JP6074788B2 - 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme - Google Patents
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Description
本発明は、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素、当該酵素の製造方法、当該酵素を用いた3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法、及び当該製造方法にて得られたものを配合する美白剤に関する。 The present invention relates to a 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme, a method for producing the enzyme, a method for producing 3,6-anhydro-L-galactose using the enzyme, and a product obtained by the method. It is related with the whitening agent which mixes.
テングサ、オゴノリ等の紅藻類には、ガラクトース又はガラクトース誘導体から構成される多糖類が存在し、その中には水溶性粘質物が存在する。この水溶性粘質物として、例えば、アガロース及びアガロペクチン等を含む寒天、ポルフィラン、カラゲナンが挙げられ、これらには硫酸基を有するものも存在する。これら水溶性粘質物の様々な効能が検討されており、例えば、寒天では、便秘改善、腸内コレステロール吸収阻害、ダイオキシン等の有害物質の排出作用等が知られている。この寒天のアガロースは、D−ガラクトースと3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースとが交互にそれぞれβ−1,4結合、α−1,3結合で直鎖状に並んだ基本構造を有している。また、このような基本構造は、ポルフィランやカラゲナン等の紅藻類由来の多糖類に多く認められる構造である。 In red algae such as Tengu and Ogonori, there are polysaccharides composed of galactose or galactose derivatives, among which water-soluble mucilage exists. Examples of the water-soluble mucilage include agar containing agarose and agaropectin, porphyran, carrageenan, and some of them have a sulfate group. Various effects of these water-soluble mucilages have been studied. For example, in agar, constipation is improved, intestinal cholesterol absorption is inhibited, dioxins and other harmful substances are discharged, and the like. This agar agarose has a basic structure in which D-galactose and 3,6-anhydro-L-galactose are alternately arranged in a straight chain with β-1,4 bonds and α-1,3 bonds, respectively. Yes. Moreover, such a basic structure is a structure often found in polysaccharides derived from red algae such as porphyran and carrageenan.
そして、紅藻類は海洋資源として多く存在しているものの、食用や寒天培地等に利用されているに過ぎず、これら資源が有効活用されていないのが実状である。
近年、アガロースのような、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース及びD―ガラクトースを有する多糖類からのオリゴ糖等の切り出し、及び切り出されたオリゴ糖の有効活用が試みられてきている。
例えば、寒天等のような構造を有する多糖類からネオアガロビオースが生成可能な酵素及びそれを利用したネオアガロビオース等のオリゴ糖の製造方法(特許文献1及び2)、またネオアガロビオースを含有する美白用外用剤(特許文献3)が提案されている。
And although many red algae exist as marine resources, they are only used for food and agar medium, and the fact is that these resources are not effectively utilized.
In recent years, attempts have been made to excise oligosaccharides from polysaccharides having 3,6-anhydro-L-galactose and D-galactose, such as agarose, and effective use of the excised oligosaccharides.
For example, an enzyme capable of producing neoagarobiose from a polysaccharide having a structure such as agar and the like, a method for producing an oligosaccharide such as neoagarobiose using the enzyme (Patent Documents 1 and 2), and neoagarobi A whitening external preparation containing ausose (Patent Document 3) has been proposed.
しかしながら、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース(以下、「ALG」ともいう)については十分な知見が得られていないのが実状である。
3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを製造するには、一般的に寒天或いはアガロースを酸存在下で加熱し、加水分解する手法が挙げられるが、ALGのアンヒドロ構造が加水分解により消失する可能性が高い。また、アルカリ存在下で加熱し加水分解する手法もあるが、同様にアンヒドロ構造が消失する可能性が高く、また、単糖はアルカリ存在下の室温で転位反応が起こることも知られている。このように、酸アルカリ処理では、効率良くALGを得ることが難しいのが実状である。
このため、良好に3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを得る手段が望まれている。
However, in reality, sufficient knowledge has not been obtained about 3,6-anhydro-L-galactose (hereinafter also referred to as “ALG”).
In order to produce 3,6-anhydro-L-galactose, generally, agar or agarose is heated in the presence of an acid to hydrolyze, but the anhydro structure of ALG may be lost by hydrolysis. Is expensive. In addition, there is a method of heating and hydrolyzing in the presence of an alkali, but similarly, there is a high possibility that the anhydro structure disappears, and it is also known that a monosaccharide undergoes a rearrangement reaction at room temperature in the presence of an alkali. As described above, in the acid / alkali treatment, it is difficult to obtain ALG efficiently.
For this reason, a means for obtaining 3,6-anhydro-L-galactose satisfactorily is desired.
そこで、本発明は、斯かる実状に鑑み、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを良好に生成する酵素、当該酵素の製造方法、当該酵素を用いた3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法等を提供しようとするものである。 Therefore, in view of such a situation, the present invention provides an enzyme that favorably produces 3,6-anhydro-L-galactose, a method for producing the enzyme, and production of 3,6-anhydro-L-galactose using the enzyme. It is intended to provide a method.
本発明者は、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース(以下、「ALG」ともいう)生成酵素の探索について鋭意検討を行った結果、新規な非海洋性微生物の細胞内にネオアガロビオース加水分解酵素(neoagarobiose hydrolase, NAH)の活性があることを見出した。ネオアガロビオース加水分解酵素の報告例は極めて少なく、また海洋由来の多糖類を分解する酵素を非海洋性微生物から見出されたことは、全くの意外であった。さらに、本発明の酵素は、後述するように新規な酵素であり、ネオアガロビオース及びその他のオリゴ糖から、アンヒドロ構造が消失せずに3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを得られることも見出した。斯様にして、本発明者は、本発明の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素、当該酵素の製造方法、当該酵素を用いた3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法、当該ALGの用途発明等を完成させた。 As a result of intensive studies on the search for a 3,6-anhydro-L-galactose (hereinafter also referred to as “ALG”)-producing enzyme, the present inventor has found that a novel non-marine microbial cell contains neoagarobiose hydrolyzed. It was found that there is activity of degrading enzyme (neoagarobiose hydrolase, NAH). There have been very few reports on neoagalobiose hydrolase, and it was quite surprising that an enzyme capable of degrading marine-derived polysaccharides was found from non-marine microorganisms. Furthermore, the enzyme of the present invention is a novel enzyme as described later, and 3,6-anhydro-L-galactose can be obtained from neoagarobiose and other oligosaccharides without loss of anhydro structure. I found it. Thus, the inventor of the present invention, 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme of the present invention, a method for producing the enzyme, a method for producing 3,6-anhydro-L-galactose using the enzyme, The invention of ALG application has been completed.
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[14]に係る発明を提供する。 That is, the present invention provides the inventions according to the following [1] to [14].
[1]次の(a)、(b)又は(c)のタンパク質からなる3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素。
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
(c)配列番号1に表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
[1] A 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme comprising the following protein (a), (b) or (c):
(A) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 (b) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, (C) a protein having an anhydro-L-galactose production activity capacity (c) consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, comprising 3,6-anhydro-L-galactose production activity capacity Protein
[2]次の(a)又は(c)で表されるポリヌクレオチド。
(a)配列番号2又は3に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド
(c)配列番号2又は3に表される塩基配列と90%以上同一性を有する塩基配列からなり、且つ3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するポリヌクレオチド
[2] The following (a) or the polynucleotides represented by (c).
(A) polynucleotide comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or 3
( C) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence having 90% or more identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 3, and having 3,6-anhydro-L-galactose production activity
[3]次の酵素学的性質を有する、セルビブリオ(Cellvibrio)属由来の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素。
1.作用:ネオアガロビオースを基質とし、これに親和性を有し、且つ作用して3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生成する。
2.基質特異性:ネオアガロビオース、ネオアガロテトラオース及びネオアガロヘキサオースから選ばれる1種以上のものと作用し、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生成する。
3.最適pH:6.0である。
4.最適温度:ネオアガロビオースを基質としたとき、25℃である。
5.分子量:SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動における測定で、分子量42kDaを示し、ゲルろ過クロマトグラフィーにおける測定で、分子量83kDaを示すホモ二量体である。
6.N末端アミノ酸配列がGly-Asp-Leu-Pro-Glu-Lys-Lys-Leu-Ser-Lys-Ala-Ser-Leu-Arg-Ala-Ile-Glu(配列番号4)である。
[3] having the following enzymological properties, cell Vibrio (Cellvibrio) derived from genus 3,6-anhydro -L- galactose forming enzyme.
1. Action: Neo agarobiose is used as a substrate, has affinity for it, and acts to produce 3,6-anhydro-L-galactose.
2. Substrate specificity: Acts with one or more selected from neoagarobiose, neoagarotetraose and neoagarohexaose to produce 3,6-anhydro-L-galactose.
3. Optimal pH: 6.0 .
4). Optimal temperature: 25 ° C. when neoagarobiose is used as a substrate.
5. Molecular weight: It is a homodimer showing a molecular weight of 42 kDa as measured by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and showing a molecular weight of 83 kDa as measured by gel filtration chromatography.
6). The N-terminal amino acid sequence is Gly-Asp-Leu-Pro-Glu-Lys-Lys-Leu-Ser-Lys-Ala-Ser-Leu-Arg-Ala-Ile-Glu (SEQ ID NO: 4).
[4]上記[1]又は[3]記載のタンパク質をコードするポリヌクレオチド、ggt gat ctt cca gaa aaa aaa tta agt aaa gcc agt ttg cgc gct att gaaの配列からなるポリヌクレオチド、又は上記[2]記載のポリヌクレオチドを含有する組換えベクター。
[5]上記[4]記載の組換えベクターを含む形質転換体。
[4] A polynucleotide encoding the protein described in [1] or [3] above, a polynucleotide consisting of the sequence ggt gat ctt cca gaa aaa aaa tta agt aaa gcc agt ttg cgc gct att gaa, or the above [2] A recombinant vector containing the polynucleotide of
[5] A transformant comprising the recombinant vector according to [4] above.
