plasmid having a drug resistance gene improved from these; described in JP-A-3-210184 Plasmid pCRY30; plasmids pCRY21, pCRY2KE, pCRY2KX, pCRY31, pCRY3KE and pCRY3KX described in JP-A-2-72876 and US Pat. No. 5,185,262; plasmids pCRY2 and pCRY3 described in JP-A-1-91686; PAJ655, pAJ611 and pAJ1844 described in Kaikai 58-192900; pCG1 described in JP-A-57-134500; pCG2 described in JP-A-58-35197; JP-A-57-183799 PCG4 and pCG11 described in JP-A-10-215883; pVK7 described in JP-A-10-215883;
Examples include pVC7 described in JP-A-9-070291. When constructing an expression vector, for example, a chimeric enzyme gene containing a unique promoter region may be incorporated into the vector as it is, or the chimeric enzyme coding region may be incorporated downstream into the promoter and then incorporated into the vector. Of course, the coding region of the chimeric enzyme may be incorporated downstream of the promoter originally provided on the vector.
各種微生物において利用可能なベクター、プロモーター、ターミネーターに関しては、例えば「微生物学基礎講座8 遺伝子工学、共立出版、1987年」に詳細に記載されており、それらを利用することが可能である。 Vectors, promoters, and terminators that can be used in various microorganisms are described in detail in, for example, “Basic Course of Microbiology 8 Genetic Engineering, Kyoritsu Shuppan, 1987”, and these can be used.
また、キメラ酵素遺伝子は、例えば、宿主の染色体上へ導入することができる。染色体への遺伝子の導入は、例えば、相同組み換えを利用して行うことができる(Miller, J. H. Experiments in Molecular Genetics, 1972, Cold Spring Harbor Laboratory)。相同組み換えを利用する遺伝子導入法としては、例えば、Redドリブンインテグレーション(Red-driven integration)法(Datsenko, K. A, and Wanner, B. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 97:6640-6645 (2000))等の直鎖状DNAを用いる方法、温度感受性複製起点を含むプラスミドを用いる方法、接合伝達可能なプラスミドを用いる方法、宿主内で機能する複製起点を持たないスイサイドベクターを用いる方法、ファージを用いたtransduction法が挙げられる。遺伝子は、1コピーのみ導入されてもよく、2コピーまたはそれ以上導入されてもよい。例えば、染色体上に多数のコピーが存在する配列を標的として相同組み換えを行うことで、染色体へ遺伝子の多数のコピーを導入することができる。染色体上に多数のコピーが存在する配列としては、反復DNA配列(repetitive DNA)、トランスポゾ
ンの両端に存在するインバーテッド・リピートが挙げられる。また、目的物質の生産に不要な遺伝子等の染色体上の適当な配列を標的として相同組み換えを行ってもよい。また、遺伝子は、トランスポゾンやMini-Muを用いて染色体上にランダムに導入することもでき
る(特開平2-109985号公報、US5,882,888、EP805867B1)。染色体への遺伝子の導入の際
には、例えば、固有のプロモーター領域を含むキメラ酵素遺伝子をそのまま染色体に組み込んでもよく、キメラ酵素のコード領域を上記のようなプロモーターの下流に結合してから染色体に組み込んでもよく、染色体上にもともと存在するプロモーターの下流にキメラ酵素のコード領域を組み込んでもよい。
The chimeric enzyme gene can be introduced, for example, onto the host chromosome. Introduction of a gene into a chromosome can be performed, for example, using homologous recombination (Miller, JH Experiments in Molecular Genetics, 1972, Cold Spring Harbor Laboratory). Examples of gene introduction methods using homologous recombination include the Red-driven integration method (Datsenko, KA, and Wanner, BL Proc. Natl. Acad. Sci. US A. 97: 6640-6645). (2000)), etc., a method using a linear DNA, a method using a plasmid containing a temperature-sensitive replication origin, a method using a plasmid capable of conjugation transfer, a method using a suicide vector that does not have a replication origin and functions in a host, A transduction method using a phage can be mentioned. Only one copy of the gene may be introduced, or two copies or more may be introduced. For example, multiple copies of a gene can be introduced into a chromosome by performing homologous recombination with a sequence having multiple copies on the chromosome as a target. Examples of sequences having multiple copies on a chromosome include repetitive DNA sequences and inverted repeats present at both ends of a transposon. Alternatively, homologous recombination may be performed by targeting an appropriate sequence on a chromosome such as a gene unnecessary for production of the target substance. The gene can also be randomly introduced onto the chromosome using transposon or Mini-Mu (Japanese Patent Laid-Open No. 2-109985, US Pat. No. 5,882,888, EP805867B1). When introducing a gene into a chromosome, for example, a chimeric enzyme gene containing a unique promoter region may be incorporated into the chromosome as it is, and the coding region of the chimeric enzyme is bound downstream of the promoter as described above and then inserted into the chromosome. The coding region of the chimeric enzyme may be incorporated downstream of the promoter originally present on the chromosome.
染色体上に遺伝子が導入されたことは、例えば、同遺伝子の全部又は一部と相補的な塩基配列を有するプローブを用いたサザンハイブリダイゼーション、または同遺伝子の塩基配列に基づいて作成したプライマーを用いたPCRによって確認できる。 The introduction of a gene onto a chromosome can be attributed to, for example, Southern hybridization using a probe having a base sequence complementary to all or part of the gene, or a primer prepared based on the base sequence of the gene. Can be confirmed by PCR.
形質転換法は特に限定されず、従来知られた方法を用いることができる。形質転換法としては、例えば、エシェリヒア・コリ K-12について報告されているような、受容菌細胞
を塩化カルシウムで処理してDNAの透過性を増す方法(Mandel, M. and Higa, A.,J. Mol.
Biol. 1970, 53, 159-162)、バチルス・ズブチリスについて報告されているような、増殖段階の細胞からコンピテントセルを調製してDNAを導入する方法(Duncan, C. H., Wilson, G. A. and Young, F. E.., 1997. Gene 1: 153-167)などが挙げられる。また、形質
転換法としては、バチルス・ズブチリス、放線菌類及び酵母について知られているような、DNA受容菌の細胞を、組換えDNAを容易に取り込むプロトプラストまたはスフェロプラストの状態にして組換えDNAをDNA受容菌に導入する方法(Chang, S.and Choen, S.N., 1979. Mol. Gen. Genet. 168: 111-115; Bibb, M. J., Ward, J. M. and Hopwood, O. A. 1978. Nature 274: 398-400; Hinnen, A., Hicks, J. B. and Fink, G. R. 1978. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75: 1929-1933)も応用できる。また、形質転換法としては、コリネ
型細菌について報告されているような、電気パルス法(特開平2-207791号公報)を利用することもできる。
The transformation method is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. As a transformation method, for example, a method of increasing the permeability of DNA by treating a recipient cell with calcium chloride as reported for Escherichia coli K-12 (Mandel, M. and Higa, A., J. Mol.
Biol. 1970, 53, 159-162), as described for Bacillus subtilis, a method of preparing competent cells from proliferating cells and introducing DNA (Duncan, CH, Wilson, GA and Young, FE., 1997. Gene 1: 153-167). In addition, as a transformation method, recombinant DNA is prepared by transforming DNA-receptive cells, such as those known for Bacillus subtilis, actinomycetes, and yeast, into a protoplast or spheroplast state that easily incorporates recombinant DNA. (Shang, S. and Choen, SN, 1979. Mol. Gen. Genet. 168: 111-115; Bibb, MJ, Ward, JM and Hopwood, OA 1978. Nature 274: 398- 400; Hinnen, A., Hicks, JB and Fink, GR 1978. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75: 1929-1933). As a transformation method, an electric pulse method (Japanese Patent Laid-Open No. 2-207791) as reported for coryneform bacteria can also be used.
キメラ酵素遺伝子を発現するための宿主は、セルラーゼ遺伝子やキシラナーゼ遺伝子等の改変元の遺伝子を有していてもよく、有していなくともよい。 The host for expressing the chimeric enzyme gene may or may not have a modification source gene such as a cellulase gene or a xylanase gene.
宿主は、機能するキメラ酵素を発現できる限り、任意の性質を有していてよい。宿主は、例えば、CreAタンパク質の活性が低下するように改変されていてよい(WO2015/093467
)。より具体的には、宿主は、例えば、creA遺伝子の発現が低下するように改変されていてもよく、creA遺伝子が破壊されるように改変されていてもよい。creA遺伝子は、カタボライトリプレッションに関与する転写因子をコードする遺伝子である。creA遺伝子は、糸状菌において、セルラーゼの発現に関与していることが知られている(Mol Gen Genet. 1996 Jun 24;251(4):451-60、Biosci Biotechnol Biochem. 1998 Dec;62(12):2364-70)。CreAタンパク質の活性が低下するように宿主を改変することにより、宿主のセルラーゼ生産能を向上させることができ得る。
The host may have any property as long as it can express a functioning chimeric enzyme. The host may be modified, for example, to reduce the activity of the CreA protein (WO2015 / 093467
). More specifically, the host may be modified so that, for example, the expression of the creA gene is decreased, or may be modified so that the creA gene is disrupted. The creA gene is a gene encoding a transcription factor involved in catabolite repression. The creA gene is known to be involved in cellulase expression in filamentous fungi (Mol Gen Genet. 1996 Jun 24; 251 (4): 451-60, Biosci Biotechnol Biochem. 1998 Dec; 62 (12 ): 2364-70). By modifying the host so that the activity of the CreA protein is reduced, the cellulase production ability of the host can be improved.
creA遺伝子は、例えば、Talaromyces cellulolyticus等の真菌に見出され得る。Talaromyces cellulolyticusのcreA遺伝子の塩基配列を配列番号2に示す。creA遺伝子およびそれにコードされるCreAタンパク質は、上記例示したcreA遺伝子(例えば、配列番号2に示す塩基配列を有する遺伝子)およびそれにコードされるCreAタンパク質の保存的バリアントであってもよい。creA遺伝子およびCreAタンパク質の保存的バリアントについては、セルラーゼの保存的バリアントについての記載を準用できる。なお、「元の機能が維持されている」とは、CreAタンパク質にあっては、タンパク質のバリアントが、カタボライトリプレッションに関与する転写因子としての機能を有することであってよい。 The creA gene can be found in fungi such as Talaromyces cellulolyticus. The base sequence of the creA gene of Talaromyces cellulolyticus is shown in SEQ ID NO: 2. The creA gene and the CreA protein encoded thereby may be a conservative variant of the creA gene exemplified above (for example, a gene having the base sequence shown in SEQ ID NO: 2) and the CreA protein encoded thereby. For conservative variants of the creA gene and CreA protein, the description of the conservative variant of cellulase can be applied mutatis mutandis. The phrase “the original function is maintained” may mean that, in the CreA protein, the variant of the protein has a function as a transcription factor involved in catabolite repression.
以下に、CreAタンパク質等のタンパク質の活性を低下させる手法について説明する。 Hereinafter, a technique for reducing the activity of a protein such as CreA protein will be described.
「タンパク質の活性が低下する」とは、同タンパク質の細胞当たりの活性が非改変株と比較して減少していることを意味し、活性が完全に消失している場合を含む。ここでいう「非改変株」とは、標的のタンパク質の活性が低下するように改変されていない対照株を意味する。非改変株としては、野生株や親株が挙げられる。「タンパク質の活性が低下する」とは、具体的には、非改変株と比較して、同タンパク質の細胞当たりの分子数が低下していること、および/または、同タンパク質の分子当たりの機能が低下していることをいう。すなわち、「タンパク質の活性が低下する」という場合の「活性」とは、タンパク質の触媒活性に限られず、タンパク質をコードする遺伝子の転写量(mRNA量)または翻訳量(タンパク質の量)を意味してもよい。なお、「タンパク質の細胞当たりの分子数が低下している」ことには、同タンパク質が全く存在していない場合が含まれる。また、「タンパク質の分子当たりの機能が低下している」ことには、同タンパク質の分子当たりの機能が完全に消失している場合が含まれる。タンパク質の活性の低下の程度は、タンパク質の活性が非改変株と比較して低下していれば特に制限されない。タンパク質の活性は、例えば、非改変株の、50%以下、20%以下、10%以下、5%以下、または0%に低下してよい。 “Protein activity is decreased” means that the activity per cell of the protein is decreased as compared to an unmodified strain, and includes the case where the activity is completely lost. As used herein, “unmodified strain” refers to a control strain that has not been modified so that the activity of the target protein is reduced. Non-modified strains include wild strains and parent strains. Specifically, “the activity of the protein is decreased” means that the number of molecules per cell of the protein is decreased and / or the function per molecule of the protein compared to the unmodified strain. Means that it is decreasing. In other words, “activity” in the case of “decrease in protein activity” means not only the catalytic activity of the protein but also the transcription amount (mRNA amount) or translation amount (protein amount) of the gene encoding the protein. May be. Note that “the number of molecules per cell of the protein is decreased” includes a case where the protein does not exist at all. Moreover, “the function per molecule of the protein is reduced” includes the case where the function per molecule of the protein is completely lost. The degree of the decrease in protein activity is not particularly limited as long as the activity of the protein is decreased as compared with the unmodified strain. The activity of the protein may be reduced to, for example, 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0% of an unmodified strain.
タンパク質の活性が低下するような改変は、例えば、同タンパク質をコードする遺伝子
の発現を低下させることにより達成できる。「遺伝子の発現が低下する」とは、同遺伝子の細胞当たりの発現量が野生株や親株等の非改変株と比較して減少することを意味する。「遺伝子の発現が低下する」とは、具体的には、遺伝子の転写量(mRNA量)が低下すること、および/または、遺伝子の翻訳量(タンパク質の量)が低下することを意味してよい。「遺伝子の発現が低下する」ことには、同遺伝子が全く発現していない場合が含まれる。なお、「遺伝子の発現が低下する」ことを、「遺伝子の発現が弱化される」ともいう。遺伝子の発現は、例えば、非改変株の、50%以下、20%以下、10%以下、5%以下、または0%に低下してよい。
The modification that decreases the activity of the protein can be achieved, for example, by decreasing the expression of a gene encoding the protein. “Gene expression decreases” means that the expression level of the gene per cell decreases as compared to an unmodified strain such as a wild strain or a parent strain. “Gene expression decreases” specifically means that the amount of gene transcription (mRNA amount) decreases and / or the amount of gene translation (protein amount) decreases. Good. “Gene expression decreases” includes the case where the gene is not expressed at all. In addition, “the expression of the gene is reduced” is also referred to as “the expression of the gene is weakened”. Gene expression may be reduced to, for example, 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0% of an unmodified strain.