[6]次の(a)、(b)又は(c)のタンパク質からなる3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素をコードするポリヌクレオチド又は遺伝子を含む微生物を培養し、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素を回収することを特徴とする3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素の製造方法。
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
(c)配列番号1に表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
[6] A microorganism comprising a polynucleotide or gene encoding a 3,6-anhydro-L-galactose-producing enzyme comprising the following protein (a), (b) or (c) is cultured, and 3,6-anhydro: -A method for producing 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme, comprising collecting L-galactose producing enzyme.
(A) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 (b) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, (C) a protein having an anhydro-L-galactose production activity ability (c) consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, comprising 3,6-anhydro-L-galactose production activity ability Protein
[7]次の(a)、(b)又は(c)のタンパク質からなる3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素を用いて、3,6−アンヒドロ−α−L−ガラクトースα(1−3)D−ガラクトースの基本構造を有する糖質を原料として、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを得ることを特徴とする3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法。
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
(c)配列番号1に表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
[7] Using a 3,6-anhydro-L-galactose-producing enzyme comprising the following protein (a), (b) or (c), 3,6-anhydro-α-L-galactose α (1- 3) A method for producing 3,6-anhydro-L-galactose characterized in that 3,6-anhydro-L-galactose is obtained from a saccharide having a basic structure of D-galactose as a raw material.
(A) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 (b) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, (C) a protein having an anhydro-L-galactose production activity ability (c) consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, comprising 3,6-anhydro-L-galactose production activity ability Protein
[8]次の(a)、(b)又は(c)のタンパク質からなる3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素をコードするポリヌクレオチド又は遺伝子を含む微生物を培養し、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)D−ガラクトースの基本構造を有する糖質を原料として、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを得ることを特徴とする3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法。
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
(c)配列番号1に表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
[8] A microorganism containing a polynucleotide or gene encoding a 3,6-anhydro-L-galactose-producing enzyme comprising the following protein (a), (b) or (c) is cultured, and 3,6-anhydro -3,6-Anhydro-L-galactose characterized in that 3,6-anhydro-L-galactose is obtained from a carbohydrate having a basic structure of -L-galactose α (1-3) D-galactose Production method.
(A) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 (b) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, (C) a protein having an anhydro-L-galactose production activity ability (c) consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, comprising 3,6-anhydro-L-galactose production activity ability Protein
[9](1)ネオアガロビオース生成酵素を用いて、D−ガラクトースβ(1−4)3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの基本構造を有する糖質のβ−1,4結合を加水分解することと、
(2)前記3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素を用いて、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)D−ガラクトースの基本構造を有する糖質を加水分解することと、
(3)3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを得ること、を含む、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法。
[9] (1) Hydrolysis of a β-1,4 bond of a carbohydrate having a basic structure of D-galactose β (1-4) 3,6-anhydro-L-galactose using a neo-agarobobiose-producing enzyme Disassembling,
(2) hydrolyzing a saccharide having the basic structure of 3,6-anhydro-L-galactose α (1-3) D-galactose using the 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme; ,
(3) A method for producing 3,6-anhydro-L-galactose, comprising obtaining 3,6-anhydro-L-galactose.
[10]セルビブリオ エスピー(Cellvibrio sp.) WU-0601と命名され、NITE P-1365として寄託された微生物。
[10] Cell Vibrio sp (Cellvibrio sp.), Designated WU-0601, the microorganisms deposited as NITE P-1365.
[11]前記記載の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法にて美白素材を製造する方法。
[12]前記記載の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法にて得られたものを配合する美白剤。
[13]前記記載の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法にて得られたものを配合する美白剤の製造方法。
[11] A method for producing a whitening material by the method for producing 3,6-anhydro-L-galactose as described above.
[12] A whitening agent containing a product obtained by the method for producing 3,6-anhydro-L-galactose as described above.
[13] A method for producing a whitening agent, wherein the product obtained by the method for producing 3,6-anhydro-L-galactose described above is blended.
[14]配列番号4に記載のアミノ酸配列を有するポリペプチド、当該アミノ酸配列において1〜3個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列を有するポリペプチド、又はggt gat ctt cca gaa aaa aaa tta agt aaa gcc agt ttg cgc gct att gaaの配列からなるポリヌクレオチド。 [14] A polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, a polypeptide having an amino acid sequence in which 1 to 3 amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence, or ggt gat ctt cca gaa aaa aaa tta agt aaa gcc agt ttg cgc gct att gaa polynucleotide consisting of the sequence of.
本発明によれば、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを良好に生成する酵素、当該酵素の製造方法、当該酵素を用いた3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法等を提供することができる。これにより、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを良好に得ることができる。 According to the present invention, there are provided an enzyme that favorably produces 3,6-anhydro-L-galactose, a method for producing the enzyme, a method for producing 3,6-anhydro-L-galactose using the enzyme, and the like. Can do. Thereby, 3,6-anhydro-L-galactose can be obtained favorably.
1.本開示の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素
(1)本開示のALG生成酵素の酵素学的性質
(2)本開示のALG生成酵素のアミノ酸配列及びこれをコードするポリヌクレオチド
(3)本開示のALG生成酵素の取得方法
2.本開示の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法
(1)本開示のALG生成酵素による3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法
(2)本開示のALG生成酵素をコードする遺伝子を有する微生物による3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法
3.本開示の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの用途
(1)医薬品、化粧料、皮膚外用剤、食品など
1. 3,6-Anhydro-L-galactose synthase of the present disclosure (1) Enzymatic properties of the ALG synthase of the present disclosure (2) Amino acid sequence of the ALG synthase of the present disclosure and polynucleotide encoding the same (3) 1. Method for obtaining ALG-generating enzyme of the present disclosure Method for producing 3,6-anhydro-L-galactose of the present disclosure (1) Method for producing 3,6-anhydro-L-galactose by the ALG-generating enzyme of the present disclosure (2) Gene encoding the ALG-generating enzyme of the present disclosure 2. A method for producing 3,6-anhydro-L-galactose by a microorganism having Uses of 3,6-anhydro-L-galactose of the present disclosure (1) Pharmaceuticals, cosmetics, skin external preparations, foods, etc.
<1.本開示の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素>
本開示は、新規な3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素であり、当該ALG生成酵素は、以下の酵素学的性質並びに配列番号1で表されるアミノ酸配列を有するものである。当該ALG生成酵素は、ホモ二量体を形成しているのが好適である。
また、本開示のポリヌクレオチドは、新規なポリヌクレオチドであり、当該ポリヌクレオチドは、前記ALG生成酵素のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド、配列番号2又は配列番号3で表されるポリヌクレオチドを有するものである。
<1. 3,6-Anhydro-L-galactose producing enzyme of the present disclosure>
The present disclosure is a novel 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme, and the ALG producing enzyme has the following enzymatic properties and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. The ALG-generating enzyme preferably forms a homodimer.
The polynucleotide of the present disclosure is a novel polynucleotide, and the polynucleotide has a polynucleotide encoding the amino acid sequence of the ALG-generating enzyme, the polynucleotide represented by SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 3. It is.
本開示のALG生成酵素は、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するものであり、好ましくは3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)糖残基の基本構造を有する糖質の当該α−1,3結合を加水分解して3,6−アンヒドロ−α−L−ガラクトースを生成するものである。 The ALG-generating enzyme of the present disclosure has 3,6-anhydro-L-galactose generating activity, and preferably has a basic structure of 3,6-anhydro-L-galactose α (1-3) sugar residue. The α-1,3 bond of the carbohydrate possessed is hydrolyzed to produce 3,6-anhydro-α-L-galactose.
一般的に糖の還元末端がアルデヒド基やケトン基の開環状になっていると、他の化合物と反応しやすい。そこで回収の際に還元末端にメチル基等を導入させてこの部分を保護することも考えられるが、最終的には保護部分を再び水酸基に戻すことや有機溶媒を除去する必要があり、工程が煩雑となり、ALGの回収率も低下する。このため、アガロビオース等のようにALGが開環状になっているものよりも、ネオアガロビオース等のようにALGが閉環状になっているものを用いる方が、ALGを高純度で容易に回収することができる。しかし、ネオアガロビオース加水分解酵素の報告例が極めて少なく、斯様な酵素を見出すことは困難であるという実状があった。
しかしながら、本開示のALG生成酵素を得、これをALGの製造に使用することによって、糖質の還元末端が開環状によって引き起こされる構造変化による副産物の生成も少なく、またアンヒドロ構造を消失させないような反応条件にて反応も可能であるため、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを良好に得ることが可能となった。
In general, when the reducing end of the sugar is an open ring of an aldehyde group or a ketone group, it easily reacts with other compounds. Therefore, it is conceivable to protect the portion by introducing a methyl group or the like at the reducing end during the recovery, but eventually it is necessary to return the protected portion to the hydroxyl group again or to remove the organic solvent. It becomes complicated and the recovery rate of ALG also decreases. For this reason, it is easier to recover ALG with high purity by using ALG with a closed ring, such as Neo Agarobiose, than with ALG with an open ring, such as Agarobiose. can do. However, there have been very few reports of neoagarobiose hydrolase, and it has been difficult to find such an enzyme.
However, by obtaining the ALG-generating enzyme of the present disclosure and using it for the production of ALG, there is little production of by-products due to structural changes caused by ring-opening at the reducing end of the carbohydrate, and the anhydro structure is not lost. Since the reaction is possible under the reaction conditions, 3,6-anhydro-L-galactose can be obtained satisfactorily.
(1)本開示のALG生成酵素の酵素学的性質
〔作用〕
本開示のALG生成酵素は、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するものである。好ましくは、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)糖残基の基本構造を有する糖質の当該α−1,3結合を加水分解して3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生成するものである。さらに、ネオアガロビオースを基質とし、これに高い親和性を有するものが好適である。当該糖残基として、ガラクトース、グルコース等が挙げられるが、ガラクトースが好適である。また、糖残基としてピラノース型が好適である。
ネオアガロビオースの他、ネオアガロテトラオース及びネオアガロヘキサオースに高い親和性を有する酵素が好適である。この基質のうちで、ネオアガロビオースに、より高い親和性を有する酵素が好適である。
(1) Enzymatic properties [action] of the ALG-generating enzyme of the present disclosure
The ALG producing enzyme of the present disclosure has 3,6-anhydro-L-galactose producing activity. Preferably, 3,6-anhydro-L-galactose is obtained by hydrolyzing the α-1,3 bond of a saccharide having a basic structure of 3,6-anhydro-L-galactose α (1-3) sugar residue. Is generated. Further, neoagalobiose is preferably used as a substrate and has a high affinity for it. Examples of the sugar residue include galactose and glucose, and galactose is preferable. A pyranose type is preferred as the sugar residue.
In addition to neoagarobiose, enzymes having high affinity for neoagarotetraose and neoagarohexaose are suitable. Of these substrates, an enzyme having higher affinity for neoagarobiose is preferred.
〔基質特異性〕
基質は、ネオアガロビオースに限らず、本開示のALG生成酵素にて3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生成できるものであればよい。
基質として、例えば、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)D−ガラクトースの基本構造を少なくとも有するオリゴ糖;さらにこのD−ガラクトースとβ(1−4)結合した3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの基本構造を有するオリゴ糖;さらにこの3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースとα(1−3)結合したD−ガラクトースを有するオリゴ糖;及びこれらの繰り返し基本構造を有するオリゴ糖等が挙げられる。
当該オリゴ糖は、好適には2〜9糖残基のもの、より好適には2〜6糖残基のものであり、さらに好適にはネオアガロビオース、ネオアガロテトラオース及びネオアガロヘキサオースから選ばれる1種以上のものである。
[Substrate specificity]
The substrate is not limited to neoagarobiose, but may be any substrate that can produce 3,6-anhydro-L-galactose with the ALG-generating enzyme of the present disclosure.
As a substrate, for example, an oligosaccharide having at least a basic structure of 3,6-anhydro-L-galactose α (1-3) D-galactose; and β- (1-4) -linked 3,6- An oligosaccharide having an anhydro-L-galactose basic structure; an oligosaccharide having an α (1-3) -linked D-galactose with this 3,6-anhydro-L-galactose; and an oligo having these repeating basic structures Examples include sugars.
The oligosaccharide preferably has 2 to 9 sugar residues, more preferably 2 to 6 sugar residues, and more preferably neoagarobiose, neoagarotetraose and neoagaro One or more selected from hexaose.
〔動力学的定数〕
KM=4〜5×10 (mM)
Vmax=6.5〜7.5×10−3(mM/sec)
kcat=3.5〜4.5×10 (sec−1)
[1〜16mMのネオアガロビオース濃度で10〜50分間反応]
(Dynamic constant)
K M = 4 to 5 × 10 (mM)
V max = 6.5 to 7.5 × 10 −3 (mM / sec)
k cat = 3.5 to 4.5 × 10 (sec −1 )
[Reaction for 10 to 50 minutes at a concentration of 1 to 16 mM neoagarobiose]
〔最適反応pH〕
最適pH(25℃)は、5〜7付近であるのが好ましく、5.5〜6.0付近であるのが好ましい。特にpH6.0のクエン酸緩衝溶を用いたとき最も高い活性を示す。
[Optimum reaction pH]
The optimum pH (25 ° C.) is preferably around 5 to 7, and preferably around 5.5 to 6.0. In particular, the highest activity is obtained when a citrate buffer solution at pH 6.0 is used.
〔反応温度〕
最適反応温度は、10〜40℃であるのが好ましく、20〜30℃であるのがより好ましい。
〔熱安定性〕
40℃以下では安定、30℃以下では活性を維持する。40℃では45〜55%の活性が残存する。50℃以上ではほぼ0%の活性である。
[Reaction temperature]
The optimum reaction temperature is preferably 10 to 40 ° C, more preferably 20 to 30 ° C.
[Thermal stability]
The activity is stable at 40 ° C. or lower, and the activity is maintained at 30 ° C. or lower. At 40 ° C., 45-55% activity remains. Above 50 ° C, the activity is almost 0%.
〔分子量〕
SDS−PAGE電気泳動(Lammli等の方法)における測定で、本開示のALG生成酵素は、ほぼ単一で、分子量35〜45kDa、特に分子量40〜45kDaを示す。
また、ゲル濾過法における測定で、分子量70〜90kDa、特に分子量80〜85kDaを示す。
このときのゲル濾過の測定分析には、酵素を予め溶出緩衝液(10%グリセロール, 1 mMジチオトレイトール(DTT), 20 mMリン酸緩衝液, 0.15 mM NaCl, pH7)で平衡化させたスペロースゲル濾過カラム(Superose 6 10/300)に供し、カラム容量の1倍の溶出緩衝液で溶出する。
ゲル濾過の標準タンパク質として、牛血清アルブミン(M.W.67,000)、キモトリプシノゲン(M.W.25,000)、α−アミラーゼ(M.W.45,000)、β−アミラーゼ(M.W.200,000)を用いる。
[Molecular weight]
As measured by SDS-PAGE electrophoresis (Lammli et al.), The ALG-generating enzyme of the present disclosure is almost single and exhibits a molecular weight of 35 to 45 kDa, particularly a molecular weight of 40 to 45 kDa.
Moreover, it shows a molecular weight of 70 to 90 kDa, particularly a molecular weight of 80 to 85 kDa as measured by gel filtration.
In the measurement and analysis of gel filtration at this time, the enzyme was equilibrated in advance with an elution buffer (10% glycerol, 1 mM dithiothreitol (DTT), 20 mM phosphate buffer, 0.15 mM NaCl, pH 7). Apply to a filtration column (Superose 6 10/300) and elute with 1 column volume of elution buffer.
Bovine serum albumin (MW 67,000), chymotrypsinogen (MW 25,000), α-amylase (MW 45,000), and β-amylase (MW 200,000) are used as standard proteins for gel filtration.
〔金属イオン等の影響〕
Ag+、Hg2+、Ni2+、Cu2+、Fe3+、pCMB(パラクロロマーキュリー安息香酸)から選ばれる1種以上のものによって、ALG生成活性が阻害される。このうち、Ag+、Hg2+、Cu2+、pCMBが85〜100%程度、ALG生成活性が阻害する。一方で、Mn2+、Mg2+から選ばれる1種以上のものによって、ALG生成活性が向上する。
[Influence of metal ions, etc.]
One or more members selected from Ag + , Hg 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Fe 3+ , and pCMB (parachloromercury benzoic acid) inhibit ALG generation activity. Among these, Ag + , Hg 2+ , Cu 2+ , and pCMB are about 85 to 100%, and ALG generation activity is inhibited. On the other hand, ALG generation activity is improved by one or more selected from Mn 2+ and Mg 2+ .
〔N末端アミノ酸配列〕
本開示のALG生成酵素は、N末端アミノ酸配列を有するものが好適であり、当該N末端アミノ酸配列(開始コドンのMetを除く)として、Gly-Asp-Leu-Pro-Glu-Lys-Lys-Leu-Ser-Lys-Ala-Ser-Leu-Arg-Ala-Ile-Glu(配列番号4)である。この部分アミノ酸配列は、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入されていてもよい。
なお、N末端側のアミノ酸残基の配列は、公知の手法(Edman, P. (1950) Acta Chem. Scand. 4: 283-293)にて得ればよい。一例として、SDS−ポリアクリルアミド電気泳動法にて酵素を泳動し、得られた酵素バンドを電気的にポリビニリデンフロオライド(PVDF)膜等に移動させた後に、プロテインシーケンサーにて分析することで決定することができる。
また、前記N末端アミノ酸配列(配列番号4)、当該アミノ酸配列において1〜3個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列及びこれをコードするポリヌクレオチドは、本開示のALG生成酵素及びALG生成酵素産生微生物のスクリーニングや製造等に使用することができる。さらに、当該ポリヌクレオチドと保存配列(好適にはglycosylhydrolase family 32における保存配列)に基づくプライマー、好ましくは配列番号5及び/又は配列番号6で表されるポリヌクレオチドを用いるのが好ましい。
[N-terminal amino acid sequence]
The ALG-generating enzyme of the present disclosure preferably has an N-terminal amino acid sequence. As the N-terminal amino acid sequence (excluding the start codon Met), Gly-Asp-Leu-Pro-Glu-Lys-Lys-Leu -Ser-Lys-Ala-Ser-Leu-Arg-Ala-Ile-Glu (SEQ ID NO: 4). In this partial amino acid sequence, one or several amino acids may be substituted, deleted, or inserted.
The amino acid residue sequence on the N-terminal side may be obtained by a known method (Edman, P. (1950) Acta Chem. Scand. 4: 283-293). As an example, the enzyme is electrophoresed by SDS-polyacrylamide electrophoresis, and the resulting enzyme band is electrically transferred to a polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane and then analyzed by a protein sequencer. Can be determined.
In addition, the N-terminal amino acid sequence (SEQ ID NO: 4), an amino acid sequence in which 1 to 3 amino acids are substituted, deleted or inserted in the amino acid sequence and a polynucleotide encoding the amino acid sequence are the ALG-generating enzyme and ALG of the present disclosure. It can be used for screening, production, etc. of a production enzyme-producing microorganism. Furthermore, it is preferable to use a primer based on the polynucleotide and a conserved sequence (preferably a conserved sequence in glycosylhydrolase family 32), preferably a polynucleotide represented by SEQ ID NO: 5 and / or SEQ ID NO: 6.