遺伝子の発現の低下は、例えば、転写効率の低下によるものであってもよく、翻訳効率の低下によるものであってもよく、それらの組み合わせによるものであってもよい。遺伝子の発現の低下は、例えば、遺伝子のプロモーター、シャインダルガノ(SD)配列(リボソーム結合部位(RBS)ともいう)、RBSと開始コドンとの間のスペーサー領域等の発現調節配列を改変することにより達成できる。発現調節配列を改変する場合には、発現調節配列は、好ましくは1塩基以上、より好ましくは2塩基以上、特に好ましくは3塩基以上が改変される。また、発現調節配列の一部または全部を欠失させてもよい。また、遺伝子の発現の低下は、例えば、発現制御に関わる因子を操作することによっても達成できる。発現制御に関わる因子としては、転写や翻訳制御に関わる低分子(誘導物質、阻害物質など)、タンパク質(転写因子など)、核酸(siRNAなど)等が挙げられる。また、
遺伝子の発現の低下は、例えば、遺伝子のコード領域に遺伝子の発現が低下するような変異を導入することによっても達成できる。例えば、遺伝子のコード領域のコドンを、宿主においてより低頻度で利用される同義コドンに置き換えることによって、遺伝子の発現を低下させることができる。また、例えば、後述するような遺伝子の破壊により、遺伝子の発現自体が低下し得る。
The decrease in gene expression may be due to, for example, a decrease in transcription efficiency, a decrease in translation efficiency, or a combination thereof. For example, gene expression can be reduced by altering expression regulatory sequences such as the promoter of the gene, Shine-Dalgarno (SD) sequence (also called ribosome binding site (RBS)), spacer region between RBS and start codon. Can be achieved. In the case of modifying the expression control sequence, the expression control sequence is preferably modified by 1 base or more, more preferably 2 bases or more, particularly preferably 3 bases or more. Further, part or all of the expression regulatory sequence may be deleted. In addition, reduction of gene expression can be achieved, for example, by manipulating factors involved in expression control. Factors involved in expression control include small molecules (such as inducers and inhibitors) involved in transcription and translation control, proteins (such as transcription factors), nucleic acids (such as siRNA), and the like. Also,
Reduction of gene expression can also be achieved, for example, by introducing a mutation that reduces gene expression into the coding region of the gene. For example, gene expression can be reduced by replacing codons in the coding region of the gene with synonymous codons that are used less frequently in the host. In addition, for example, gene expression itself may be reduced by gene disruption as described below.
また、タンパク質の活性が低下するような改変は、例えば、同タンパク質をコードする遺伝子を破壊することにより達成できる。「遺伝子が破壊される」とは、正常に機能するタンパク質を産生しないように同遺伝子が改変されることを意味する。「正常に機能するタンパク質を産生しない」ことには、同遺伝子からタンパク質が全く産生されない場合や、同遺伝子から分子当たりの機能(活性や性質)が低下又は消失したタンパク質が産生される場合が含まれる。 Moreover, the modification that decreases the activity of the protein can be achieved, for example, by destroying a gene encoding the protein. “Gene is disrupted” means that the gene is modified so that it does not produce a normally functioning protein. “Does not produce a protein that functions normally” includes the case where no protein is produced from the same gene, or the case where a protein whose function (activity or property) per molecule is reduced or lost is produced from the same gene. It is.
遺伝子の破壊は、例えば、染色体上の遺伝子のコード領域の一部又は全部を欠損させることにより達成できる。さらには、染色体上の遺伝子の前後の配列を含めて、遺伝子全体を欠失させてもよい。タンパク質の活性の低下が達成できる限り、欠失させる領域は、N末端領域、内部領域、C末端領域等のいずれの領域であってもよい。通常、欠失させる領域は長い方が確実に遺伝子を不活化することができる。また、欠失させる領域の前後の配列は、リーディングフレームが一致しないことが好ましい。 Gene disruption can be achieved, for example, by deleting part or all of the coding region of the gene on the chromosome. Furthermore, the entire gene including the sequences before and after the gene on the chromosome may be deleted. The region to be deleted may be any region such as an N-terminal region, an internal region, or a C-terminal region as long as a decrease in protein activity can be achieved. Usually, the longer region to be deleted can surely inactivate the gene. Moreover, it is preferable that the reading frames of the sequences before and after the region to be deleted do not match.
また、遺伝子の破壊は、例えば、染色体上の遺伝子のコード領域にアミノ酸置換(ミスセンス変異)を導入すること、終止コドンを導入すること(ナンセンス変異)、あるいは1〜2塩基を付加または欠失するフレームシフト変異を導入すること等によっても達成できる(Journal of Biological Chemistry 272:8611-8617(1997), Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 95 5511-5515(1998), Journal of Biological Chemistry 26 116, 20833-20839(1991))。 In addition, gene disruption is, for example, introducing an amino acid substitution (missense mutation) into a coding region of a gene on a chromosome, introducing a stop codon (nonsense mutation), or adding or deleting 1 to 2 bases. It can also be achieved by introducing a frameshift mutation (Journal of Biological Chemistry 272: 8611-8617 (1997), Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 95 5511-5515 (1998), Journal of Biological Chemistry 26 116, 20833-20839 (1991)).
また、遺伝子の破壊は、例えば、染色体上の遺伝子のコード領域に他の配列を挿入することによっても達成できる。挿入部位は遺伝子のいずれの領域であってもよいが、挿入する配列は長い方が確実に遺伝子を不活化することができる。また、挿入部位の前後の配列は、リーディングフレームが一致しないことが好ましい。他の配列としては、コードされ
るタンパク質の活性を低下又は消失させるものであれば特に制限されないが、例えば、抗生物質耐性遺伝子等のマーカー遺伝子や目的物質の生産に有用な遺伝子が挙げられる。
In addition, gene disruption can be achieved, for example, by inserting another sequence into the coding region of the gene on the chromosome. The insertion site may be any region of the gene, but the longer the inserted sequence, the more reliably the gene can be inactivated. Moreover, it is preferable that the reading frames of sequences before and after the insertion site do not match. The other sequence is not particularly limited as long as it reduces or eliminates the activity of the encoded protein, and examples thereof include marker genes such as antibiotic resistance genes and genes useful for the production of target substances.
染色体上の遺伝子を上記のように改変することは、例えば、正常に機能するタンパク質を産生しないように改変した欠失型遺伝子を作製し、該欠失型遺伝子を含む組換えDNAで宿主を形質転換して、欠失型遺伝子と染色体上の野生型遺伝子とで相同組換えを起こさせることにより、染色体上の野生型遺伝子を欠失型遺伝子に置換することによって達成できる。その際、組換えDNAには、宿主の栄養要求性等の形質にしたがって、マーカー遺伝子を含ませておくと操作がしやすい。欠失型遺伝子としては、遺伝子の全領域あるいは一部の領域を欠失した遺伝子、ミスセンス変異を導入した遺伝子ナンセンス変異を導入した遺伝子、フレームシフト変異を導入した遺伝子、トランスポゾンやマーカー遺伝子等の挿入配列を導入した遺伝子が挙げられる。欠失型遺伝子によってコードされるタンパク質は、生成したとしても、野生型タンパク質とは異なる立体構造を有し、機能が低下又は消失する。このような相同組換えを利用した遺伝子置換による遺伝子破壊は既に確立しており、「Redドリブンインテグレーション(Red-driven integration)」と呼ばれる方法(Datsenko, K. A, and Wanner, B. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 97:6640-6645 (2000))、Redドリブンインテグレーション法とλファージ由来の切り出しシステム(Cho, E. H., Gumport, R. I., Gardner, J. F. J. Bacteriol. 184: 5200-5203 (2002))とを組み
合わせた方法(WO2005/010175号参照)等の直鎖状DNAを用いる方法や、温度感受性複
製起点を含むプラスミドを用いる方法、接合伝達可能なプラスミドを用いる方法、宿主内で機能する複製起点を持たないスイサイドベクターを用いる方法などがある(米国特許第6303383号、特開平05-007491号)。
To modify a gene on a chromosome as described above, for example, a deletion type gene modified so as not to produce a normally functioning protein is prepared, and a host is transformed with a recombinant DNA containing the deletion type gene. This can be accomplished by replacing the wild-type gene on the chromosome with the deletion-type gene by converting and causing homologous recombination between the deletion-type gene and the wild-type gene on the chromosome. At this time, the recombinant DNA can be easily manipulated by including a marker gene in accordance with a trait such as auxotrophy of the host. Deletion-type genes include genes that have lost all or part of the gene, genes that have been introduced with gene nonsense mutations that have introduced missense mutations, genes that have introduced frameshift mutations, insertions of transposon, marker genes, etc. A gene into which a sequence has been introduced may be mentioned. Even if the protein encoded by the deletion-type gene is produced, it has a three-dimensional structure different from that of the wild-type protein, and its function is reduced or lost. Gene disruption by gene replacement using such homologous recombination has already been established, and a method called “Red-driven integration” (Datsenko, KA, and Wanner, BL Proc. Natl. Acad. Sci. US A. 97: 6640-6645 (2000)), Red-driven integration method and excision system derived from λ phage (Cho, EH, Gumport, RI, Gardner, JFJ Bacteriol. 184: 5200-5203 (2002) ) And the like (see WO2005 / 010175), a method using linear DNA, a method using a plasmid containing a temperature-sensitive replication origin, a method using a plasmid capable of conjugation transfer, replication functioning in the host There is a method using a suicidal vector having no origin (US Pat. No. 6,303,383, Japanese Patent Laid-Open No. 05-007491).
また、タンパク質の活性が低下するような改変は、例えば、突然変異処理により行ってもよい。突然変異処理としては、X線の照射、紫外線の照射、ならびにN−メチル−N'
−ニトロ−N−ニトロソグアニジン(MNNG)、エチルメタンスルフォネート(EMS)、およびメチルメタンスルフォネート(MMS)等の変異剤による処理が挙げられる。
Further, the modification that decreases the activity of the protein may be performed by, for example, a mutation treatment. Mutation treatment includes X-ray irradiation, ultraviolet irradiation, and N-methyl-N ′.
-Treatment with mutating agents such as nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG), ethyl methane sulfonate (EMS), and methyl methane sulfonate (MMS).
タンパク質の活性が低下したことは、同タンパク質の活性を測定することで確認できる。CreAタンパク質の活性は、例えば、カタボライトリプレッションの程度を測定することにより、測定できる。カタボライトリプレッションの程度は、例えば、グルコースを炭素源として含む培養条件でのセルラーゼ生産を測定することにより、測定することができる。すなわち、CreAタンパク質の活性が低下したことは、具体的には、例えば、グルコースを炭素源として含む培養条件でのセルラーゼ生産の向上を指標として、確認できる。 The decrease in protein activity can be confirmed by measuring the activity of the protein. The activity of CreA protein can be measured, for example, by measuring the degree of catabolite repression. The degree of catabolite repression can be measured, for example, by measuring cellulase production under culture conditions containing glucose as a carbon source. That is, the decrease in the activity of the CreA protein can be confirmed specifically using, for example, an improvement in cellulase production under culture conditions containing glucose as a carbon source as an index.
タンパク質の活性が低下したことは、同タンパク質をコードする遺伝子の発現が低下したことを確認することによっても、確認できる。遺伝子の発現が低下したことは、同遺伝子の転写量が低下したことを確認することや、同遺伝子から発現するタンパク質の量が低下したことを確認することにより確認できる。 The decrease in the activity of the protein can also be confirmed by confirming that the expression of the gene encoding the protein has decreased. The decrease in gene expression can be confirmed by confirming that the transcription amount of the gene has decreased, or confirming that the amount of protein expressed from the gene has decreased.
遺伝子の転写量が低下したことの確認は、同遺伝子から転写されるmRNAの量を非改変株と比較することによって行うことが出来る。mRNAの量を評価する方法としては、ノーザンハイブリダイゼーション、RT−PCR等が挙げられる(Molecular Cloning(Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (USA), 2001))。mRNAの量は、非改変株
と比較して、例えば、50%以下、20%以下、10%以下、5%以下、または0%に低下してよい。
Confirmation that the amount of gene transcription has been reduced can be confirmed by comparing the amount of mRNA transcribed from the same gene with an unmodified strain. Examples of methods for evaluating the amount of mRNA include Northern hybridization, RT-PCR and the like (Molecular Cloning (Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (USA), 2001)). The amount of mRNA may be reduced to, for example, 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0% compared to the unmodified strain.
タンパク質の量が低下したことの確認は、抗体を用いてウェスタンブロットによって行うことが出来る(Molecular Cloning(Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (USA), 2001))。タンパク質の量は、非改変株と比較して、例えば、50%
以下、20%以下、10%以下、5%以下、または0%に低下してよい。
Confirmation that the amount of protein has decreased can be performed by Western blotting using an antibody (Molecular Cloning (Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (USA), 2001)). The amount of protein is, for example, 50% compared to the unmodified strain
Hereinafter, it may be reduced to 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0%.
遺伝子が破壊されたことは、破壊に用いた手段に応じて、同遺伝子の一部または全部の塩基配列、制限酵素地図、または全長等を決定することで確認できる。 Whether or not a gene has been destroyed can be confirmed by determining part or all of the base sequence, restriction enzyme map, full length, etc. of the gene according to the means used for the destruction.
キメラ酵素遺伝子を有する宿主を培地で培養することにより、キメラ酵素を発現することができる。その際、必要に応じて、キメラ酵素遺伝子の発現誘導を行うことができる。遺伝子の発現誘導の条件は、遺伝子の発現系の構成等の諸条件に応じて適宜選択することができる。 The chimeric enzyme can be expressed by culturing a host having the chimeric enzyme gene in a medium. At that time, expression of the chimeric enzyme gene can be induced as necessary. The conditions for inducing gene expression can be appropriately selected according to various conditions such as the configuration of the gene expression system.