(2)本開示のALG生成酵素のアミノ酸配列及びこれをコードするポリペプチド(遺伝子) (2) Amino acid sequence of ALG-generating enzyme of the present disclosure and polypeptide (gene) encoding the same
本開示のALG生成酵素には、次の(a)、(b)及び(c)のタンパク質が包含される。
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質。
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性を有するタンパク質。好適には、ネオアガロビオースに対する高い親和性を有するタンパク質。
(c)配列番号1に表されるアミノ酸配列と85%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性をするタンパク質。好適には、ネオアガロビオースに対する高い親和性を有するタンパク質。
The ALG-generating enzyme of the present disclosure includes the following proteins (a), (b) and (c).
(A) A protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1.
(B) A protein having an activity of producing 3,6-anhydro-L-galactose, comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. Preferably, a protein having a high affinity for neoagarobiose.
(C) A protein comprising an amino acid sequence having 85% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and having 3,6-anhydro-L-galactose production activity. Preferably, a protein having a high affinity for neoagarobiose.
本開示の配列番号1に示すALG生成酵素のアミノ酸配列と、Saccharophagus degradans 2-40由来Sde_2657のアミノ酸配列とは、75%の同一性を示したものの、80%以上の同一性を示すものは見つからなかった。これにより、本開示のALG生成酵素は、GH32の中に新規なグループを形成する新規酵素であると考えられる(図4及び図5参照)。クローニングした際のALG生成酵素をコードする遺伝子には、N末端側に分泌に必要とされるシグナルペプチドの領域が存在しないことから、本開示のALG生成酵素は細胞内に存在する酵素と考えられる。また、上述の如くN末端アミノ酸配列を明らかにしたことにより、これに基づきスクリーニング等に用いることによって、本開示の酵素と高い同一性を有する関連酵素の探索も容易となると考えられる。
また、本開示のNAH遺伝子は、本開示のALG生成酵素をコードするポリヌクレオチドを包含することから、新規な遺伝子である。
The amino acid sequence of the ALG-producing enzyme shown in SEQ ID NO: 1 of this disclosure and the amino acid sequence of Sde_2657 derived from Saccharophagus degradans 2-40 showed 75% identity, but those showing 80% identity or more were found. There wasn't. Thus, the ALG-generating enzyme of the present disclosure is considered to be a novel enzyme that forms a new group in GH32 (see FIGS. 4 and 5). Since the gene encoding ALG-generating enzyme at the time of cloning does not have a signal peptide region required for secretion on the N-terminal side, the ALG-generating enzyme of the present disclosure is considered to be an enzyme present in the cell. . In addition, by clarifying the N-terminal amino acid sequence as described above, it is considered that searching for related enzymes having high identity with the enzyme of the present disclosure can be facilitated by using it for screening and the like based on this.
Further, the NAH gene of the present disclosure is a novel gene because it includes a polynucleotide encoding the ALG-generating enzyme of the present disclosure.
本開示において、アミノ酸配列及び塩基配列の相同性は、Lipman-Person法(Science, 227, 1435, (1985))等の公知のアルゴリズムによって計算され、またこれによって配列を比較することにより行うことができる。具体的には、遺伝情報処理ソフトウェアGENETYX(登録商標)-ver 8.1(ソフトウエア開発:ゼネティックス社)のホモロジー解析(Search homology)プログラムのサーチホモロジーやマキシムマッチングプログラムを用いて、同一性を算出することができる。例えば、Unit size to compare(ktup)を2として解析を行うことにより算出される。なお、本開示において「相同性」は「同一性」を意図する。 In the present disclosure, the homology between the amino acid sequence and the base sequence is calculated by a known algorithm such as the Lipman-Person method (Science, 227, 1435, (1985)), and can be performed by comparing the sequences accordingly. it can. Specifically, the identity should be calculated using the search homology program or genetic matching program of genetic information processing software GENETYX (registered trademark) -ver 8.1 (Software Development: Genetics). Can do. For example, it is calculated by performing analysis with Unit size to compare (ktup) as 2. In the present disclosure, “homology” intends “identity”.
また、本開示において、転写開始領域は、プロモーター及び転写開始点を含む領域であり、リボソーム結合部位は開始コドンと共に翻訳開始制御領域を形成するShine-Dalgarno (SD)配列(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74, 5463(1974))に相当する部分である。 In the present disclosure, the transcription initiation region is a region including a promoter and a transcription initiation site, and the ribosome binding site is a Shine-Dalgarno (SD) sequence (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74, 5463 (1974)).
ここで、配列番号1に示すアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失若しくは付加されたアミノ酸配列とは、配列番号1とそれぞれ機能的に等価なアミノ酸配列を意味し、1若しくは数個、好ましくは1〜6個、より好ましくは1〜3個のアミノ酸が置換、欠失若しくは付加されたアミノ酸配列であって、依然として、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有する配列をいう。好ましくは、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)糖残基の構造を有する糖質の当該α−1,3結合を加水分解して3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生成する活性を有する配列が好適である。さらに、ネオアガロビオースに対する高い親和性を保持する配列が好適である。また、付加には、両末端への1若しくは数個、好ましくは1〜6個、より好ましくは1〜3個のアミノ酸の付加も含まれる。 Here, in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, the amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or added means an amino acid sequence that is functionally equivalent to SEQ ID NO: 1, respectively. An amino acid sequence in which several, preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3 amino acids are substituted, deleted or added, and still have 3,6-anhydro-L-galactose production activity An array. Preferably, 3,6-anhydro-L-galactose is converted to 3,6-anhydro-L-galactose by hydrolyzing the α-1,3 bond of a carbohydrate having a structure of α (1-3) sugar residue. Sequences having activity to generate are preferred. Furthermore, sequences that retain a high affinity for neoagarobiose are preferred. In addition, addition includes addition of 1 or several, preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3 amino acids to both ends.
前記機能的に等価なアミノ酸とは、少なくとも3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)糖残基の構造を有する糖質の当該α−1,3結合を加水分解して3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生成する活性能を有する酵素であればよく、更に付加的な性質を有していてもよい。更に、ネオアガロビオースに対する高い親和性を有するのが好適である。また、配列番号2又は配列番号3に示すNAH遺伝子によりコードされるタンパク質と実質的に同じ機能、具体的には上述の本開示のALG生成酵素の機能を有するのが好適である。 The functionally equivalent amino acid is obtained by hydrolyzing the α-1,3 bond of a carbohydrate having a structure of at least 3,6-anhydro-L-galactose α (1-3) sugar residue, and 3, It may be an enzyme having an activity ability to produce 6-anhydro-L-galactose, and may have additional properties. Furthermore, it is preferable to have a high affinity for neoagarobiose. Moreover, it is preferable to have substantially the same function as the protein encoded by the NAH gene shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 3, specifically the function of the above-described ALG-generating enzyme of the present disclosure.
また、配列番号1に示すアミノ酸配列において、85%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98%以上の同一性を有するアミノ酸配列が好適である。
後記実施例に示すように、本開示のALG生成酵素の発見により新規な酵素群も発見したことから、本開示の配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質と、上述の如くALGを生成する活性を少なくとも有し、好適にはさらにネオアガロビオースに対する高い親和性を有するという機能的に等価な酵素で、かつ85%程度以上の同一性の範囲内にあるものであれば、この新規な酵素群に含まれるであろう。
Further, in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, an amino acid sequence having 85% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and further preferably 98% or more is suitable.
As shown in Examples below, since a novel group of enzymes was also discovered through the discovery of the ALG-generating enzyme of the present disclosure, the protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 of the present disclosure and the activity of generating ALG as described above A novel enzyme that is functionally equivalent to having a high affinity for neoagarobiose and having an identity within the range of about 85% or more. Will be included in the group.
本開示のポリヌクレオチドは、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質又は当該アミノ酸配列と機能的に等価なアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドを有するものであるが、次の(a)、(b)及び(c)のポリヌクレオチドも包含される。なお、本開示の遺伝子は、本開示のポリヌクレオチドからなる遺伝子を包含するものである。 The polynucleotide of the present disclosure has a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a protein consisting of an amino acid sequence functionally equivalent to the amino acid sequence. The following (a), The polynucleotides of (b) and (c) are also included. The gene of the present disclosure includes a gene comprising the polynucleotide of the present disclosure.
本開示において、このうち、次の(a)〜(c)が好ましい。
(a)配列番号2又は配列番号3に表される塩基配列からなるポリヌクレオチド。
(b)配列番号2又は配列番号3に表される塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジエントな条件下でハイブリダイズし、かつ3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。好適には、ネオアガロビオースに対する高い親和性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
(c)配列番号2又は配列番号3に表される塩基配列と85%以上同一性を有する塩基配列からなり、かつ3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。好適には、ネオアガロビオースに対する高い親和性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
配列番号2又は配列番号3に示す塩基配列において、85%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98%以上の同一性を有する塩基配列が好適である。
In the present disclosure, among these, the following (a) to (c) are preferable.
(A) A polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 3.
(B) encodes a protein that hybridizes with a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 3 under stringent conditions and has 3,6-anhydro-L-galactose production activity Polynucleotide. Preferably, a polynucleotide encoding a protein having a high affinity for neoagarobiose.
(C) A polynucleotide encoding a protein consisting of a base sequence having 85% or more identity with the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 3 and having 3,6-anhydro-L-galactose production activity. Preferably, a polynucleotide encoding a protein having a high affinity for neoagarobiose.
In the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 3, a base sequence having 85% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and still more preferably 98% or more is suitable.
本開示のポリヌクレオチドには、配列番号2又は配列番号3の塩基配列で表されるポリヌクレオチド(DNA等)において、変異剤処理、ランダム変異、特定部位突然変異、欠損或いは挿入等によって部分的に塩基配列が変化したものであっても、これらのDNA変異体が配列番号2又は配列番号3の塩基配列で表されるDNAとストリンジエントな条件でハイブリダイズし、かつ少なくとも3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを包含するものである。
好適には、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)糖残基の基本構造を有する糖質の当該α−1,3結合を加水分解して3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生成する活性を有するものである。さらに好適には、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性を有し、かつネオアガロビオースに対する高い親和性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを包含するものである。
例えば、1若しくは数個(例えば2〜3個)の塩基配列が、置換、欠失若しくは付加された塩基配列等が挙げられる。また、付加には、両末端への付加も含まれる。ここで、「1若しくは数個」とは、1〜6個、好ましくは1〜3個程度をいう。
The polynucleotide of the present disclosure includes a polynucleotide (DNA, etc.) represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 3 in part by treatment with a mutagen, random mutation, specific site mutation, deletion or insertion, etc. Even if the nucleotide sequence is changed, these DNA variants hybridize under stringent conditions with the DNA represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 3, and at least 3,6-anhydro -The polynucleotide which codes the protein which has L-galactose production activity ability is included.