培地や培養条件は、キメラ酵素遺伝子を有する宿主が増殖でき、キメラ酵素が生産される限り、特に制限されない。培地や培養条件は、宿主の種類等の諸条件に応じて適宜設定することができる。培養は、例えば、細菌や真菌等の微生物を培養に利用される通常の培地を用いて通常の条件で実施することができる。細菌を培養するための具体的な培地組成や培養条件については、例えば、E. coliやコリネ型細菌等の細菌を利用した各種物質生
産に利用される培地組成や培養条件を参照することができる。また、真菌を培養するための具体的な培地組成や培養条件については、例えば、Talaromyces cellulolyticusに関する既報(特開2003-135052、特開2008-271826、特開2008-271927等)に記載の培地組成や
培養条件、あるいはTrichoderma reesei等のその他各種セルラーゼ生産微生物の培養に利用される培地組成や培養条件を参照することができる。
The medium and culture conditions are not particularly limited as long as the host having the chimeric enzyme gene can be grown and the chimeric enzyme is produced. The medium and culture conditions can be appropriately set according to various conditions such as the type of host. The culture can be carried out under normal conditions using, for example, a normal medium in which microorganisms such as bacteria and fungi are used for culture. For specific medium composition and culture conditions for culturing bacteria, for example, medium compositions and culture conditions used for production of various substances using bacteria such as E. coli and coryneform bacteria can be referred to. . In addition, as for the specific medium composition and culture conditions for culturing fungi, for example, the medium composition described in Talaromyces cellulolyticus reports (JP 2003-135052, JP 2008-271826, JP 2008-271927, etc.) And culture conditions, or culture medium compositions and culture conditions used for culturing other cellulase-producing microorganisms such as Trichoderma reesei.
培地としては、例えば、炭素源、窒素源、リン酸源、硫黄源、その他の各種有機成分や無機成分から選択される成分を必要に応じて含有する培地を用いることができる。培地成分の種類や濃度は、当業者が適宜設定することができる。 As the medium, for example, a medium containing a carbon source, a nitrogen source, a phosphate source, a sulfur source, and other components selected from various organic components and inorganic components as necessary can be used. A person skilled in the art can appropriately set the type and concentration of the medium components.
炭素源は、キメラ酵素遺伝子を有する宿主が利用できるものであれば、特に限定されない。炭素源として、具体的には、例えば、グルコース、フルクトース、スクロース、ラクトース、ガラクトース、キシロース、アラビノース、廃糖蜜、澱粉加水分解物、バイオマスの加水分解物等の糖類、酢酸、フマル酸、クエン酸、コハク酸、リンゴ酸等の有機酸類、グリセロール、粗グリセロール、エタノール等のアルコール類、脂肪酸類が挙げられる。また、炭素源としては、セルロース系基質も挙げられる。セルロース系基質として、具体的には、例えば、微結晶セルロース(アビセル)、ろ紙、古紙、パルプ、木材、稲わら、麦わら、籾殻、米ぬか、小麦ふすま、サトウキビバガス、コーヒー粕、茶粕が挙げられる。市販の好適なセルロース系基質としては、ソルカフロック(International Fiber Corp, North Tonawanda, NY, U.S.A)が挙げられる。炭素源としては、1種の炭素源を用いてもよく、2種またはそれ以上の炭素源を組み合わせて用いてもよい。 The carbon source is not particularly limited as long as a host having a chimeric enzyme gene can be used. Specific examples of carbon sources include glucose, fructose, sucrose, lactose, galactose, xylose, arabinose, waste molasses, starch hydrolysate, biomass hydrolyzate, and other sugars, acetic acid, fumaric acid, citric acid, Examples thereof include organic acids such as succinic acid and malic acid, alcohols such as glycerol, crude glycerol and ethanol, and fatty acids. Examples of the carbon source also include cellulosic substrates. Specific examples of the cellulosic substrate include microcrystalline cellulose (Avicel), filter paper, waste paper, pulp, wood, rice straw, straw, rice husk, rice bran, wheat bran, sugar cane bagasse, coffee lees, and tea lees. . Suitable commercially available cellulosic substrates include Solcaflock (International Fiber Corp, North Tonawanda, NY, U.S.A). As the carbon source, one type of carbon source may be used, or two or more types of carbon sources may be used in combination.
窒素源として、具体的には、例えば、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム等のアンモニウム塩、ペプトン、酵母エキス、肉エキス、コーンスティープリカー、大豆タンパク質分解物等の有機窒素源、アンモニア、ウレアが挙げられる。窒素源としては、1種の窒素源を用いてもよく、2種またはそれ以上の窒素源を組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of the nitrogen source include ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride, and ammonium phosphate, organic nitrogen sources such as peptone, yeast extract, meat extract, corn steep liquor, and soy protein degradation product, ammonia, and urea. Can be mentioned. As the nitrogen source, one kind of nitrogen source may be used, or two or more kinds of nitrogen sources may be used in combination.
リン酸源として、具体的には、例えば、リン酸2水素カリウム、リン酸水素2カリウム等のリン酸塩、ピロリン酸等のリン酸ポリマーが挙げられる。リン酸源としては、1種のリン酸源を用いてもよく、2種またはそれ以上のリン酸源を組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of the phosphoric acid source include phosphates such as potassium dihydrogen phosphate and dipotassium hydrogen phosphate, and phosphate polymers such as pyrophosphoric acid. As the phosphoric acid source, one type of phosphoric acid source may be used, or two or more types of phosphoric acid sources may be used in combination.
硫黄源として、具体的には、例えば、硫酸塩、チオ硫酸塩、亜硫酸塩等の無機硫黄化合物、システイン、シスチン、グルタチオン等の含硫アミノ酸が挙げられる。硫黄源としては、1種の硫黄源を用いてもよく、2種またはそれ以上の硫黄源を組み合わせて用いても
よい。
Specific examples of the sulfur source include inorganic sulfur compounds such as sulfate, thiosulfate, and sulfite, and sulfur-containing amino acids such as cysteine, cystine, and glutathione. As the sulfur source, one kind of sulfur source may be used, or two or more kinds of sulfur sources may be used in combination.
その他の各種有機成分や無機成分として、具体的には、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム等の無機塩類;鉄、マンガン、マグネシウム、カルシウム等の微量金属類;ビタミンB1、ビタミンB2、ビタミンB6、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、ビタミンB12等のビ
タミン類;アミノ酸類;核酸類;これらを含有するペプトン、カザミノ酸、酵母エキス、大豆タンパク質分解物等の有機成分が挙げられる。その他の各種有機成分や無機成分としては、1種の成分を用いてもよく、2種またはそれ以上の成分を組み合わせて用いてもよい。
Other various organic and inorganic components include, for example, inorganic salts such as sodium chloride and potassium chloride; trace metals such as iron, manganese, magnesium and calcium; vitamin B1, vitamin B2, vitamin B6 and nicotine Examples include vitamins such as acid, nicotinamide, and vitamin B12; amino acids; nucleic acids; and organic components such as peptone, casamino acid, yeast extract, and soybean protein degradation products containing these. As other various organic components and inorganic components, one component may be used, or two or more components may be used in combination.
培養は、例えば、液体培地を用いて、通気培養または振盪培養により、好気的に行うことができる。培養温度は、例えば、15〜43℃であってよい。培養中のpHは、例えば、5〜9であってよい。培養期間は、例えば、2時間〜20日であってよい。培養は、回分培養(batch culture)、流加培養(Fed-batch culture)、連続培養(continuous culture)、ま
たはそれらの組み合わせにより実施することができる。また、培養は、前培養と本培養とに分けて実施してもよい。例えば、前培養を寒天培地等の固体培地上で行い、本培養を液体培地で行ってもよい。
The culture can be performed aerobically, for example, by aeration culture or shaking culture using a liquid medium. The culture temperature may be, for example, 15 to 43 ° C. The pH during the culture may be, for example, 5-9. The culture period may be, for example, 2 hours to 20 days. The culture can be performed by batch culture, fed-batch culture, continuous culture, or a combination thereof. Moreover, you may implement culture | cultivation by dividing into preculture and main culture. For example, pre-culture may be performed on a solid medium such as an agar medium, and main culture may be performed on a liquid medium.
上記のようにしてキメラ酵素遺伝子を有する宿主を培養することにより、キメラ酵素を含有する培養物が得られる。キメラ酵素は、例えば、宿主の菌体内および/または培地中に蓄積し得る。「菌体」は、宿主の種類に応じて、適宜「細胞」と読み替えてよい。 By culturing a host having the chimeric enzyme gene as described above, a culture containing the chimeric enzyme can be obtained. The chimeric enzyme can accumulate, for example, in the host cell and / or in the medium. “Cells” may be appropriately read as “cells” depending on the type of host.
キメラ酵素が生産されたことは、例えば、培養上清等の適当な画分のセルラーゼ活性を測定することにより確認できる。 The production of the chimeric enzyme can be confirmed, for example, by measuring the cellulase activity of an appropriate fraction such as a culture supernatant.
キメラ酵素は、培養物等に含まれたまま使用してもよく、適宜、培養物等から分離精製し粗酵素画分又は精製酵素として使用してもよい。 The chimeric enzyme may be used as it is contained in a culture or the like, or may be appropriately separated and purified from the culture or the like and used as a crude enzyme fraction or a purified enzyme.
すなわち、例えば、宿主の菌体内にキメラ酵素が蓄積する場合、適宜、菌体を破砕、溶解、または抽出等し、キメラ酵素を回収することができる。菌体は、遠心分離等により培養物から回収することができる。細胞の破砕、溶解、または抽出等は、公知の方法により行うことができる。そのような方法としては、例えば、例えば、超音波破砕法、ダイノミル法、ビーズ破砕、フレンチプレス破砕、リゾチーム処理が挙げられる。これらの方法は、1種を単独で用いてもよく、2種またはそれ以上を適宜組み合わせて用いてもよい。また、例えば、培地にキメラ酵素が蓄積する場合、遠心分離等により培養上清を取得し、培養上清からキメラ酵素を回収することができる。 That is, for example, when the chimeric enzyme accumulates in the host cell, the chimeric enzyme can be recovered by appropriately crushing, dissolving, or extracting the cell. The cells can be recovered from the culture by centrifugation or the like. Cell disruption, lysis, extraction or the like can be performed by a known method. Examples of such a method include ultrasonic crushing method, dynomill method, bead crushing, French press crushing, and lysozyme treatment. One of these methods may be used alone, or two or more thereof may be used in appropriate combination. For example, when the chimeric enzyme accumulates in the medium, the culture supernatant can be obtained by centrifugation or the like, and the chimeric enzyme can be recovered from the culture supernatant.
キメラ酵素の精製は、酵素の精製に用いられる公知の方法により行うことができる。そのような方法としては、例えば、硫安分画、イオン交換クロマトグラフィー、疎水クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィー、等電点沈殿が挙げられる。これらの方法は、1種を単独で用いてもよく、2種またはそれ以上を適宜組み合わせて用いてもよい。キメラ酵素の精製は、所望の程度に行うことができる。 Purification of the chimeric enzyme can be performed by a known method used for purification of the enzyme. Examples of such methods include ammonium sulfate fractionation, ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography, affinity chromatography, gel filtration chromatography, and isoelectric point precipitation. One of these methods may be used alone, or two or more thereof may be used in appropriate combination. Purification of the chimeric enzyme can be performed to a desired degree.
精製されたキメラ酵素は、「キメラ酵素」としてセルロースの分解等の用途に利用できる。キメラ酵素は、遊離の状態で利用されてもよいし、樹脂等の固相に固定化された固定化酵素の状態で利用されてもよい。 The purified chimeric enzyme can be used as a “chimeric enzyme” for uses such as cellulose degradation. The chimeric enzyme may be used in a free state, or may be used in the state of an immobilized enzyme immobilized on a solid phase such as a resin.
また、精製されたキメラ酵素に限られず、キメラ酵素を含有する任意の画分を「キメラ酵素」としてセルロースの分解等の用途に利用してもよい。キメラ酵素を含有する画分は
、キメラ酵素がセルロースに作用できるように含有される限り特に制限されない。そのような画分としては、例えば、培養物、培養上清、菌体処理物(破砕物、溶解物、抽出物(無細胞抽出液)、等)、それらの部分精製物(粗精製物)、それらの組み合わせが挙げられる。これらの画分は、いずれも、単独で利用されてもよいし、精製されたキメラ酵素と共に利用されてもよい。
Further, the present invention is not limited to a purified chimeric enzyme, and any fraction containing the chimeric enzyme may be used as a “chimeric enzyme” for applications such as cellulose degradation. The fraction containing the chimeric enzyme is not particularly limited as long as it is contained so that the chimeric enzyme can act on cellulose. Such fractions include, for example, cultures, culture supernatants, treated cells (crushed materials, lysates, extracts (cell-free extracts), etc.), and partially purified products (crude products). And combinations thereof. Any of these fractions may be used alone or together with the purified chimeric enzyme.
なお、培養物には、キメラ酵素とともに、他の酵素、例えば、他のセルラーゼや、キシラナーゼ、キシロビアーゼ(β−キシロシダーゼ)、アラビノフラノシダーゼ等のヘミセルラーゼ、も生成蓄積し得る。キメラ酵素は、そのような他の酵素との混合物として回収されてもよく、そのような他の酵素と分離して回収されてもよい。 In addition to the chimeric enzyme, other enzymes such as other cellulases and hemicellulases such as xylanase, xylobiase (β-xylosidase), and arabinofuranosidase can also be produced and accumulated in the culture. The chimeric enzyme may be recovered as a mixture with such other enzymes, or may be recovered separately from such other enzymes.
回収したキメラ酵素は、適宜、製剤化してもよい。剤形は特に制限されず、キメラ酵素の使用用途等の諸条件に応じて適宜設定することができる。剤形としては、例えば、液剤、懸濁剤、散剤、錠剤、丸剤、カプセル剤が挙げられる。製剤化にあたっては、例えば、賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、安定化剤、矯味剤、矯臭剤、香料、希釈剤、界面活性剤等の薬理学的に許容される添加剤を使用することができる。 The collected chimeric enzyme may be appropriately formulated. The dosage form is not particularly limited, and can be appropriately set according to various conditions such as usage of the chimeric enzyme. Examples of the dosage form include solutions, suspensions, powders, tablets, pills, and capsules. In formulation, for example, excipients, binders, disintegrants, lubricants, stabilizers, flavoring agents, flavoring agents, fragrances, diluents, surfactants and other pharmacologically acceptable additives. Can be used.
<3>キメラ酵素の利用
キメラ酵素は、例えば、セルロースの分解に利用できる。具体的には、例えば、キメラ酵素を利用してセルロース系基質に含まれるセルロース成分を糖化することにより、グルコース等のセルロース分解物を含有する糖化液が得られる。すなわち、本発明は、キメラ酵素でセルロース系基質を処理することを含む、セルロース系基質の糖化方法を提供する。同方法の一態様は、キメラ酵素でセルロース系基質を処理することを含む、糖化物の製造方法である。
<3> Use of Chimeric Enzyme The chimeric enzyme can be used, for example, for the decomposition of cellulose. Specifically, for example, a saccharified solution containing a cellulose degradation product such as glucose can be obtained by saccharifying a cellulose component contained in a cellulose-based substrate using a chimeric enzyme. That is, this invention provides the saccharification method of a cellulosic substrate including treating a cellulosic substrate with a chimeric enzyme. One aspect of the method is a method for producing a saccharified product, which comprises treating a cellulosic substrate with a chimeric enzyme.