Preferably, the α-1,3 bond of a carbohydrate having a basic structure of 3,6-anhydro-L-galactose α (1-3) sugar residue is hydrolyzed to produce 3,6-anhydro-L- It has an activity to produce galactose. More preferably, it includes a polynucleotide encoding a protein having 3,6-anhydro-L-galactose production activity and having a high affinity for neoagarobiose.
For example, a base sequence in which one or several (for example, 2 to 3) base sequences are substituted, deleted, or added can be used. The addition includes addition to both ends. Here, “1 or several” means 1 to 6, preferably about 1 to 3.
ここで、「ストリンジエントな条件」とは、例えばMolecular cloning-a laboratory manual, 2nd edition (Sambrook et al, 1989)に記載の条件が挙げられる。すなわち、6XSSC(1XSSCの組成:0.15M塩化ナトリウム、0.015Mクエン酸ナトリウム、pH7.0)、0.5%SDS、5Xデンハート及び100mg/mLニシン精子DNAを含む溶液にプローブと共に65℃で8〜16時間恒温し、ハイブリダイズさせる条件等が挙げられる。 Here, "stringent conditions" include conditions described in, for example, Molecular cloning-a laboratory manual, 2 nd edition (Sambrook et al, 1989). That is, 6XSSC (1XSSC composition: 0.15M sodium chloride, 0.015M sodium citrate, pH 7.0), 0.5% SDS, 5X Denhart and 100 mg / mL herring sperm DNA together with the probe at 65 ° C. Examples include conditions of constant temperature for 8 to 16 hours and hybridization.
また、上述の(b)若しくは(c)で表されるポリヌクレオチド又はこれらいずれか1のポリヌクレオチドからなる遺伝子は、例えば、(a)で表されるポリヌクレオチドに比べて、mRNAの発現量が多い;そのmRNAの安定性が高い;翻訳されるタンパク質の安定性が優れている等の付加的な性質を有していてもよい。 In addition, the gene represented by the polynucleotide represented by (b) or (c) described above or any one of these polynucleotides has, for example, an expression level of mRNA as compared to the polynucleotide represented by (a). Many may have additional properties such as high stability of the mRNA and excellent stability of the translated protein.
また、これら(a)〜(c)のポリヌクレオチド又はこれらいずれか1のポリヌクレオチドからなる遺伝子の上流に、転写開始制御領域、翻訳開始制御領域又は分泌シグナル領域の何れか1以上の領域を結合させてもよい。
なお、本開示において、転写開始領域は、プロモーター及び転写開始点を含む領域であり、リボソーム結合部位は、開始コドンと共に翻訳開始制御領域を形成するShine-Dalgarno (SD)配列(Proc. Nalt. Acad. Sci. USA 74, 5463 (1974))に相当する部位である。
また、本開示において、遺伝子の上流又は下流とは、複製開始点からの位置ではなく、上流とは対象として捉えている遺伝子又は領域の5’側に続く領域を示し、一方、下流とは対象として捉えている遺伝子又は領域の3’側に続く領域を示す。
In addition, at least one of the transcription initiation control region, the translation initiation control region, and the secretion signal region is bound upstream of the polynucleotides (a) to (c) or any one of these polynucleotides. You may let them.
In the present disclosure, the transcription initiation region is a region including a promoter and a transcription initiation point, and the ribosome binding site is a Shine-Dalgarno (SD) sequence (Proc. Nalt. Acad) that forms a translation initiation control region together with the initiation codon. Sci. USA 74, 5463 (1974)).
Further, in the present disclosure, upstream or downstream of a gene is not a position from the replication start point, but upstream indicates a region continuing on the 5 ′ side of the gene or region regarded as a target, while downstream indicates a target A region following the 3 ′ side of the gene or region captured as.
(3)本開示のALG生成酵素の取得方法
本発明のALG生成酵素は、Cellvibrio属(セルビブリオ)細菌若しくはその変異株、又は前記ALG生成酵素をコードするポリヌクレオチド若しくはその断片を導入した形質転換体(好適には微生物)によって、生産させ、取得することが可能である。
本開示のALG生成酵素を取得する方法として、培地成分中で、本開示のALG生成酵素を産生する微生物を増殖させ、当該微生物に本開示のALG生成酵素を生産させ、生産されたALG生成酵素を回収することが挙げられる。
(3) Method for Acquiring ALG Generating Enzyme of the Present Disclosure ALG producing enzyme of the present invention is a transformant in which a Cellvibrio genus (cell vibrio) bacterium or a mutant thereof, or a polynucleotide encoding the ALG producing enzyme or a fragment thereof is introduced. It can be produced and obtained by the body (preferably a microorganism).
As a method for obtaining the ALG producing enzyme of the present disclosure, a microorganism producing the ALG producing enzyme of the present disclosure is grown in a medium component, the ALG producing enzyme of the present disclosure is produced in the microorganism, and the produced ALG producing enzyme Is recovered.
前記培地成分の炭素源として、寒天、アガロース、アガロヘキサオース、アガロトリオースなどを単独あるいは併用して使用することが可能である。グルコースなどの他の炭素源を併用することも可能である。
前記培地成分の窒素源としては、各種無機アンモニア塩、硝酸塩、尿素などの無機窒素源や、カザミノ酸、酵母エキス、牛肉エキス、ペプトン、大豆粉、コーンスティープリカー、各種アミノ酸などの有機窒素化合物を、使用微生物の資化性と生育を考慮して、1種又は2種以上を適宜選択して使用することができる。
前記培地成分の無機塩としては、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄、カリウムのリン酸塩、塩酸塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩などの1種又は2種以上を適宜添加することができる。 更に、必要に応じて、植物油、界面活性剤などの消泡剤を添加してもよい。
As the carbon source of the medium component, agar, agarose, agarohexaose, agarotriose, etc. can be used alone or in combination. It is also possible to use other carbon sources such as glucose in combination.
As a nitrogen source of the medium components, inorganic nitrogen sources such as various inorganic ammonia salts, nitrates and urea, and organic nitrogen compounds such as casamino acids, yeast extract, beef extract, peptone, soybean flour, corn steep liquor, various amino acids, etc. In consideration of the assimilation and growth of the microorganisms used, one or more can be appropriately selected and used.
As an inorganic salt of the medium component, one or more of sodium, magnesium, calcium, iron, potassium phosphates, hydrochlorides, sulfates, carbonates, acetates and the like can be appropriately added. Furthermore, you may add antifoamers, such as a vegetable oil and surfactant, as needed.
培養は、前記培地成分を含む液体培地中で振盪培養、通気撹拌培養、連続培養など通常の培養法を用いて実施可能である。
培養条件は、培地の種類、培養法により適宜選択すればよく、微生物が増殖して前記ALG生成酵素を生産可能な条件であればよい。通常、培養初発pH6.0〜8.0、温度25〜37℃で通気撹拌して培養を行えば良く、培養日数は1〜2日間程度とすることが多い。
The culture can be carried out in a liquid medium containing the above-mentioned medium components by using a normal culture method such as shaking culture, aeration stirring culture, or continuous culture.
The culture conditions may be appropriately selected depending on the type of culture medium and the culture method, and may be any conditions that allow the microorganism to grow and produce the ALG-producing enzyme. Usually, the culture may be performed by aeration and stirring at an initial culture pH of 6.0 to 8.0 and a temperature of 25 to 37 ° C., and the number of culture days is often about 1 to 2 days.
以上のようにして生産された本開示のALG生成酵素は、公知の方法で分離、回収すればよい。以下に一例を説明する。
菌体内にALG生成酵素がある場合には、培養終了後、遠心分離により菌体を回収し、物理的・化学的に処理して菌体の外に放出させればよい。例えば、回収した菌体を緩衝溶液にて洗浄を行い、界面活性剤により菌体より酵素を遊離させ、更に遠心分離により菌体を除去することで、酵素の抽出液(粗酵素溶液)が得られる。あるいは、回収した菌体を緩衝溶液にて洗浄を行い、液体窒素(約−80℃)にて瞬時に凍結して細胞膜や細胞壁を損傷させ、再度緩衝溶液に分散させて混合した後、遠心分離により菌体を除去することで、酵素の抽出液(粗酵素溶液)が得られる。
また、菌体外にALG生成酵素がある場合には、培養終了後、濾過や遠心分離により菌体を除去し、当該酵素を含む培養ろ液が得られる。
What is necessary is just to isolate | separate and collect | recover the ALG production | generation enzyme of this indication produced as mentioned above by a well-known method. An example will be described below.
When ALG-producing enzyme is present in the microbial cells, the microbial cells may be collected by centrifugation after completion of the culture, and may be physically and chemically treated and released to the outside of the microbial cells. For example, the recovered bacterial cells are washed with a buffer solution, the enzyme is released from the bacterial cells with a surfactant, and the bacterial cells are removed by centrifugation to obtain an enzyme extract (crude enzyme solution). It is done. Alternatively, the collected cells are washed with a buffer solution, frozen instantaneously with liquid nitrogen (about −80 ° C.) to damage cell membranes and cell walls, dispersed again in the buffer solution, mixed, and then centrifuged. By removing the microbial cells, an enzyme extract (crude enzyme solution) can be obtained.
Moreover, when there exists ALG production | generation enzyme outside a microbial cell, after completion | finish of culture | cultivation, a microbial cell is removed by filtration or centrifugation, and the culture filtrate containing the said enzyme is obtained.