セルロース系基質としては、植物バイオマスが挙げられる。植物バイオマスとしては、木質系バイオマスや草本系バイオマスが挙げられる。植物バイオマスとして、具体的には、例えば、稲わら、麦わら、籾殻、サトウキビバガス、オイルパーム空果房、コーンストーバ、コーンコブ、スイッチグラス、エリアンサス、ネピアグラス、廃木材が挙げられる。また、植物バイオマスとしては、製紙工程廃棄物等の植物バイオマスを原料とする製品の製造工程から排出される廃棄物や、古紙等の植物バイオマスを原料として製造された製品の破棄物も挙げられる。 An example of the cellulosic substrate is plant biomass. Examples of plant biomass include woody biomass and herbaceous biomass. Specific examples of plant biomass include rice straw, straw, rice husk, sugar cane bagasse, oil palm empty fruit bunch, corn stover, corn cob, switchgrass, Eliansus, napiergrass, and waste wood. Examples of plant biomass include waste discharged from a production process of products made from plant biomass such as papermaking process waste, and discarded products made from plant biomass such as waste paper.
植物バイオマス等のセルロース系基質は、そのまま、あるいは適宜、前処理に供してから、糖化処理に供してよい。すなわち、目的物質の製造法は、糖化処理前に、セルロース系基質を前処理に供することを含んでいてもよい。前処理方法としては、例えば、水熱分解処理、酸処理、アルカリ処理、溶媒処理、キャビテーション処理、超臨界水処理、蒸煮、爆砕、粉砕が挙げられる。これらの中では、水熱分解処理が好ましい。これらの前処理は、単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。例えば、セルロース系基質は、5mm以下に粉砕して、水熱分解処理に供してもよい。 Cellulose-based substrates such as plant biomass may be subjected to saccharification treatment as they are, or after being appropriately subjected to pretreatment. That is, the method for producing the target substance may include subjecting the cellulosic substrate to pretreatment before saccharification treatment. Examples of the pretreatment method include hydrothermal decomposition treatment, acid treatment, alkali treatment, solvent treatment, cavitation treatment, supercritical water treatment, steaming, explosion, and pulverization. Among these, hydrothermal decomposition treatment is preferable. These pretreatments may be used alone or in combination. For example, the cellulosic substrate may be pulverized to 5 mm or less and subjected to hydrothermal decomposition treatment.
水熱分解処理は、例えば、好ましくは175〜240℃、より好ましくは200〜230℃の加圧熱水を用いて行うことができる。植物バイオマス等のセルロース系基質は、一般的に、セルロース、ヘミセルロース、リグニン等の成分で構成されるが、ヘミセルロース成分は約140℃以上で、セルロースは約230℃以上で、リグニン成分は約140℃以上で溶解する。よって、セルロース成分と他の成分とを十分に分離するためには、上記範囲の温度で水熱分解処理を行うのが好ましい。水熱分解処理の反応圧力は、反応系が加圧熱水の状態となるよう、各温度の水の飽和蒸気圧より更に0.1〜0.5MPa高い圧力とするのが好ましい。水熱分解処理の反応時間は、例えば、通常20分以下、好ましくは3〜15分であってよい。水熱分解処理は、1回行われてもよく、2回またはそれ以上
行われてもよい。水熱分解処理が2回またはそれ以上行われる場合、各回の水熱分解処理の実施条件は、同一であってもよく、同一でなくてもよい。上記のような水熱分解処理は、セルロース系基質を加圧熱水と対向接触させることにより行うことができる。このような処理は、例えば、特許第4436429号公報、特許4524351号公報、又は特許第4427583号公報に記載された装置を用いて行うことができる。セルロース系基質の水熱分解処理によって、リグニン成分及びヘミセルロース成分はセルロース系基質から熱水中に移行し、セルロース成分は固形分として残る。水熱分解処理後、必要により熱水と固形分とを分離し、糖化を行えばよい。
The hydrothermal decomposition treatment can be performed using, for example, pressurized hot water of preferably 175 to 240 ° C, more preferably 200 to 230 ° C. Cellulosic substrates such as plant biomass are generally composed of components such as cellulose, hemicellulose, and lignin. The hemicellulose component is about 140 ° C or higher, the cellulose is about 230 ° C or higher, and the lignin component is about 140 ° C. It dissolves as described above. Therefore, in order to sufficiently separate the cellulose component from other components, it is preferable to perform the hydrothermal decomposition treatment at a temperature in the above range. The reaction pressure of the hydrothermal decomposition treatment is preferably set to a pressure that is 0.1 to 0.5 MPa higher than the saturated vapor pressure of water at each temperature so that the reaction system is in a pressurized hot water state. The reaction time of the hydrothermal decomposition treatment is, for example, usually 20 minutes or less, preferably 3 to 15 minutes. The hydrothermal decomposition treatment may be performed once, or may be performed twice or more. When the hydrothermal decomposition treatment is performed twice or more, the implementation conditions for each hydrothermal decomposition treatment may or may not be the same. The hydrothermal decomposition treatment as described above can be performed by bringing a cellulosic substrate into contact with pressurized hot water. Such a process can be performed using, for example, an apparatus described in Japanese Patent No. 4436429, Japanese Patent No. 4524351, or Japanese Patent No. 4427583. By the hydrothermal decomposition treatment of the cellulosic substrate, the lignin component and the hemicellulose component are transferred from the cellulosic substrate to hot water, and the cellulose component remains as a solid content. After the hydrothermal decomposition treatment, hot water and solids may be separated and saccharified if necessary.
酸処理は、セルロース系基質と酸を接触させることにより行うことができる。酸処理に用いられる酸としては、無機酸や有機酸が挙げられる。無機酸としては、例えば、硫酸、硝酸、塩酸が挙げられる。中でも、硫酸が好ましい。酸処理における酸の濃度は、例えば、0.1〜15重量%、好ましくは0.5〜5重量%であってよい。酸処理の反応温度は、例えば、100〜300℃、好ましくは120〜250℃であってよい。酸処理の反応時間は、例えば、1秒〜60分であってよい。酸処理の回数は特に制限されず、酸処理は、1回行われてもよく、2回またはそれ以上行われてもよい。酸処理が2回またはそれ以上行われる場合、各回の酸処理の実施条件は、同一であってもよく、同一でなくてもよい。酸処理においては、一般的に、ヘミセルロース成分が先に加水分解される。よって、酸処理によって、例えば、ヘミセルロース由来のキシロースを多く含む液体画分と、セルロース成分を多く含む固形画分が得られ得る。酸処理後、必要により中和や固液分離等の処理を行い、糖化を行えばよい。中和は、適当なアルカリを用いて実施できる。中和に用いられるアルカリとしては、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の1価のアルカリや、水酸化カルシウム等の2価以上のアルカリが挙げられる。中でも、例えば塩の析出を防止する観点から、1価のアルカリが好ましい場合があり得る。 The acid treatment can be performed by bringing a cellulosic substrate into contact with an acid. Examples of the acid used for the acid treatment include inorganic acids and organic acids. Examples of inorganic acids include sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid. Of these, sulfuric acid is preferred. The acid concentration in the acid treatment may be, for example, 0.1 to 15% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight. The reaction temperature of the acid treatment may be, for example, 100 to 300 ° C, preferably 120 to 250 ° C. The reaction time of the acid treatment may be, for example, 1 second to 60 minutes. The number of acid treatments is not particularly limited, and the acid treatment may be performed once, or may be performed twice or more. When the acid treatment is performed twice or more, the conditions for performing the acid treatment each time may or may not be the same. In acid treatment, the hemicellulose component is generally hydrolyzed first. Therefore, by acid treatment, for example, a liquid fraction containing a large amount of xylose derived from hemicellulose and a solid fraction containing a large amount of cellulose component can be obtained. After the acid treatment, saccharification may be performed by performing a treatment such as neutralization or solid-liquid separation if necessary. Neutralization can be carried out using a suitable alkali. Examples of the alkali used for neutralization include monovalent alkalis such as ammonia, sodium hydroxide, and potassium hydroxide, and divalent or higher alkalis such as calcium hydroxide. Among them, for example, from the viewpoint of preventing salt precipitation, a monovalent alkali may be preferable.
アルカリ処理は、セルロース系基質とアルカリを接触させることにより行うことができる。アルカリ処理に用いられるアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、アンモニアが挙げられる。アルカリ処理におけるアルカリの濃度は、例えば、0.1〜60重量%であってよい。アルカリ処理の反応温度は、例えば、100〜200℃、好ましくは110〜180℃であってよい。また、アンモニアを用いる場合の処理条件としては、特開2008−161125や特開2008−535664に記載の条件が挙げられる。アルカリ処理の回数は特に制限されず、アルカリ処理は、1回行われてもよく、2回またはそれ以上行われてもよい。アルカリ処理が2回またはそれ以上行われる場合、各回のアルカリ処理の実施条件は、同一であってもよく、同一でなくてもよい。アルカリ処理後、必要により中和や固液分離等の処理を行い、糖化を行えばよい。中和は、適当な酸を用いて実施できる。中和に用いられる酸としては、例えば、硝酸や塩酸等の1価の酸や、硫酸やリン酸等の2価以上の酸が挙げられる。中でも、例えば塩の析出を防止する観点から、1価の酸が好ましい場合があり得る。 The alkali treatment can be performed by contacting the cellulosic substrate with an alkali. Examples of the alkali used for the alkali treatment include sodium hydroxide, calcium hydroxide, and ammonia. The alkali concentration in the alkali treatment may be, for example, 0.1 to 60% by weight. The reaction temperature of the alkali treatment may be, for example, 100 to 200 ° C, preferably 110 to 180 ° C. Examples of the treatment conditions when ammonia is used include the conditions described in JP2008-161125A and JP2008-535664A. The number of alkali treatments is not particularly limited, and the alkali treatment may be performed once, or may be performed twice or more. When the alkali treatment is performed twice or more, the execution conditions of the alkali treatment each time may or may not be the same. After the alkali treatment, neutralization or solid-liquid separation may be performed as necessary to carry out saccharification. Neutralization can be carried out using a suitable acid. Examples of the acid used for neutralization include monovalent acids such as nitric acid and hydrochloric acid, and divalent or higher acids such as sulfuric acid and phosphoric acid. Among these, for example, from the viewpoint of preventing salt precipitation, a monovalent acid may be preferable.
糖化反応は、水や緩衝液等の適当な水性溶媒中で行うことができる。反応条件は、例えば、公知のセルラーゼ等の糖化酵素の反応条件を参照して、または予備実験に基づき、適宜設定することができる。反応温度は、例えば、通常5〜95℃であってよい。pHは、例
えば、通常1〜11であってよい。酵素量は、例えば、基質固形量1 g当り、0.001〜10 gで
あってよい。反応時間は、例えば、通常12〜144時間であってよい。酵素反応は、静置で
行ってもよく、撹拌しながら行ってもよい。糖化反応には、キメラ酵素を単独で用いてもよく、他の糖化酵素を併用してもよい。
The saccharification reaction can be performed in an appropriate aqueous solvent such as water or a buffer solution. The reaction conditions can be appropriately set with reference to, for example, known reaction conditions for saccharifying enzymes such as cellulase or based on preliminary experiments. The reaction temperature may be, for example, usually 5 to 95 ° C. The pH may typically be 1-11, for example. The enzyme amount may be, for example, 0.001 to 10 g per 1 g of the substrate solid amount. The reaction time may usually be 12 to 144 hours, for example. The enzyme reaction may be performed by standing or may be performed with stirring. In the saccharification reaction, the chimeric enzyme may be used alone or in combination with other saccharifying enzymes.
キメラ酵素やその他の糖化酵素は、回収して再利用してもよい。例えば、糖化酵素を植物バイオマス等のセルロース系基質に結合させて回収し再利用することができる(特開2010-098951号公報、WO2016/043281)。 Chimeric enzymes and other saccharifying enzymes may be recovered and reused. For example, a saccharifying enzyme can be recovered by being bound to a cellulosic substrate such as plant biomass (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-098951, WO2016 / 043281).
具体的には、下記工程(A)〜(C)を含む方法により、キメラ酵素やその他の糖化酵素を再利用しながら、セルロース系基質を糖化することができる(WO2016/043281):
(A)第1のセルロース系基質を酵素糖化して得られた、遊離の糖化酵素を含有する第1の糖化液と、第2のセルロース系基質とを接触させる工程、
(B)前記工程(A)の後に、前記第2のセルロース系基質を回収する工程、
(C)前記工程(B)の後に、前記第2のセルロース系基質を酵素糖化し第2の糖化液を得る工程。
Specifically, a cellulosic substrate can be saccharified while reusing a chimeric enzyme or other saccharifying enzyme by a method including the following steps (A) to (C) (WO2016 / 043281):
(A) a step of contacting a first saccharified solution containing a free saccharifying enzyme obtained by enzymatic saccharification of the first cellulosic substrate with a second cellulosic substrate;
(B) a step of recovering the second cellulosic substrate after the step (A),
(C) A step of enzymatically saccharifying the second cellulosic substrate after the step (B) to obtain a second saccharified solution.
すなわち、第1の糖化液と第2のセルロース系基質とを接触させることにより、第1の糖化液中の遊離の糖化酵素(遊離のキメラ酵素、等)が第2のセルロース系基質に付着する。次いで、糖化酵素(キメラ酵素、等)が付着した第2のセルロース系基質を回収し、糖化酵素の基質および糖化酵素源として利用することにより、糖化酵素(キメラ酵素、等)を効率的に再利用でき、セルロース系基質を効率的に酵素糖化できる。 That is, by bringing the first saccharified solution into contact with the second cellulosic substrate, free saccharifying enzymes (such as free chimeric enzymes) in the first saccharified solution adhere to the second cellulosic substrate. . Next, the second cellulosic substrate to which the saccharifying enzyme (chimeric enzyme, etc.) is collected is recovered and used as the saccharifying enzyme substrate and saccharifying enzyme source, so that the saccharifying enzyme (chimeric enzyme, etc.) can be efficiently recycled. The cellulosic substrate can be efficiently enzymatically saccharified.