得られた酵素を含む液は、ゲル濾過などの操作により脱塩処理したのち、イオン交換クロマトグラフィー、ゲル濾過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、電気泳動法などの精製方法を1種又は2種以上組合せて高純度に精製することが可能である。また、硫安塩析、溶媒沈澱法、凍結乾燥、限界濾過、クロマトフォーカシングなどの方法も利用される。
具体的な一例として、培養液から酵素と微生物とを分離できる状態に処理し、ここから微生物を除去し、この無細胞抽出液から公知の酵素分離精製法を用いて濃縮や回収することができる。分離精製法としては、例えば、ゲル濾過クロマトや限界ろ過膜等の濾過法、また硫安添加による酵素沈殿法等が挙げられる。
The obtained enzyme-containing liquid is desalted by an operation such as gel filtration, and then subjected to one or more purification methods such as ion exchange chromatography, gel filtration chromatography, hydrophobic chromatography, affinity chromatography, and electrophoresis. Two or more types can be combined and purified with high purity. In addition, methods such as ammonium sulfate salting out, solvent precipitation, lyophilization, ultrafiltration, and chromatofocusing are also used.
As a specific example, the enzyme and microorganism can be separated from the culture solution, the microorganism can be removed therefrom, and the cell-free extract can be concentrated and recovered using a known enzyme separation and purification method. . Separation and purification methods include, for example, filtration methods such as gel filtration chromatography and ultrafiltration membrane, and enzyme precipitation methods by adding ammonium sulfate.
本開示のCellvibrio属(セルビブリオ)細菌は、上述のALG生成酵素をコードするポリヌクレオチドを有するものであれば特に限定されないが、ネオアガロビオース等の上述の基質から3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生産する機能、さらに3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)糖残基のα−1,3結合部分を加水分解する機能を有するものが好適である。
前記ALG生成酵素をコードするポリヌクレオチドを有するCellvibrio属細菌及びこれと同等の菌、並びにその変異株が挙げられる。ここで、変異株とは、野生株を、紫外線、電離放射線、亜硝酸、ニトロソグアニジン、エチルメタンスルホネート等の処理という公知の手法により、得ることができる。なお、変異株には、野生株からの変異株を更に変異させたものも含む。
The Cellvibrio genus bacterium of the present disclosure is not particularly limited as long as it has a polynucleotide encoding the above-mentioned ALG-generating enzyme. -The thing which has the function to produce the galactose, and also the function to hydrolyze the (alpha) -1,3 coupling | bond part of a 3, 6- anhydro-L-galactose alpha (1-3) sugar residue is suitable.
Examples include Cellvibrio bacteria having a polynucleotide encoding the ALG-producing enzyme, bacteria equivalent thereto, and mutants thereof. Here, the mutant strain can be obtained from a wild strain by a known technique of treatment with ultraviolet rays, ionizing radiation, nitrous acid, nitrosoguanidine, ethylmethanesulfonate, and the like. Mutant strains include those obtained by further mutating mutant strains from wild strains.
前記Cellvibrio sp. WU-0601(NITE P-1365)菌株が好適である。この菌学的性質及び生理学的性質を以下に示す。
前記WU-0601菌株は、グラム染色陰性で好気条件下で生育を示す細菌である。(0.7〜0.8)μm×(1.5〜2.5)μmの大きさの桿菌で、鞭毛を有し、運動性がある。オキシダーゼ陽性、カタラーゼ陽性で、グルコースやスクロースの資化性を有している。
The Cellvibrio sp. WU-0601 (NITE P-1365) strain is preferred. The mycological and physiological properties are shown below.
The WU-0601 strain is a gram-negative bacterium that grows under aerobic conditions. It is a koji mold having a size of (0.7 to 0.8) μm × (1.5 to 2.5) μm, has flagella, and has motility. It is oxidase positive and catalase positive, and has assimilability of glucose and sucrose.
なお、前記WU-0601菌株は、以下の手順にて取得したものである。土壌や海水、河川水などを分離源として、AD培地上で生育可能な微生物を多数取得する。AD培地で30℃、24時間培養した細胞を破砕等の物理的・化学的処理をし、遠心分離して、無細胞抽出液を調製する。この無細胞抽出液について、ネオアガロビオースを分解する活性の検出試験を行い、顕著な活性を有する微生物を取得する。このようにして、日本の関東地域の土壌から、前記WU-0601菌株を採取することができた。
更に、本WU-0601菌株に関するこれらの形態観察による性質や細菌学的性質は、Cellvibrio属細菌或いは一部のPseudomonas属細菌のものと類似していたが、16SrDNAは完全一致とはなっていない。このため、本菌株は、Cellvibrio属に属する新規な微生物であると推定し、本菌株をCellvibrio sp. WU-0601(NITE P-1365)菌株と命名した。このCellvibrio sp. WU-0601(NITE P-1365)菌株は、上述のことから新規な微生物として、2012年 5月22日、〒292-0818 千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 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(NPMD)に、Cellvibrio sp. WU-0601 (NITE P-1365)菌株として寄託した。
The WU-0601 strain was obtained by the following procedure. A large number of microorganisms that can grow on an AD medium are obtained using soil, seawater, river water, or the like as a separation source. A cell-free extract is prepared by subjecting cells cultured in AD medium at 30 ° C. for 24 hours to physical and chemical treatment such as crushing and centrifugation. This cell-free extract is subjected to a detection test for activity of degrading neoagarobiose to obtain microorganisms having remarkable activity. In this manner, the WU-0601 strain was able to be collected from soil in the Kanto region of Japan.
Furthermore, the morphological and bacteriological properties of this strain WU-0601 were similar to those of the genus Cellvibrio or some of the genus Pseudomonas , but the 16S rDNA was not completely consistent. For this reason, this strain was presumed to be a novel microorganism belonging to the genus Cellvibrio , and this strain was named Cellvibrio sp. WU-0601 (NITE P-1365) strain. This Cellvibrio sp. WU-0601 (NITE P-1365) strain was identified as a novel microorganism from the above, on May 22, 2012, 2-5-8 Kazusa Kamashi, Kisarazu City, Chiba Prefecture, 292-0818, Japan. Deposited as a Cellvibrio sp. WU-0601 (NITE P-1365) strain at the Patent Product Deposit Center (NPMD).
本開示のCellvibrio属細菌から、本開示のALG生成酵素を生産するには、一般的な土壌細菌の培養用の培地(好適にはCellvibrio属細菌の培養に使用されている一般的な培地)に植菌し、適当な温度で培養すればよい。培養液からの本開示のALG生成酵素の生産は、常法に従って行うことができる。具体的には、培養液を遠心分離し、菌体を除去した後、無細胞抽出液から公知の酵素分離精製法を用いて濃縮や回収することができる。分離精製法としては、例えば、ゲル濾過クロマトや限界ろ過膜等の濾過法、また硫安添加による酵素沈殿法等が挙げられる。 In order to produce the ALG-producing enzyme of the present disclosure from the Cellvibrio genus bacterium of the present disclosure, a medium for cultivating general soil bacteria (preferably a common medium used for culturing Cellvibrio genus bacteria) is used. Inoculate and culture at an appropriate temperature. Production of the ALG-producing enzyme of the present disclosure from the culture solution can be performed according to a conventional method. Specifically, after centrifuging the culture solution and removing the cells, it can be concentrated and recovered from the cell-free extract using a known enzyme separation and purification method. Separation and purification methods include, for example, filtration methods such as gel filtration chromatography and ultrafiltration membrane, and enzyme precipitation methods by adding ammonium sulfate.
本開示のポリヌクレオチド及び遺伝子は、上述のように自然界から得ることが可能であるが、その遺伝子を上述の微生物(好適にはセルビブリオ属細菌)の染色体DNAからクローニングし、これに基づき、本開示のALG生成酵素を大量に生産、回収することもできる。
NAH遺伝子のクローニング方法としては、例えば、当該ポリヌクレオチド及び又は遺伝子を安定的に増幅できるDNAベクターに連結させる、或いは当該遺伝子に維持できる染色体DNA上に導入させる等の方法で本開示のALG生成酵素をコードするDNAを安定的に増幅し、更に当該遺伝子を安定にかつ効率よく発現させることが可能である宿主に導入し、本開示のALG生成酵素を生産させる方法が採用できる。
The polynucleotide and gene of the present disclosure can be obtained from the natural world as described above, but the gene is cloned from the chromosomal DNA of the above-mentioned microorganism (preferably bacterium belonging to the genus Cervibrio). The disclosed ALG-generating enzyme can be produced and recovered in large quantities.
As a method for cloning the NAH gene, for example, the ALG-generating enzyme of the present disclosure can be obtained by ligating the polynucleotide and / or gene to a DNA vector capable of stably amplifying, or introducing it onto a chromosomal DNA that can be maintained in the gene. A method for producing the ALG-generating enzyme of the present disclosure by stably amplifying the DNA encoding the gene and introducing the gene into a host capable of expressing the gene stably and efficiently can be employed.