このようにして得られた糖化液は、例えば、炭素源として微生物の培養に利用することができる。一態様においては、例えば、L−アミノ酸等の所望の目的物質の生産能を有する微生物をこのようにして得られた糖化液を炭素源として培養することにより、当該目的物質を製造することができる。糖化液は、そのまま、あるいは適宜、濃縮、希釈、乾燥、分画、精製等の処理に供してから、炭素源として微生物の培養に利用することができる。例えば、糖化により生成したグルコース等の成分を所望の程度に分離精製して炭素源として微生物の培養に利用してもよい。 The saccharified solution thus obtained can be used, for example, as a carbon source for culturing microorganisms. In one aspect, for example, the target substance can be produced by culturing a microorganism having the ability to produce a desired target substance such as an L-amino acid using the saccharified solution thus obtained as a carbon source. . The saccharified solution can be used as it is, or appropriately subjected to a treatment such as concentration, dilution, drying, fractionation, purification, etc., and then used as a carbon source for culturing microorganisms. For example, components such as glucose produced by saccharification may be separated and purified to a desired degree and used as a carbon source for culturing microorganisms.
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこの実施例により限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to the examples.
(1)酵素液と水熱処理バガスの調製
(1−1)Talaromyces cellulolyticus F09ΔcreA株の構築
Talaromyces cellulolyticus S6-25株(NITE BP-01685。以下、S6-25株と記載)を親株として、以下の手順で遺伝子組み換え用の親株T. cellulolyticus F09株を構築した。
(1) Preparation of enzyme solution and hydrothermal bagasse (1-1) Construction of Talaromyces cellulolyticus F09ΔcreA strain
Using Talaromyces cellulolyticus S6-25 strain (NITE BP-01685, hereinafter referred to as S6-25 strain) as a parent strain, a parent strain T. cellulolyticus F09 strain for gene recombination was constructed according to the following procedure.
S6-25株を5 g/L ソルカフロック(International Fiber Corp, North Tonawanda, NY, U. S. A)、24 g/L KH2PO4 、5 g/L (NH4)2SO4 、2 g/L Urea、1.2 g/L MgSO4・7H2 O、0.01 g/L ZnSO4・7H2O、0.01 g/L MnSO4・5H2O、0.01 g/L CuSO4・5H2O、20 g/L Bacto agarを含む培地に接種し、30℃で培養を行った。寒天培地上に形成させたコロニーの端付近をストローで打ち抜いたアガーディスク1個を、40 g/L ソルカフロック、10 g/L Bacto peptone、6 g/L KNO3、2 g/L Urea、1.6 g/L KCl、1.2 g/L MgSO4・7H2O、12 g/L KH2PO4を含む培地(pH4.0)に接種し、30℃、220 rpmで10〜11日間旋回培養を行なった。次に、培養液5 mLをガラス濾過器(ポアサイズ:40〜100μm)で濾過し、残存するソルカフロックおよび長い菌糸を除去した。得られた濾過液を遠心(5000 rpmで3分間)して菌糸を回
収し、得られた菌糸を0.1 % Tween80、0.05 % MgSO4・7H2O、0.5 % NaClを含む溶液に懸
濁し、懸濁液を遠心(5000 rpmで3分間)する洗浄操作を2回行った。洗浄後の菌体懸濁
液の濁度(OD 660 nm)が1.0になるように適宜希釈し、1 mLをペトリディッシュ(底部径約35 mm)に分注し、15 Wの殺菌灯を用いて紫外線を照射した。照射後の菌体懸濁液を適
宜希釈し、1.2 g/L 5-fluoroorotic acid、1 g/L Uracil、1 g/L Uridineを含む最少培地(10 g/L グルコース、10 mM NH4Cl、10 mM KH2PO4、7 mM KCl、2 mM MgSO4、0.06 mg/L H3BO3、0.26 mg/L (NH4)6Mo7O24・4H2O、1 mg/L FeCl3・6H2O、0.4 mg/L CuSO4・5H2O、0.08 mg/L MnCl2、2 mg/L ZnCl2、20g/L Bacto Agar)に播種し、30℃で培養を行った。5-fluoroorotic acidはUracil生合成経路の中間体のアナログであり、Uracil生合成経路が
正常に機能している株に対して毒性を示す。よって、5-fluoroorotic acidを含む培地で
選択することでUracil生合成経路に変異が入り機能しなくなった株を取得することができる。5-fluoroorotic acidを含む培地で生育した変異株を、1 g/L Uracil、1 g/L Uridineを含む最少培地とこれらを含まない最少培地に植え継ぎ、1 g/L Uracil、1 g/L Uridine
を含む最少培地でのみ生育した株をF09株とした。5-fluoroorotic acid耐性を示す株ではpyrF遺伝子またはpyrG遺伝子に変異が入り機能しなくなっている可能性が高い。そこで、F09株のゲノムDNA上のこれら遺伝子の領域について塩基配列の決定を行った。その結果、F09株ではpyrF遺伝子(配列番号1)の629番目の塩基がAからGに変化しており、この変異
によりpyrF遺伝子産物が機能しなくなっていると推察された。
S6-25 strain 5 g / L Solkafloc (International Fiber Corp, North Tonawanda, NY, USA), 24 g / L KH 2 PO 4 , 5 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 , 2 g / L Urea, 1.2 g / L MgSO 4・ 7H 2 O, 0.01 g / L ZnSO 4・ 7H 2 O, 0.01 g / L MnSO 4・ 5H 2 O, 0.01 g / L CuSO 4・ 5H 2 O, 20 g / L The medium containing Bacto agar was inoculated and cultured at 30 ° C. One agar disk punched out with a straw near the end of the colony formed on the agar medium, 40 g / L solka floc, 10 g / L Bacto peptone, 6 g / L KNO 3 , 2 g / L Urea, 1.6 Inoculate a medium (pH 4.0) containing g / L KCl, 1.2 g / L MgSO 4 · 7H 2 O, 12 g / L KH 2 PO 4 and swirl culture at 30 ° C and 220 rpm for 10-11 days It was. Next, 5 mL of the culture solution was filtered with a glass filter (pore size: 40 to 100 μm) to remove the remaining solka floc and long mycelia. The resulting filtrate mycelia were collected by centrifugation (3 min at 5000 rpm) and the resulting mycelia 0.1% Tween80,0.05% MgSO 4 · 7H 2 O, suspended in a solution containing 0.5% NaCl, suspended The washing operation of centrifuging the suspension (5000 rpm for 3 minutes) was performed twice. Dilute appropriately so that the turbidity (OD 660 nm) of the cell suspension after washing becomes 1.0, dispense 1 mL into a Petri dish (bottom diameter: about 35 mm), and use a 15 W germicidal lamp. And irradiated with ultraviolet rays. The cell suspension after irradiation is diluted as appropriate, and a minimal medium (10 g / L glucose, 10 mM NH 4 Cl, 10 g / L 5-fluoroorotic acid, 1 g / L Uracil, 1 g / L Uridine, 10 mM KH 2 PO 4 , 7 mM KCl, 2 mM MgSO 4 , 0.06 mg / LH 3 BO 3 , 0.26 mg / L (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24・ 4H 2 O, 1 mg / L FeCl 3・ 6H 2 O, 0.4 mg / L CuSO 4 .5H 2 O, 0.08 mg / L MnCl 2 , 2 mg / L ZnCl 2 , 20 g / L Bacto Agar) and cultured at 30 ° C. 5-fluoroorotic acid is an intermediate analog of the Uracil biosynthetic pathway and is toxic to strains in which the Uracil biosynthetic pathway functions normally. Therefore, by selecting with a medium containing 5-fluoroorotic acid, it is possible to obtain a strain that has entered the Uracil biosynthetic pathway and has become nonfunctional. Mutant strains grown in a medium containing 5-fluoroorotic acid are transferred to a minimal medium containing 1 g / L Uracil and 1 g / L Uridine and a minimal medium not containing these, and then 1 g / L Uracil and 1 g / L. Uridine
The strain that grew only on the minimal medium containing was designated F09 strain. In strains exhibiting resistance to 5-fluoroorotic acid, there is a high possibility that the pyrF gene or the pyrG gene is mutated and no longer functions. Therefore, nucleotide sequences of these gene regions on the F09 strain genomic DNA were determined. As a result, in the F09 strain, the 629th base of the pyrF gene (SEQ ID NO: 1) was changed from A to G, and it was speculated that this mutation caused the pyrF gene product to stop functioning.
次に、T. cellulolyticus F09株を親株として、以下の手順により、creA遺伝子(配列
番号2)を破壊し、T. cellulolyticus F09ΔcreA株を構築した。creA遺伝子は、カタボライトリプレッションに関与する転写因子をコードする遺伝子である。creA遺伝子は、糸状菌において、セルラーゼの発現に関与していることが知られている(Mol Gen Genet. 1996 Jun 24;251(4):451-60、Biosci Biotechnol Biochem. 1998 Dec;62(12):2364-70)。creA遺伝子の破壊により、T. cellulolyticusのセルラーゼ生産能を向上させることができ
る(WO2015/093467)。
Next, using the T. cellulolyticus F09 strain as a parent strain, the creA gene (SEQ ID NO: 2) was disrupted by the following procedure to construct a T. cellulolyticus F09ΔcreA strain. The creA gene is a gene encoding a transcription factor involved in catabolite repression. The creA gene is known to be involved in cellulase expression in filamentous fungi (Mol Gen Genet. 1996 Jun 24; 251 (4): 451-60, Biosci Biotechnol Biochem. 1998 Dec; 62 (12 ): 2364-70). Disruption of the creA gene can improve the ability of T. cellulolyticus to produce cellulase (WO2015 / 093467).
はじめに、T. cellulolyticusのcreA遺伝子上流領域、pyrF遺伝子マーカー、creA遺伝
子下流領域の順に連結された塩基配列を有するcreA破壊用DNA断片を以下の手順に従って
作成した。T. cellulolyticus Y-94株(FERM BP-5826)のゲノムDNAを鋳型としてプライ
マー(配列番号3 と4)を用いたPCRによりcreA遺伝子の上流領域を、プライマー(配列番号5と6)を用いたPCRによりcreA遺伝子の下流領域をそれぞれ増幅した。また、T. cellulolyticus Y-94株(FERM BP-5826)のゲノムDNAを鋳型としてプライマー(配列番号7と8)を用いたPCRにより、pyrF遺伝子の全領域(プロモーターとターミネーターを含む)を増
幅した。PCR産物はWizard SV Gel and PCR Clean-Up System(Promega)を用いて精製し
た。精製したPCR産物をIn-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ)によりキット付属のpUCプラスミドに組み込み連結した。反応物でE. coli JM109を形質転換し、LB寒天培地(100 mg/L アンピシリンを含む)で37℃一晩培養することでコロニーを形成させた。得られた形質転換体からWizard Plus Miniprep System(Promega)を用いcreA破壊用DNA断片が
組み込まれたpUC-creA::pyrFプラスミドを得た。pUC-creA::pyrFプラスミドを鋳型としてプライマー(配列番号3と6)を用いたPCRによりcreA破壊用DNA断片を増幅し、エタノール沈殿により濃縮および精製した。
First, a creA disrupting DNA fragment having a base sequence linked in the order of a creA gene upstream region, a pyrF gene marker, and a creA gene downstream region of T. cellulolyticus was prepared according to the following procedure. PCR using the genomic DNA of T. cellulolyticus Y-94 strain (FERM BP-5826) as a template and primers (SEQ ID NOs: 3 and 4), using the upstream region of the creA gene and primers (SEQ ID NOs: 5 and 6) The downstream region of the creA gene was amplified by PCR. In addition, the entire region of the pyrF gene (including promoter and terminator) was amplified by PCR using primers (SEQ ID NOs: 7 and 8) using the genomic DNA of T. cellulolyticus strain Y-94 (FERM BP-5826) as a template. . The PCR product was purified using Wizard SV Gel and PCR Clean-Up System (Promega). The purified PCR product was incorporated into the pUC plasmid attached to the kit using In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio) and ligated. E. coli JM109 was transformed with the reaction product, and colonies were formed by culturing overnight at 37 ° C. on LB agar medium (containing 100 mg / L ampicillin). A pUC-creA :: pyrF plasmid incorporating a DNA fragment for creA disruption was obtained from the resulting transformant using Wizard Plus Miniprep System (Promega). The creA disruption DNA fragment was amplified by PCR using the pUC-creA :: pyrF plasmid as a template and primers (SEQ ID NOs: 3 and 6), and concentrated and purified by ethanol precipitation.
次に、F09株を12 g/L Potato Dextrose Broth(Difco)、20 g/L Bacto Agar(Difco)を含む培地に接種し、30℃で培養を行った。寒天培地上に形成させたコロニーの端付近をストローで打ち抜いて得たアガーディスク1個を、24 g/L Potato Dextrose Brothを含む培地に接種し、30℃、220 rpmで2日間旋回培養した。菌体を遠心分離(5000 rpm、5分間
)で回収し、10g/L Yatalase(タカラバイオ)、10 mM KH2PO4、0.8 M NaClを含む水溶液(pH6.0)を30 mL加え、振とうしながら30℃で2時間反応させ、細胞壁を消化しプロトプ
ラスト化した。ガラスフィルターで残渣を除いた後、遠心分離(2000 rpm、10分間)でプロトプラストを回収し、1.2 M Sorbitol、10 mM CaCl2を含むTris-HCl緩衝液(pH7.5)にて1 mLに懸濁しプロトプラスト溶液を調製した。200 μLのプロトプラスト溶液に、精製
したcreA破壊用DNA断片を10μgと、400 g/L PEG4000、10mM CaCl2を含むTris-HCl緩衝液
(pH7.5)を50 μL加え、氷上で30分間放置した。その後さらに1 mLの400 g/L PEG4000、10mM CaCl2を含むTris-HCl緩衝液(pH7.5)を加えて混合し、室温で15分間放置し形質転
換を行った。遠心分離(2000 rpm、10分間)で回収したプロトプラストを1 M Sucroseを
含む最少培地に播種し、30℃で7日間培養することで、Uracil要求性が相補された株を選
抜した。出現したコロニーを最少培地に接種し30℃で4日間培養した後、creA遺伝子領域
がpyrF遺伝子で置換されていることを確認し、F09ΔcreA株を得た。
Next, the F09 strain was inoculated into a medium containing 12 g / L Potato Dextrose Broth (Difco) and 20 g / L Bacto Agar (Difco) and cultured at 30 ° C. One agar disk obtained by punching the vicinity of the end of the colony formed on the agar medium with a straw was inoculated into a medium containing 24 g / L Potato Dextrose Broth, and rotated and cultured at 30 ° C. and 220 rpm for 2 days. Collect the cells by centrifugation (5000 rpm, 5 minutes), add 30 mL of an aqueous solution (pH 6.0) containing 10 g / L Yatalase (Takara Bio), 10 mM KH 2 PO 4 , and 0.8 M NaCl, and shake. The reaction was carried out at 30 ° C. for 2 hours to digest the cell wall and protoplast it. After removing the residue with a glass filter, the protoplasts are collected by centrifugation (2000 rpm, 10 minutes) and suspended in 1 mL with Tris-HCl buffer (pH 7.5) containing 1.2 M Sorbitol and 10 mM CaCl 2. A cloudy protoplast solution was prepared. Add 10 μg of purified creA DNA fragment and 50 μL of Tris-HCl buffer solution (pH 7.5) containing 400 g / L PEG4000 and 10 mM CaCl 2 to 200 μL protoplast solution, and let stand on ice for 30 minutes . Thereafter, Tris-HCl buffer (pH 7.5) containing 1 mL of 400 g / L PEG4000 and 10 mM CaCl 2 was added and mixed, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 15 minutes for transformation. Protoplasts recovered by centrifugation (2000 rpm, 10 minutes) were inoculated on a minimal medium containing 1 M Sucrose and cultured at 30 ° C. for 7 days to select a strain with complemented Uracil requirement. The emerged colonies were inoculated into a minimal medium and cultured at 30 ° C. for 4 days. After confirming that the creA gene region was replaced with the pyrF gene, the F09ΔcreA strain was obtained.
(1−2)酵素液の調製
F09ΔcreA株を、12 g/L Potato Dextrose Broth(Difco)、20 g/L Bacto Agar(Difco)を含む培地に接種し、30℃で培養を行った。寒天培地上に形成させたコロニーの端付近をストローで打ち抜いて得たアガーディスク1個を、20 mL の20 g/L グルコース、24 g/L KH2PO4、5 g/L (NH4)2SO4、2 g/L Urea、1.2 g/L MgSO4・7H2O、0.01 g/L ZnSO4・7H2O、0.01 g/L MnSO4・5H2O、0.01 g/L CuSO4・5H2O、1 g/L Corn steep liquor(C4648, SIGMA)、1 g/L Tween 80を含む液体培地に接種し、30℃、220 rpmで5日間旋回培養にて前
培養を行なった。次に、15 mLの前培養液を、ジャーファーメンター中の300 mLの15 g/L グルコース、12 g/L KH2PO4、10 g/L (NH4)2SO4、1.2 g/L MgSO4・7H2O、0.01 g/L ZnSO4・7H2O、0.01 g/L MnSO4・5H2O、0.01 g/L CuSO4・5H2O、5 g/L Corn steep liquor、1 g/L Tween 80、0.5 mL/L ディスホームGD(日油)を含む液体培地に植菌し、培養温度を30℃、通気量を1/2 vvmとし、撹拌により溶存酸素濃度を飽和濃度に対し5%以上に制御し、
アンモニアガスを用いて培養pHを5に制御しながら、78時間の流加培養を行った。流加液
の組成は360 g/L Glucose、60 g/L Cellobiose、0.5 mL/L ディスホームGDとし、流加液
は培養開始22時間後から連続的に流加した。培養開始72時間後に培養液をサンプリングし、遠心分離(15000 rpmで5分間)して上清を得た。得られた上清を酵素液とした。
(1-2) Preparation of enzyme solution
The F09ΔcreA strain was inoculated into a medium containing 12 g / L Potato Dextrose Broth (Difco) and 20 g / L Bacto Agar (Difco) and cultured at 30 ° C. One agar disk obtained by punching the vicinity of the end of the colony formed on the agar medium with a straw, 20 mL of 20 g / L glucose, 24 g / L KH 2 PO 4 , 5 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 , 2 g / L Urea, 1.2 g / L MgSO 4・ 7H 2 O, 0.01 g / L ZnSO 4・ 7H 2 O, 0.01 g / L MnSO 4・ 5H 2 O, 0.01 g / L CuSO 4・A liquid medium containing 5H 2 O, 1 g / L corn steep liquor (C4648, SIGMA) and 1 g / L Tween 80 was inoculated, and pre-cultured by rotating culture at 30 ° C. and 220 rpm for 5 days. Next, 15 mL of the preculture was added to 300 mL of 15 g / L glucose, 12 g / L KH 2 PO 4 , 10 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 , 1.2 g / L in a jar fermenter. MgSO 4・ 7H 2 O, 0.01 g / L ZnSO 4・ 7H 2 O, 0.01 g / L MnSO 4・ 5H 2 O, 0.01 g / L CuSO 4・ 5H 2 O, 5 g / L Corn steep liquor, 1 g / L Tween 80, 0.5 mL / L Inoculated into liquid medium containing Dis home GD (NOF), culture temperature 30 ° C, aeration volume 1/2 vvm, and dissolved oxygen concentration against saturation concentration by stirring Control over 5%,
While controlling the culture pH to 5 using ammonia gas, fed-batch culture for 78 hours was performed. The composition of the feed solution was 360 g / L Glucose, 60 g / L Cellobiose, and 0.5 mL / L Dis Home GD. The fed solution was continuously fed from 22 hours after the start of the culture. The culture solution was sampled 72 hours after the start of the culture, and centrifuged (15000 rpm for 5 minutes) to obtain a supernatant. The obtained supernatant was used as an enzyme solution.
(1−3)水熱処理バガスの調製
バガスはカッティングミル(SM100, Retsch、スクリーン0.75 mm)を用いて粉砕した。バガスを水に7%(w/v)で混合して一晩浸漬させた後、バッチ式小型水熱処理装置(070-07013, オーエムラボテック)で水熱処理を行った。水熱処理は、攪拌速度を200 rpmで一定とし、200℃で15分行った。水熱処理後の水熱処理スラリーは、濾紙(5C, Advantec)
を用いた吸引ろ過で固液分離し、水で洗浄した。得られた固形分を水熱処理バガスとした。
(1-3) Preparation of Hydrothermal Bagasse Bagasse was pulverized using a cutting mill (SM100, Retsch, screen 0.75 mm). After bagasse was mixed in water at 7% (w / v) and immersed overnight, hydrothermal treatment was performed with a batch-type small hydrothermal treatment device (070-07013, OM Lab Tech). Hydrothermal treatment was performed at 200 ° C. for 15 minutes with a constant stirring speed of 200 rpm. Hydrothermal slurry after hydrothermal treatment is filter paper (5C, Advantec)
Solid and liquid were separated by suction filtration using and washed with water. The obtained solid content was designated as hydrothermal bagasse.
(2)水熱処理バガスに対する酵素液中の糖質加水分解酵素群の結合能評価
50 mM クエン酸ナトリウム緩衝液(pH5.1)中に、5%(w/v)相当の水熱処理バガスと、20%(v/v)相当の酵素液(T. cellulolyticus F09ΔcreA株の培養上清)を添加し、50℃で24
時間振とうしながら反応させた。次いで、5%(w/v)相当の水熱処理バガスを追加してよく
混合してから遠心分離して(15000 rpmで5分間)して上清を得、酵素回収後サンプルとした。また、50 mM クエン酸ナトリウム緩衝液(pH5.1)中に20%(v/v)相当の酵素液(T. cellulolyticus F09ΔcreA株の培養上清)を添加したものを糖化反応前サンプルとした。
(2) Evaluation of the binding ability of carbohydrate hydrolases in the enzyme solution to hydrothermal bagasse
5% (w / v) equivalent hydrothermal bagasse and 20% (v / v) equivalent enzyme solution (culture supernatant of T. cellulolyticus F09ΔcreA strain in 50 mM sodium citrate buffer (pH 5.1) ) And add 24 at 50 ° C
The reaction was carried out with shaking. Next, 5% (w / v) equivalent hydrothermal bagasse was added and mixed well, then centrifuged (15000 rpm for 5 minutes) to obtain a supernatant, which was used as a sample after enzyme recovery. In addition, 20% (v / v) equivalent enzyme solution (culture supernatant of T. cellulolyticus F09ΔcreA strain) was added to 50 mM sodium citrate buffer (pH 5.1) as a sample before saccharification reaction.
これら2つのサンプルをタンパク質量として40 μg分取し、200 ng/μL Trypsinで37℃18時間の処理を行い、0.01 % TFA / 2% ACNの溶液に溶解させ、0.5 μg/μLの解析サンプ
ルを調製した。これらの解析サンプルをLC-MSによるプロテオーム解析に供し、検出され
たペプチドからタンパク質を同定すると同時に、その際に得られたピーク数から各タンパク質の存在量比を評価した。特定のタンパク質について、それぞれ、糖化反応前サンプル中の当該タンパク質の存在量を100 %とした際の、酵素回収後サンプル中の当該タンパク
質の存在量の比率を算出した。当該比率が低い程、水熱処理バガスへ結合率が高いことを示す。Cbh1(配列番号9)、Cbh2(配列番号10)、Bgl3A(配列番号11)、Eg5A(配列番号12)、Eg5X1(配列番号13)、Eg5X2(配列番号14)、Eg7B(配列番号15)、Xyl10A(配列番号16)の結果を図1に示す。この結果から、特にCbh2、Eg5X2、Xyl10AのCBMは、Cbh1、Bgl3A、Eg5A、Eg5X1、Eg7BのCBMに比較して、水熱処理バガスに対する結合能が高いこと
が示された。
Take 40 μg of these two samples as protein, treat with 200 ng / μL Trypsin at 37 ° C. for 18 hours, dissolve in 0.01% TFA / 2% ACN solution, and add 0.5 μg / μL of analysis sample. Prepared. These analysis samples were subjected to proteome analysis by LC-MS to identify proteins from the detected peptides, and simultaneously evaluate the abundance ratio of each protein from the number of peaks obtained at that time. For each specific protein, the ratio of the abundance of the protein in the sample after enzyme recovery was calculated when the abundance of the protein in the sample before the saccharification reaction was 100%. The lower the ratio, the higher the bonding rate to the hydrothermal bagasse. Cbh1 (SEQ ID NO: 9), Cbh2 (SEQ ID NO: 10), Bgl3A (SEQ ID NO: 11), Eg5A (SEQ ID NO: 12), Eg5X1 (SEQ ID NO: 13), Eg5X2 (SEQ ID NO: 14), Eg7B (SEQ ID NO: 15), Xyl10A The result of (SEQ ID NO: 16) is shown in FIG. From these results, it was shown that Cbh2, Eg5X2, and Xyl10A CBMs have a higher binding capacity to hydrothermally treated bagasse than Cbh1, Bgl3A, Eg5A, Eg5X1, and Eg7B CBMs.
(3)T. cellulolyticus由来Bgl3Aのセルロース系基質への結合能の改良
(3−1)キメラ酵素生産株の構築
図2に示すようにT. cellulolyticusのBgl3AのC末端に存在するCBMを含む領域をT. cel
lulolyticusのXyl10AのCBMを含む領域で置換した2種類のキメラ酵素(Bgl3A-10LC及びBgl3A-10C)をデザインした。これらのキメラ酵素、野生型のBgl3A(Bgl3Awt)、並びにリ
ンカー領域及びCBMを欠失したBgl3A(Bgl3AΔLC)をそれぞれ分泌発現する株を構築する
ために、以下の方法で4種の発現プラスミドpANC239、pANC247、pANC248、pANC244を構築
した。
(3) Improvement of binding ability of Bgl3A derived from T. cellulolyticus to cellulosic substrate (3-1) Construction of chimeric enzyme production strain As shown in Fig. 2, a region containing CBM present at the C-terminus of Bgl3A of T. cellulolyticus T. cel
Two types of chimeric enzymes (Bgl3A-10LC and Bgl3A-10C) were designed by substitution in the region containing CBM of Xyl10A of lulolyticus. In order to construct strains that secrete and express these chimeric enzymes, wild-type Bgl3A (Bgl3Awt), and Bgl3A (Bgl3AΔLC) lacking the linker region and CBM, respectively, four expression plasmids pANC239, pANC247 were constructed by the following method. PANC248 and pANC244 were constructed.
T. cellulolyticus Y-94株(FERM BP-5826)のゲノムDNAを鋳型としてプライマー(配
列番号17と18)を用いたPCRによって、bgl3A遺伝子を増幅した。PCR産物は Min Elute PCR Purification Kit(QIAGEN)を用いて精製した。精製したPCR産物と、pANC202プラスミド(J Ind Microbiol Biotechnol. 2013 Aug;40(8):823-30)を制限酵素EcoRVとSbfIによって切断した産物とを、DNA Ligation Kit(Takara)を用いてライゲーションした。ライゲーション産物でE. coli DH5αを形質転換し、LB寒天培地(100 mg/L アンピシリンを含む)で37℃一晩培養することでコロニーを形成させた。得られた形質転換体からQIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN)を用いpANC211プラスミドを得た。pANC211をT. cellulolyticus YP-4株に形質転換(Biosci Biotechnol Biochem. 2012;76(2):245-9)した。YP-4株は、T. cellulolyticus Y-94株(FERM BP-5826)のウラシル要求性株である(AMB Express. 2013; 3: 73.)。得られた形質転換株よりFAST RNA Pro Blue Kit(Qbiogene)及びRNeasy Mini Kit(QIAGEN)を用いてRNAを精製した。得られたRNAからM-MLV逆転写酵素(Takara)を用いてcDNAを調製し、cDNAを鋳型としてプライマー(配列番号17と18)を用いたPCRによって、bgl3A遺伝子のcDNAを増幅した。PCR産物はMin Elute PCR Purification Kit(QIAGEN)を用いて精製した。精製したPCR産物と、pANC202プラスミド(J Ind Microbiol Biotechnol. 2013 Aug;40(8):823-30)を制限酵素EcoRVとSbfIによって切断した産物
とを、DNA Ligation Kit(Takara)を用いてライゲーションした。ライゲーション産物でE. coli DH5αを形質転換し、LB寒天培地(100 mg/L アンピシリンを含む)で37℃一晩培養することでコロニーを形成させた。得られた形質転換体からQIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN)を用い、野生型Bgl3A(Bgl3Awt)の発現プラスミドpANC239を得た。同プラスミドに搭載されたbgl3A遺伝子のcDNAの塩基配列および野生型Bgl3Aのアミノ酸配列を、配列番号27および11にそれぞれ示す。
The bgl3A gene was amplified by PCR using the genomic DNA of T. cellulolyticus strain Y-94 (FERM BP-5826) as a template and primers (SEQ ID NOs: 17 and 18). The PCR product was purified using Min Elute PCR Purification Kit (QIAGEN). The purified PCR product and the product obtained by cleaving the pANC202 plasmid (J Ind Microbiol Biotechnol. 2013 Aug; 40 (8): 823-30) with restriction enzymes EcoRV and SbfI were ligated using DNA Ligation Kit (Takara). . E. coli DH5α was transformed with the ligation product, and colonies were formed by culturing overnight at 37 ° C. on LB agar medium (containing 100 mg / L ampicillin). The pANC211 plasmid was obtained from the obtained transformant using QIAprep Spin Miniprep kit (QIAGEN). pANC211 was transformed into T. cellulolyticus YP-4 strain (Biosci Biotechnol Biochem. 2012; 76 (2): 245-9). The YP-4 strain is a uracil-requiring strain of the T. cellulolyticus Y-94 strain (FERM BP-5826) (AMB Express. 2013; 3: 73.). RNA was purified from the obtained transformant using FAST RNA Pro Blue Kit (Qbiogene) and RNeasy Mini Kit (QIAGEN). CDNA was prepared from the obtained RNA using M-MLV reverse transcriptase (Takara), and the cDNA of the bgl3A gene was amplified by PCR using the cDNA as a template and primers (SEQ ID NOs: 17 and 18). The PCR product was purified using Min Elute PCR Purification Kit (QIAGEN). The purified PCR product and the product obtained by cleaving the pANC202 plasmid (J Ind Microbiol Biotechnol. 2013 Aug; 40 (8): 823-30) with restriction enzymes EcoRV and SbfI were ligated using DNA Ligation Kit (Takara). . E. coli DH5α was transformed with the ligation product, and colonies were formed by culturing overnight at 37 ° C. on LB agar medium (containing 100 mg / L ampicillin). An expression plasmid pANC239 of wild type Bgl3A (Bgl3Awt) was obtained from the obtained transformant using QIAprep Spin Miniprep kit (QIAGEN). The nucleotide sequence of the bgl3A gene cDNA and the amino acid sequence of wild-type Bgl3A mounted on the plasmid are shown in SEQ ID NOs: 27 and 11, respectively.