なお、本開示のポリヌクレオチド及びNAH遺伝子等は、公知の手法(例えば、「Sambrook, J., Fritch, E. F., and Maniatis, T. (1989) in Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Vol. 2, Cold Spring HarborLaboratory Press, Cold Spring Harbor, NY」参照)にて取得すればよい。一例として、ALG生成酵素産生菌株からゲノムDNAを抽出し、適当な制限酵素にて切断後、ファージベクターを用いて、ALG生成酵素産生菌株のゲノムDNAからなるライブラリーを作製する。或いは、ALG生成酵素産生菌株から全RNAを抽出し、オリゴdTをプライマーとした逆転写酵素反応にてmRNAに対応したcDNAを調製後、ファージベクターを用いて、ALG生成酵素産生菌株のcDNAからなるライブラリーを作成する。
上述の如きN末端アミノ酸配列及び保存配列(好適にはglycosyl hydrolase family 32における保存配列)をもとに、適当なプライマーをデザインし、合成し、それを用いてALG生成酵素産生菌株由来のゲノムDNA又はcDNAを鋳型としたポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行い、NAH遺伝子のDNA断片を増幅する。このDNA断片をプローブとして用い、ゲノムライブラリー又はcDNAライブラリーのスクリーニングを行う。このようにしてNAH遺伝子の全領域又は発現に必要な領域を単離することが可能となる。これらのDNA断片の塩基配列を決定した後、翻訳開始コドンの上流及び翻訳終結コドンの下流に、PCR等の手法により適応な制限酵素切断部位を導入し、本開示のNAH遺伝子のみからなるポリペプチドを含む遺伝子断片を得ることが可能となる。
It should be noted that the polynucleotide and NAH gene of the present disclosure can be obtained by known methods (for example, “Sambrook, J., Fritch, EF, and Maniatis, T. (1989) in Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Vol. 2, Cold (See Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY). As an example, genomic DNA is extracted from an ALG-producing enzyme-producing strain, cleaved with an appropriate restriction enzyme, and then a phage vector is used to prepare a library consisting of the genomic DNA of the ALG-producing enzyme-producing strain. Alternatively, total RNA is extracted from an ALG-producing enzyme-producing strain, and a cDNA corresponding to mRNA is prepared by reverse transcriptase reaction using oligo dT as a primer, and then a phage vector is used to comprise the cDNA of the ALG-producing enzyme-producing strain. Create a library.
Based on the N-terminal amino acid sequence and conserved sequence as described above (preferably a conserved sequence in glycosyl hydrolase family 32), suitable primers are designed and synthesized, and used to generate genomic DNA derived from an ALG-producing enzyme-producing strain. Alternatively, a DNA chain of NAH gene is amplified by performing polymerase chain reaction (PCR) using cDNA as a template. Using this DNA fragment as a probe, a genomic library or a cDNA library is screened. In this way, the entire region of the NAH gene or a region necessary for expression can be isolated. After determining the nucleotide sequence of these DNA fragments, a restriction enzyme cleavage site is introduced upstream of the translation initiation codon and downstream of the translation termination codon by a technique such as PCR, and the polypeptide comprising only the NAH gene of the present disclosure It is possible to obtain a gene fragment containing
〔組換えベクター及びその作製方法〕
また、本開示によれば、上述のALG生成酵素をコードするポリヌクレオチド、当該酵素をコードする遺伝子又はNAH遺伝子等を含む組換えベクターを適用することが可能となる。これにより、形質転換体を得、この形質転換体の培養等によって、ALG生成酵素を遺伝子工学的に製造することが可能となる。
本開示の組換えベクターの構築の手順及び方法は、遺伝子工学の分野で慣用されているものを用いることができる(Sambrook, J., Fritch, E. F., and Maniatis, T. (1989) in Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Vol. 2, Cold Spring HarborLaboratory Press, Cold Spring Harbor, NY)。
本開示において使用できるベクターとしては、宿主染色体DNAに組み込まれるものや、自己複製可能な自律的複製配列を有するベクターを宿主細胞内でプラスミド状態にて存在させるものが挙げられる。このプラスミドベクターとしては、例えば、大腸菌を宿主とする場合、pUC18、pBR322(タカラバイオ)等が挙げられる。なお、宿主細胞内に存在する遺伝子のコピー数は、1又は複数コピーの何れでもよい。
[Recombinant vector and its production method]
In addition, according to the present disclosure, it is possible to apply a recombinant vector containing a polynucleotide encoding the above-described ALG-generating enzyme, a gene encoding the enzyme, or a NAH gene. Thereby, a transformant can be obtained, and an ALG-producing enzyme can be produced by genetic engineering by culturing the transformant or the like.
The procedure and method for constructing the recombinant vector of the present disclosure may be those commonly used in the field of genetic engineering (Sambrook, J., Fritch, EF, and Maniatis, T. (1989) in Molecular Cloning : A Laboratory Manual, Vol. 2, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY).
Examples of vectors that can be used in the present disclosure include those that are incorporated into host chromosomal DNA and vectors that have a self-replicating autonomously replicating sequence present in the host cell in a plasmid state. Examples of the plasmid vector include pUC18 and pBR322 (Takara Bio) when Escherichia coli is used as a host. Note that the number of copies of the gene present in the host cell may be either one or multiple copies.
本開示の組換えベクターは、例えば、上述のALG生成酵素をコードするポリヌクレオチド配列、当該酵素をコードする遺伝子等の上流にプロモーター(制御領域)を、また下流にターミネーターをそれぞれ作動可能に連結し、場合によっては、遺伝子マーカー及び/又は他の制御配列を作動可能に連結することにより作製することが可能である。
本開示の遺伝子へのプロモーターやターミネーターの連結及び発現ユニットのベクターへの挿入は、公知の方法(Sambrook, J., Fritch, E. F., and Maniatis, T. (1989) in Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Vol. 2, Cold Spring HarborLaboratory Press, Cold Spring Harbor, NY)にて行うことが可能である。
ここで、本開示に用いるプロモーター及びターミネーターは、特に限定されず、例えば、3−ホスホグリセリン酸キナーゼ、グルタルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ等の解糖系酵素遺伝子の制御配列;トリプトファンシンターゼ等のアミノ酸合成系酵素遺伝子の制御配列;アミラーゼ、プロテアーゼ、リパーゼ、セルラーゼ等の加水分解酵素遺伝子の制御配列;硝酸還元酵素、オロチジン−5’−リン酸脱水酵素、アルコール脱水素等の酸化還元酵素遺伝子の制御配列等が挙げられる。なお、各制御配列とは、通常DNA上で遺伝子(タンパク質のアミノ酸配列をコードする領域)の上流または下流に存在する各制御領域で、所望の機能を発揮し得るポリヌクレオチドのことを意味する。
なお、本開示のポリペプチド又は遺伝子等を他のタンパク質の翻訳領域をコードする外来遺伝子と連結させて融合タンパク質として発現させてもよい。
The recombinant vector of the present disclosure has, for example, a operably linked promoter sequence (control region) upstream of a polynucleotide sequence encoding the above-described ALG-generating enzyme, a gene encoding the enzyme, and a terminator downstream. In some cases, it can be made by operably linking genetic markers and / or other regulatory sequences.
Ligation of a promoter or terminator to the gene of the present disclosure and insertion of an expression unit into a vector can be performed by a known method (Sambrook, J., Fritch, EF, and Maniatis, T. (1989) in Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Vol. 2, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY).
Here, the promoter and terminator used in the present disclosure are not particularly limited. For example, a regulatory sequence of a glycolytic enzyme gene such as 3-phosphoglycerate kinase or glutaraldehyde-3-phosphate dehydrogenase; an amino acid such as tryptophan synthase Control sequences of synthetic enzyme genes; control sequences of hydrolase genes such as amylase, protease, lipase, cellulase; control of oxidoreductase genes such as nitrate reductase, orotidine-5'-phosphate dehydrase, alcohol dehydrogenase Examples include sequences. In addition, each control sequence means a polynucleotide that can exhibit a desired function in each control region that is usually present upstream or downstream of a gene (region encoding the amino acid sequence of a protein) on DNA.
The polypeptide or gene of the present disclosure may be linked to a foreign gene encoding a translation region of another protein and expressed as a fusion protein.
また、組換えベクターへの遺伝子マーカーの導入は、例えば、制御配列にPCR法により適当な制限酵素切断部位を導入し、これをプラスミドベクターに挿入した後、薬剤耐性遺伝子及び/又は栄養要求性相補遺伝子等の選択マーカー遺伝子を連結することにより行うことができる。
選択マーカーは、形質転換体の選択手法に応じて適宜選択することが可能であるが、例えば、薬剤耐性をコードする遺伝子や栄養要求性を相補する遺伝子を使用することができる。
この薬剤耐性遺伝子としては、デストマイシン、ベノミル、オリゴマイシン、ハイグロマイシン、G418、ブレオマイシン、フォスフィノスリシン、アンピシン、カナマイシン等の薬剤に対する遺伝子が挙げられる。
また、この栄養要求性を相補する遺伝子としては、argB遺伝子、pyr4遺伝子、trpC遺伝子、TRP1遺伝子、niaD遺伝子、LEU2遺伝子、URA3遺伝子等が挙げられる。
In addition, the gene marker is introduced into the recombinant vector by, for example, introducing an appropriate restriction enzyme cleavage site into the control sequence by PCR and inserting it into the plasmid vector, and then complementing the drug resistance gene and / or auxotrophic complementation. This can be done by linking a selectable marker gene such as a gene.
The selection marker can be appropriately selected according to the selection method of the transformant. For example, a gene encoding drug resistance and a gene complementary to auxotrophy can be used.
Examples of the drug resistance gene include genes for drugs such as destomycin, benomyl, oligomycin, hygromycin, G418, bleomycin, phosphinothricin, ampicin and kanamycin.
Examples of genes that complement this auxotrophy include argB gene, pyr4 gene, trpC gene, TRP1 gene, niaD gene, LEU2 gene, and URA3 gene.
〔本開示の組換えベクターを導入した形質転換体〕
本開示によれば、上述にて得られた組換えベクターを用いて宿主(好適には微生物)を形質転換し、形質転換体を得ることができる。
使用される宿主は、遺伝子組換えの宿主として使用可能なもの、好ましくは微生物であれば特に限定されるものではない。使用できる宿主としては、例えば任意の細菌類や真菌類等の微生物が挙げられ、このうち、大腸菌、セルビブリオ菌、コリネ菌、枯草菌、乳酸菌、放線菌、酵母、糸状菌、具体的には、エッシェリシア(Escherichia)属、セルビブリオ(Cellvibrio)属、シュードモナス(Pseudomonas)属、フラボバクテリウム(Flavobacterium)属、バチルス(Bacillus)属、セラチア(Serratia)属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属、アグロバクテリウム(Agrobacterium)属、アセトバクター(Acetobacter)属、グルコノバクター(Gluconobacter)属、ラクトバチルスLactobacillus)属、ストレプトコッカス(Streptococcus)属又はストレプトマイセス(Streptomyces)属、サッカロミセス(Saccharomyces)属、シゾサッカロミセス(Schizosaccharomyces)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、トリコデルマ(Trichoderma)属、ニュウロスポラ(Neurospora)属、に属する微生物及びこれらの変異株等を用いることが好適である。組換えが容易な点から、より好ましくは、大腸菌又はこの変異株である。
[Transformant introduced with the recombinant vector of the present disclosure]
According to the present disclosure, a transformant can be obtained by transforming a host (preferably a microorganism) using the recombinant vector obtained above.