次に、pANC239を鋳型としてプライマー(配列番号17と20)を用いたPCRによって、リンカー領域とCBM領域をコードする部分を欠失したbgl3A遺伝子を増幅した。PCR産物はHpaI
とSbfIによって切断した後、Min Elute PCR Purification Kit(QIAGEN)を用いて精製した。精製したPCR産物と、pANC202プラスミド(J Ind Microbiol Biotechnol. 2013 Aug;40(8):823-30)を制限酵素EcoRVとSbfIによって切断した産物とを、DNA Ligation Kit(Takara)を用いてライゲーションした。ライゲーション産物でE. coli DH5αを形質転換し
、LB寒天培地(100 mg/L アンピシリンを含む)で37℃一晩培養することでコロニーを形
成させた。得られた形質転換体からQIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN)を用いpANC108プラスミドを得た。別途、pANC208プラスミド(Protein Expr. Purif. 2014;94:40-45)
を鋳型としてプライマー(配列番号21と22)を用いたPCRによって、T. cellulolyticusのXyl10A遺伝子のリンカー領域とCBMをコードするDNA断片を増幅した。PCR産物はSbfIによ
って切断した後、Min Elute PCR Purification Kit(QIAGEN)を用いて精製した。精製したPCR産物と、pANC108プラスミドをSfoIとSbfIで切断した産物とを、DNA Ligation Kit(Takara)を用いてライゲーションした。ライゲーション産物でE. coli DH5αを形質転換
し、LB寒天培地(100 mg/L アンピシリンを含む)で37℃一晩培養することでコロニーを
形成させた。得られた形質転換体からQIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN)を用い、キ
メラ酵素Bgl3A-10LCの発現プラスミドpANC247を得た。同プラスミドに搭載されたBgl3A-10LCをコードする遺伝子の塩基配列およびBgl3A-10LCのアミノ酸配列を、配列番号33お
よび34にそれぞれ示す。
Next, the bgl3A gene lacking the linker region and the portion encoding the CBM region was amplified by PCR using pANC239 as a template and primers (SEQ ID NOs: 17 and 20). PCR product is HpaI
After digestion with SbfI, purification was performed using Min Elute PCR Purification Kit (QIAGEN). The purified PCR product and the product obtained by cleaving the pANC202 plasmid (J Ind Microbiol Biotechnol. 2013 Aug; 40 (8): 823-30) with restriction enzymes EcoRV and SbfI were ligated using DNA Ligation Kit (Takara). . E. coli DH5α was transformed with the ligation product, and colonies were formed by culturing overnight at 37 ° C. on LB agar medium (containing 100 mg / L ampicillin). The pANC108 plasmid was obtained from the obtained transformant using QIAprep Spin Miniprep kit (QIAGEN). Separately, pANC208 plasmid (Protein Expr. Purif. 2014; 94: 40-45)
The DNA fragment encoding the linker region and CBM of the Xyl10A gene of T. cellulolyticus was amplified by PCR using as a template and primers (SEQ ID NOs: 21 and 22). The PCR product was cleaved with SbfI and then purified using Min Elute PCR Purification Kit (QIAGEN). The purified PCR product and the product obtained by cleaving the pANC108 plasmid with SfoI and SbfI were ligated using a DNA Ligation Kit (Takara). E. coli DH5α was transformed with the ligation product, and colonies were formed by culturing overnight at 37 ° C. on LB agar medium (containing 100 mg / L ampicillin). An expression plasmid pANC247 of the chimeric enzyme Bgl3A-10LC was obtained from the obtained transformant using QIAprep Spin Miniprep kit (QIAGEN). The nucleotide sequence of the gene encoding Bgl3A-10LC and the amino acid sequence of Bgl3A-10LC mounted on the plasmid are shown in SEQ ID NOs: 33 and 34, respectively.
また、pANC239を鋳型としてプライマー(配列番号17と23)を用いたPCRによって、リン
カー領域の一部とCBM領域をコードする部分を欠失したbgl3A遺伝子を増幅した。PCR産物
はHpaIとSbfIによって切断した後、 Min Elute PCR Purification Kit(QIAGEN)を用い
て精製した。精製したPCR産物と、pANC202プラスミド(J Ind Microbiol Biotechnol. 2013 Aug;40(8):823-30)を制限酵素EcoRVとSbfIによって切断した産物とを、DNA Ligation
Kit(Takara)を用いてライゲーションした。ライゲーション産物でE. coli DH5αを形
質転換し、LB寒天培地(100 mg/L アンピシリンを含む)で37℃一晩培養することでコロ
ニーを形成させた。得られた形質転換体からQIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN)を用
いpANC110プラスミドを得た。別途、pANC208プラスミド(Protein Expr. Purif. 2014;94:40-45)を鋳型としてプライマー(配列番号24と22)を用いたPCRによって、T. cellulolyticus CF-2612株のXyl10A遺伝子のCBMをコードするDNA断片を増幅した。PCR産物はSbfI
によって切断した後、Min Elute PCR Purification Kit(QIAGEN)を用いて精製した。精製したPCR産物と、pANC110プラスミドをSfoIとSbfIで切断した産物とを、DNA Ligation Kit(Takara)を用いてライゲーションした。ライゲーション産物でE. coli DH5αを形質
転換し、LB寒天培地(100 mg/L アンピシリンを含む)で37℃一晩培養することでコロニ
ーを形成させた。得られた形質転換体からQIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN)を用い
、Bgl3A-10Cの発現プラスミドpANC248を得た。同プラスミドに搭載されたBgl3A-10Cをコ
ードする遺伝子の塩基配列およびBgl3A-10Cのアミノ酸配列を、配列番号35および36
にそれぞれ示す。
In addition, the bgl3A gene lacking a part of the linker region and a part encoding the CBM region was amplified by PCR using pANC239 as a template and primers (SEQ ID NOs: 17 and 23). The PCR product was cleaved with HpaI and SbfI and then purified using the Min Elute PCR Purification Kit (QIAGEN). The purified PCR product and the product obtained by cleaving the pANC202 plasmid (J Ind Microbiol Biotechnol. 2013 Aug; 40 (8): 823-30) with restriction enzymes EcoRV and SbfI
Ligation was performed using Kit (Takara). E. coli DH5α was transformed with the ligation product, and colonies were formed by culturing overnight at 37 ° C. on LB agar medium (containing 100 mg / L ampicillin). The pANC110 plasmid was obtained from the obtained transformant using QIAprep Spin Miniprep kit (QIAGEN). Separately, CBM of Xyl10A gene of T. cellulolyticus CF-2612 strain is encoded by PCR using pANC208 plasmid (Protein Expr. Purif. 2014; 94: 40-45) as a template and primers (SEQ ID NOs: 24 and 22). The DNA fragment was amplified. PCR product is SbfI
After cleaving, purification was performed using Min Elute PCR Purification Kit (QIAGEN). The purified PCR product and the product obtained by cleaving the pANC110 plasmid with SfoI and SbfI were ligated using a DNA Ligation Kit (Takara). E. coli DH5α was transformed with the ligation product, and colonies were formed by culturing overnight at 37 ° C. on LB agar medium (containing 100 mg / L ampicillin). Bgl3A-10C expression plasmid pANC248 was obtained from the resulting transformant using QIAprep Spin Miniprep kit (QIAGEN). The nucleotide sequence of the gene encoding Bgl3A-10C and the amino acid sequence of Bgl3A-10C mounted on the plasmid are represented by SEQ ID NOs: 35 and 36, respectively.
Respectively.
さらに、pANC239を鋳型としてプライマー(配列番号17と19)を用いたPCRによって、リンカー領域とCBM領域をコードする部分を欠失したbgl3A遺伝子を増幅した。PCR産物を、pANC202を制限酵素EcoRVとSbfIによって切断した産物とライゲーションした。ライゲーシ
ョン産物でE. coli DH5αを形質転換し、LB寒天培地(100 mg/L アンピシリンを含む)で37℃一晩培養することでコロニーを形成させた。得られた形質転換体からQIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN)を用い、Bgl3AΔLCの発現プラスミドpANC244を得た。同プラスミ
ドに搭載されたBgl3AΔLCをコードする遺伝子の塩基配列およびBgl3AΔLCのアミノ酸配列を、配列番号37および38にそれぞれ示す。
Further, the bgl3A gene lacking the linker region and the portion encoding the CBM region was amplified by PCR using pANC239 as a template and primers (SEQ ID NOs: 17 and 19). The PCR product was ligated with the product obtained by cleaving pANC202 with restriction enzymes EcoRV and SbfI. E. coli DH5α was transformed with the ligation product, and colonies were formed by culturing overnight at 37 ° C. on LB agar medium (containing 100 mg / L ampicillin). Bgl3AΔLC expression plasmid pANC244 was obtained from the resulting transformant using QIAprep Spin Miniprep kit (QIAGEN). The nucleotide sequence of the gene encoding Bgl3AΔLC and the amino acid sequence of Bgl3AΔLC mounted on the plasmid are shown in SEQ ID NOs: 37 and 38, respectively.
pANC239、pANC247、pANC248、pANC244に搭載された各bgl3A遺伝子は、glaAプロモータ
ーの制御下で発現する。glaAプロモーターからの遺伝子の発現は、デンプンにより誘導することができる。
Each bgl3A gene carried in pANC239, pANC247, pANC248, and pANC244 is expressed under the control of the glaA promoter. Expression of the gene from the glaA promoter can be induced by starch.
pANC239、pANC247、pANC248、pANC244をそれぞれT. cellulolyticus YP-4株に形質転換(Biosci Biotechnol Biochem. 2012;76(2):245-9)し、Y239株、Y247株、Y248株、Y244株を取得した。 pANC239, pANC247, pANC248 and pANC244 were transformed into T. cellulolyticus YP-4 strain (Biosci Biotechnol Biochem. 2012; 76 (2): 245-9) to obtain Y239 strain, Y247 strain, Y248 strain and Y244 strain did.
(3−2)キメラ酵素の発現
Y239株、Y247株、Y248株、Y244株を、それぞれ、12 g/L Potato Dextrose Broth(Difco)、20 g/L Bacto Agar(Difco)を含む培地に接種し、30℃で培養を行った。寒天培地
上に形成させたコロニーの端付近をストローで打ち抜いて得たアガーディスク1個を、フラスコ中の10 mL の20 g/Lの可溶化デンプン、24 g/L KH2PO4、1 g/L Tween 80, 5 g/L (NH4)2SO4、1.2 g/L MgSO4・7H2O、0.8 g/L ureaを含む培地に接種し、30℃、220 rpmで5
日間旋回培養にて培養を行なった。
(3-2) Expression of chimeric enzyme
Y239 strain, Y247 strain, Y248 strain, and Y244 strain were inoculated in a medium containing 12 g / L Potato Dextrose Broth (Difco) and 20 g / L Bacto Agar (Difco), respectively, and cultured at 30 ° C. One agar disk obtained by punching the vicinity of the end of the colony formed on the agar medium with a straw was added to 10 mL of 20 g / L solubilized starch, 24 g / L KH 2 PO 4 , 1 g in a flask. / L Tween 80, 5 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 , 1.2 g / L MgSO 4 · 7H 2 O, inoculated in medium containing 0.8 g / L urea, 5 at 30 ° C, 220 rpm
Culturing was carried out by swirling culture for days.
(3−3)キメラ酵素の精製
培養後、培養液を遠心分離して上清を得た。得られた培養上清中に各Bgl3Aが含まれて
いることをSDS-PAGEおよびクロマトグラフィーで確認した。これらの培養上清をHiPrep 26/10脱塩クロマトグラフィー(GE Healthcare)を用いて脱塩後、Resource Q陰イオン交
換クロマトグラフィー(GE Healthcare)及びResource ISO疎水カラムクロマトグラフィ
ー(GE Healthcare)に供して各Bgl3AがSDS-PAGEで単一のバンドで検出されるまで精製し
た。
(3-3) Purification of chimeric enzyme After the culture, the culture solution was centrifuged to obtain a supernatant. It was confirmed by SDS-PAGE and chromatography that each Bgl3A was contained in the obtained culture supernatant. These culture supernatants were desalted using HiPrep 26/10 desalting chromatography (GE Healthcare) and then subjected to Resource Q anion exchange chromatography (GE Healthcare) and Resource ISO hydrophobic column chromatography (GE Healthcare). Each Bgl3A was purified until it was detected in a single band by SDS-PAGE.
(3−4)キメラ酵素の活性測定
各精製酵素(精製した各Bgl3A)の活性を、pNP-β-D-Glucoseを基質として測定した。1
Uの酵素活性は、1分間に1μmolのpNP(p−ニトロフェノール)を生成する酵素活性として定義した。その結果、Bgl3A-10LC、Bgl3A-10C、Bgl3AΔLCは、いずれも、Bgl3Awtとほ
ぼ同等の比活性を示した(表1)。本結果は、CBMやリンカーの置換または欠失がBgl3Aの触媒ドメインの機能にほとんど影響を及ぼさないことを示す。
(3-4) Measurement of activity of chimeric enzyme The activity of each purified enzyme (purified Bgl3A) was measured using pNP-β-D-Glucose as a substrate. 1
The enzyme activity of U was defined as the enzyme activity that produces 1 μmol of pNP (p-nitrophenol) per minute. As a result, all of Bgl3A-10LC, Bgl3A-10C, and Bgl3AΔLC showed specific activities substantially equivalent to Bgl3Awt (Table 1). This result shows that substitution or deletion of CBM or linker has little effect on the function of the catalytic domain of Bgl3A.
(3−5)キメラ酵素のセルロース系基質への結合能の評価
各精製酵素(精製した各Bgl3A)のセルロース系基質への結合能の評価は、50 mM酢酸Na
(pH 5.0)に懸濁した2%アビセル、3%ディスクミル粉砕稲わら、2%水熱処理バガスを基質に用いて行った。各基質懸濁液1 mLに1 mg/mLの各精製酵素を10μL添加し、45℃で2時
間保温後、上清中に残存するBgl3A活性をpNP-β-D-Glucoseを用いて測定した。コントロ
ールとして、各基質懸濁液の上清1 mLに1 mg/mLの各精製酵素を10μL添加し、30℃で2時
間保温後、溶液中に残存するBgl3A活性をpNP-β-D-Glucoseを用いて測定した。セルロー
ス系基質との反応後上清の活性を、コントロールで得られた活性を100とした場合の相対
活性として求めた。当該相対活性が低い程、セルロース系基質に結合した比率が高いことを示す。結果を表2に示す。CBMを保持しているBgl3A(Bgl3Awt, Bgl3A-10LC, Bgl3A-10C)は、バガス>アビセル>稲わらの順に高い比率で結合した。一方、CBMを保持しないBgl3AΔLCはいずれのセルロース系基質にもほとんど結合しなかった。よって、Bgl3Aのセル
ロース系基質への結合は、CBMに依存していることが分かった。また、キシラナーゼ(Xyl10A)のCBMが導入されたBgl3A-10LC及びBgl3A-10Cは、セルラーゼの固有のCBMを保持するBgl3Awtよりも、アビセルに対して約2.2倍、稲わらに対して約2.5、バガスに対して1.6〜2.8倍高い結合能を示した。これらの結果は、Xyl10AのCBMがセルロース系基質への高い結合能に寄与していることを示す。
(3-5) Evaluation of binding ability of chimeric enzyme to cellulosic substrate The evaluation of the binding ability of each purified enzyme (purified Bgl3A) to the cellulosic substrate was performed using 50 mM Na acetate.
The substrate was 2% Avicel suspended in (pH 5.0), 3% disc mill pulverized rice straw, and 2% hydrothermally treated bagasse. 10 μL of 1 mg / mL of each purified enzyme was added to 1 mL of each substrate suspension, incubated at 45 ° C. for 2 hours, and then Bgl3A activity remaining in the supernatant was measured using pNP-β-D-Glucose . As a control, add 10 μL of 1 mg / mL of each purified enzyme to 1 mL of the supernatant of each substrate suspension, incubate at 30 ° C for 2 hours, and then measure the remaining Bgl3A activity in the solution with pNP-β-D-Glucose It measured using. The activity of the supernatant after reaction with the cellulosic substrate was determined as the relative activity when the activity obtained in the control was taken as 100. It shows that the ratio couple | bonded with the cellulosic substrate is so high that the said relative activity is low. The results are shown in Table 2. Bgl3A (Bgl3Awt, Bgl3A-10LC, Bgl3A-10C) holding CBM bound at a high ratio in the order of bagasse>avicell> rice straw. On the other hand, Bgl3AΔLC not retaining CBM hardly bound to any cellulosic substrate. Therefore, it was found that the binding of Bgl3A to the cellulosic substrate depends on CBM. In addition, Bgl3A-10LC and Bgl3A-10C introduced with CBM of xylanase (Xyl10A) are about 2.2 times as much for Avicel, about 2.5 times as much for rice straw, and Bagas as compared to Bgl3Awt, which holds the intrinsic CBM of cellulase The binding ability was 1.6 to 2.8 times higher. These results indicate that Cyl of Xyl10A contributes to high binding ability to cellulosic substrates.
(3−6)キメラ酵素のセルロース系基質に対する糖化能の評価
50 mM クエン酸ナトリウム緩衝液(pH 5.1)中に、5 %(w/v)相当の水熱処理バガスと、T. cellulolyticus F09ΔcreA株の培養上清(実施例(2))および各精製Bgl3Aを添加し、50℃で24時間振とうしながら反応させた。T. cellulolyticus培養上清の添加量は5.92 mg-protein/g-バガスTSとし、各精製Bgl3Aの添加量は0.592 mg-protein/g-バガスTSとし
た。反応24時間後に上清を回収し、バイオッテクアナライザーAS-310(サクラエスアイ)にてグルコース濃度を測定した。その結果を表3に示す。Bgl3A添加なしの区(T. cellulolyticus培養上清のみを添加した区)と比較して各精製Bgl3A添加区(T. cellulolyticus培養上清と各精製Bgl3Aを添加した区)では生成グルコース濃度が上昇していることが認
められたが、各精製Bgl3A添加区間での生成グルコース濃度に差は認められなかった。こ
の結果は、CBMの置換または欠失によってセルロース系基質に対する糖化能が変化してい
ないことを示している。また、この結果は、Bgl3Aのセルロース系基質に対する結合能が
向上することによってセルロース系基質に対する糖化能が低下していないことも示している。以上のことから、酵素回収に有利なセルロース系基質に対する結合能の高いキメラ酵素を、セルロース系基質に対する糖化能を落とさずに構築できることが示された。
(3-6) Evaluation of saccharification ability of the chimeric enzyme for cellulosic substrates
Add 5% (w / v) equivalent hydrothermal bagasse, culture supernatant of T. cellulolyticus F09ΔcreA strain (Example (2)) and purified Bgl3A to 50 mM sodium citrate buffer (pH 5.1) The reaction was carried out with shaking at 50 ° C. for 24 hours. The amount of T. cellulolyticus culture supernatant added was 5.92 mg-protein / g-bagasse TS, and the amount of each purified Bgl3A added was 0.592 mg-protein / g-bagasse TS. After 24 hours of the reaction, the supernatant was collected, and the glucose concentration was measured with Biotech Analyzer AS-310 (Sakura Seye). The results are shown in Table 3. Compared with the group without addition of Bgl3A (group with only T. cellulolyticus culture supernatant added), the concentration of produced glucose increased in each group with purified Bgl3A (group with T. cellulolyticus culture supernatant and each purified Bgl3A added). However, there was no difference in the concentration of glucose produced in each purified Bgl3A addition interval. This result shows that the saccharification ability for cellulosic substrates is not changed by substitution or deletion of CBM. The results also show that the ability of Bgl3A to bind to a cellulosic substrate has not improved the ability to saccharify the cellulosic substrate. From the above, it was shown that a chimeric enzyme having a high binding ability to a cellulosic substrate advantageous for enzyme recovery can be constructed without reducing the saccharification ability to the cellulosic substrate.
<配列表の説明>
配列番号1:Talaromyces cellulolyticusのpyrF遺伝子の塩基配列
配列番号2:Talaromyces cellulolyticusのcreA遺伝子の塩基配列
配列番号3〜8:プライマー
配列番号9:Talaromyces cellulolyticusのCbh1タンパク質のアミノ酸配列
配列番号10:Talaromyces cellulolyticusのCbh2タンパク質のアミノ酸配列
配列番号11:Talaromyces cellulolyticusのBgl3Aタンパク質のアミノ酸配列
配列番号12:Talaromyces cellulolyticusのEg5Aタンパク質のアミノ酸配列
配列番号13:Talaromyces cellulolyticusのEg5X1タンパク質のアミノ酸配列
配列番号14:Talaromyces cellulolyticusのEg5X2タンパク質のアミノ酸配列
配列番号15:Talaromyces cellulolyticusのEg7Bタンパク質のアミノ酸配列
配列番号16:Talaromyces cellulolyticusのXyl10Aタンパク質のアミノ酸配列
配列番号17〜24:プライマー
配列番号25:Talaromyces cellulolyticusのcbh1遺伝子の塩基配列
配列番号26:Talaromyces cellulolyticusのcbh2遺伝子の塩基配列
配列番号27:Talaromyces cellulolyticusのbgl3A遺伝子の塩基配列
配列番号28:Talaromyces cellulolyticusのeg5A遺伝子の塩基配列
配列番号29:Talaromyces cellulolyticusのeg5X1遺伝子の塩基配列
配列番号30:Talaromyces cellulolyticusのeg5X2遺伝子の塩基配列
配列番号31:Talaromyces cellulolyticusのeg7B遺伝子の塩基配列
配列番号32:Talaromyces cellulolyticusのxyl10A遺伝子の塩基配列
配列番号33:Bgl3A-10LCをコードする遺伝子の塩基配列
配列番号34:Bgl3A-10LCのアミノ酸配列
配列番号35:Bgl3A-10Cをコードする遺伝子の塩基配列
配列番号36:Bgl3A-10Cのアミノ酸配列
配列番号37:Bgl3A-ΔLCをコードする遺伝子の塩基配列
配列番号38:Bgl3A-ΔLCのアミノ酸配列
<Explanation of Sequence Listing>
SEQ ID NO: 1: nucleotide sequence of pyrF gene of Talaromyces cellulolyticus SEQ ID NO: 2: nucleotide sequence of creA gene of Talaromyces cellulolyticus SEQ ID NO: 3-8: primer SEQ ID NO: 9: amino acid sequence of Cbh1 protein of Talaromyces cellulolyticus SEQ ID NO: 10: Talaromyces cellulolyticus Cbh2 protein amino acid sequence SEQ ID NO: 11: Talaromyces cellulolyticus Bgl3A protein amino acid sequence SEQ ID NO: 12: Talaromyces cellulolyticus Eg5A protein amino acid sequence SEQ ID NO: 13: Talaromyces cellulolyticus Eg5X1 protein amino acid sequence SEQ ID NO: 14: Talaromyces cellulolyticus Eg5X2 protein Amino acid sequence of SEQ ID NO: 15: amino acid sequence of Eg7B protein of Talaromyces cellulolyticus SEQ ID NO: 16: amino acid sequence of Xyl10A protein of Talaromyces cellulolyticus SEQ ID NO: 17-24: primer SEQ ID NO: 25: Talaromyces cellulolyti cus cbh1 gene base sequence number 26: Talaromyces cellulolyticus cbh2 gene base sequence number 27: Talaromyces cellulolyticus bgl3A gene base sequence number 28: Talaromyces cellulolyticus eg5A gene base sequence number 29: Talaromyces cellulolyticus eg5X1 gene base sequence SEQ ID NO: 30: Talaromyces cellulolyticus eg5X2 gene base sequence SEQ ID NO: 31: Talaromyces cellulolyticus eg7B gene base sequence SEQ ID NO: 32: Talaromyces cellulolyticus xyl10A gene base sequence SEQ ID NO: 33: encodes Bgl3A-10LC SEQ ID NO: 34: amino acid sequence of Bgl3A-10LC SEQ ID NO: 35: nucleotide sequence of the gene encoding Bgl3A-10C SEQ ID NO: 36: amino acid sequence of Bgl3A-10C SEQ ID NO: 37: gene encoding Bgl3A-ΔLC SEQ ID NO: 38 amino acid sequence of Bgl3A-ΔLC
Claims (19)
(a)配列番号16の375位〜403位のアミノ酸配列;
(b)配列番号16の375位〜403位のアミノ酸配列において、1〜5個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、または付加を含み、セルロース系基質に対する結合能を有するアミノ酸配列;
(c)配列番号16の375位〜403位のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有し、セルロース系基質に対する結合能を有するアミノ酸配列。 The protein according to any one of claims 1 to 4, wherein the carbohydrate binding module comprises the amino acid sequence described in (a), (b), or (c) below:
(A) the amino acid sequence of positions 375 to 403 of SEQ ID NO: 16;
(B) an amino acid sequence having a binding ability to a cellulosic substrate, including substitution, deletion, insertion, or addition of 1 to 5 amino acid residues in the amino acid sequence at positions 375 to 403 of SEQ ID NO: 16;
(C) an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence at positions 375 to 403 of SEQ ID NO: 16 and having an ability to bind to a cellulosic substrate.
載のタンパク質。 The protein according to any one of claims 2 to 7, wherein the catalytic domain is a catalytic domain of Bgl3A.
(a)配列番号11の25位〜601位のアミノ酸配列;
(b)配列番号11の25位〜601位のアミノ酸配列において、1〜10個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、または付加を含み、セルラーゼ活性を有するアミノ酸配列;
(c)配列番号11の25位〜601位のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有し、セルラーゼ活性を有するアミノ酸配列。 The protein according to any one of claims 2 to 8, wherein the catalytic domain comprises an amino acid sequence described in the following (a), (b), or (c):
(A) the amino acid sequence of positions 25 to 601 of SEQ ID NO: 11;
(B) an amino acid sequence having cellulase activity, including substitution, deletion, insertion, or addition of 1 to 10 amino acid residues in the amino acid sequence at positions 25 to 601 of SEQ ID NO: 11;
(C) an amino acid sequence having cellulase activity having 90% or more identity to the amino acid sequence at positions 25 to 601 of SEQ ID NO: 11.
タンパク質。 The protein according to any one of claims 2 to 10, which has a fibronectin type III-like domain.
れか1項に記載のタンパク質:
(a)配列番号34または36に示すアミノ酸配列を含むタンパク質;
(b)配列番号34または36に示すアミノ酸配列において、1〜10個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、または付加を含むアミノ酸配列を含み、且つ、セルラーゼ活性を有するタンパク質;
(c)配列番号34または36に示すアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、且つ、セルラーゼ活性を有するタンパク質。 The protein according to any one of claims 1 to 12, which is the protein according to the following (a), (b), or (c):
(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 34 or 36;
(B) a protein having an amino acid sequence containing substitution, deletion, insertion or addition of 1 to 10 amino acid residues and having cellulase activity in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 34 or 36;
(C) A protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 34 or 36 and having cellulase activity.
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