The host to be used is not particularly limited as long as it can be used as a host for gene recombination, preferably a microorganism. Examples of the host that can be used include microorganisms such as arbitrary bacteria and fungi. , Escherichia (Escherichia) genus, cell Vibrio (Cellvibrio) genus Pseudomonas (Pseudomonas) genus Flavobacterium (Flavobacterium) genus Bacillus (Bacillus) genus Serratia (Serratia) genus Corynebacterium (Corynebacterium) genus, Burebibakuteri Umm (Brevibacterium) genus, Agrobacterium (Agrobacterium) genus Acetobacter (Acetobacter) genus Gluconobacter (Gluconobacter) genus Lactobacillus Lactobacillus) genus Streptococcus (Streptococcus) genus or Streptomyces (Streptomyces) genus Saccharomyces ( Saccharomyces ), Schisaccharomyces Zosaccharomyces) genus Aspergillus (Aspergillus) genus Trichoderma (Trichoderma) sp, Nyuurosupora (Neurospora) genus, it is preferable to use a microorganism belonging and their variants such as. From the viewpoint of easy recombination, E. coli or a mutant thereof is more preferable.
このとき、これら微生物は、最終的に3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースが生産しやすいように、遺伝子の置換、挿入、欠失、不活化等の変異を施した組換え微生物であるのが好適であり、この組換え微生物としては、ネオアガロビオース生産可能な組換え微生物が好適である。このネオアガロビオース生産可能な組換え微生物は、公知技術を用いて、ネオアガロビオースを大量生産できるように、遺伝子を変異させた微生物が好ましい。具体的には、ネオアガロビオース生産可能なβ−アガラーゼをコードする遺伝子を有する微生物を用いればよい。例えば、ネオアガロビオース生産可能なβ−アガラーゼとして配列番号7に示すアミノ酸配列及びネオアガロビオース生産可能なβ−アガラーゼをコードする遺伝子として配列番号8に示す塩基配列が挙げられる。また、特許文献1及び2に記載されている方法にてこれら微生物は得ることが可能である。 At this time, these microorganisms are recombinant microorganisms that have been subjected to mutations such as gene substitution, insertion, deletion, inactivation and the like so that 3,6-anhydro-L-galactose can be easily produced in the end. As this recombinant microorganism, a recombinant microorganism capable of producing neoagarobiose is preferable. The recombinant microorganism capable of producing neoagarobiose is preferably a microorganism whose gene has been mutated so that neoagagarobiose can be mass-produced using known techniques. Specifically, a microorganism having a gene encoding β-agarase capable of producing neoagarobiose may be used. For example, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 as a β-agarase capable of producing neoagarobiose and the base sequence shown in SEQ ID NO: 8 as a gene encoding a β-agarase capable of producing neoagarobiose can be mentioned. Moreover, these microorganisms can be obtained by the methods described in Patent Documents 1 and 2.
上述のような遺伝子に変異を生じさせる手法としては、例えば、リコンビナントPCR法〔PCR Technology, Stockton press (1989)〕、部分特異的変位法〔Kramer, W. and Frits, H., J. Methods in Enzymology, 154,350 (1987)〕、SOE(splicing by overlap extension)−PCR法〔Gene, 77, 61,(1987)〕により調製されたDNA断片を用いる二重交差法、化学薬剤処理(N−メチル−N’−ニトロソグアニジン、亜硝酸等)する方法、目的遺伝子を化学合成する方法等が挙げられる。 Examples of methods for causing mutations in the genes as described above include, for example, a recombinant PCR method (PCR Technology, Stockton press (1989)), a partial specific displacement method (Kramer, W. and Frits, H., J. Methods in Enzymology, 154,350 (1987)], SOE (splicing by overlap extension) -double crossover method using DNA fragments prepared by PCR [Gene, 77, 61, (1987)], chemical agent treatment (N-methyl- N′-nitrosoguanidine, nitrous acid, etc.) and a method of chemically synthesizing the target gene.
本開示の形質転換体は、上述のように作製された遺伝子発現用の組換えベクターを、常法に従って前記宿主に導入することによって得ることが可能である。
この導入法としては、例えば、エレクトロポレーション法、ポリエチレングリコール法、アグロバクテリウム法、コンピテント法、酢酸リチウム法及び塩化カルシウム法等が挙げられる。使用する宿主細胞に応じて適宜選択すればよい。
The transformant of the present disclosure can be obtained by introducing the recombinant vector for gene expression prepared as described above into the host according to a conventional method.
Examples of the introduction method include an electroporation method, a polyethylene glycol method, an Agrobacterium method, a competent method, a lithium acetate method, and a calcium chloride method. What is necessary is just to select suitably according to the host cell to be used.
<2.3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法>
本開示の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法は、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)糖残基の基本構造を有する糖質を原料として、ALGを生成できる製造工程(酵素反応系:例えば、上述のスキーム1及び図1参照)を少なくとも有していればよい。
この製造工程では、上述の、本開示のALG生成酵素、本開示のALG生成酵素をコードする遺伝子を有する微生物等を用いる。
より具体的には、本開示のALG生成酵素を用いて、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)D−ガラクトースの構造を有する糖質を原料として、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生成させ、これを適宜回収することが好適である。
また、本開示のALG生成酵素をコードするヌクレオチド又はこれからなる遺伝子を含む微生物を培養し、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)D−ガラクトースの構造を有する糖質を原料として、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生成させ、これを回収することが好適である。
<2.3,6-Anhydro-L-galactose production method>
The method for producing 3,6-anhydro-L-galactose according to the present disclosure can generate ALG using a carbohydrate having a basic structure of 3,6-anhydro-L-galactose α (1-3) sugar residue as a raw material. It suffices to have at least a production process (enzyme reaction system: for example, see the above-described scheme 1 and FIG. 1).
In this production process, the above-described ALG producing enzyme of the present disclosure, a microorganism having a gene encoding the ALG producing enzyme of the present disclosure, and the like are used.
More specifically, by using the ALG-generating enzyme of the present disclosure, a saccharide having a structure of 3,6-anhydro-L-galactose α (1-3) D-galactose as a raw material, 3,6-anhydro- It is preferable to produce L-galactose and collect it appropriately.
In addition, a microorganism containing a nucleotide encoding the ALG-producing enzyme of the present disclosure or a gene comprising the same is cultured, and a carbohydrate having a 3,6-anhydro-L-galactose α (1-3) D-galactose structure is used as a raw material 3,6-Anhydro-L-galactose is preferably produced and recovered.
前記原料として、ガラクトース又はガラクトース誘導体から構成される糖質が挙げられる。当該糖質として、多糖類及びオリゴ糖が挙げられる。
原料となるオリゴ糖は、上述の〔基質特異性〕に記載のオリゴ糖を用いるのが好適である。当該オリゴ糖として、好ましくは、ネオアガロビオース、ネオアガロテトラオース及びネオアガロヘキサオースから選ばれる1種以上のものであり、このうち、好ましくはネオアガロビオースである。
また原料として多糖類を用いる場合には、上述の〔基質特異性〕に記載のオリゴ糖にまで、分解可能な酵素を用いるのが好適である。前記多糖類として、例えば、アガロース及びアガロペクチン等を含む寒天、ポルフィラン、カラゲナン等挙げられる。
Examples of the raw material include saccharides composed of galactose or galactose derivatives. Examples of the saccharide include polysaccharides and oligosaccharides.
As the oligosaccharide used as a raw material, the oligosaccharide described in the above [Substrate specificity] is preferably used. The oligosaccharide is preferably one or more selected from neoagarobiose, neoagarotetraose and neoagarohexaose, and among these, neoagarobiose is preferred.
Moreover, when using polysaccharide as a raw material, it is suitable to use the enzyme which can be decomposed | disassembled to the oligosaccharide as described in the above-mentioned [Substrate specificity]. Examples of the polysaccharide include agar containing agarose and agaropectin, porphyran, carrageenan and the like.
本開示の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造法の反応形式は、特に限定されず、バッチ式で行っても良く、連続流通式で行ってもよい。
また、本開示の製造方法で用いられる酵素や微生物は、固定化されていてもよい。この固定化の手法は、公知の手法であれば特に限定されず、例えば、水不溶性の担体に微生物・酵素を物理的吸着、イオン結合、共有結合を介して固定化する担体結合法;グルタルアルデヒドなどの二価性官能基をもつ試薬で架橋固定化する架橋法;網目構造をもつゲルや、半透性膜の中に微生物・酵素を閉じこめる包括法等が挙げられる。
また、本開示の製造方法で用いられる酵素が微生物内に存在する場合には、この微生物を破砕等の処理し、酵素を細胞外に放出させた後にALGの製造を行なってもよい。また、反応に用いる溶媒は、水が望ましい。
The reaction mode of the production method of 3,6-anhydro-L-galactose of the present disclosure is not particularly limited, and may be performed in a batch system or a continuous flow system.
Moreover, the enzyme and microorganism used in the production method of the present disclosure may be immobilized. The immobilization technique is not particularly limited as long as it is a known technique. For example, a carrier binding method in which a microorganism / enzyme is immobilized on a water-insoluble carrier via physical adsorption, ionic bond, or covalent bond; glutaraldehyde Examples of such a crosslinking method include cross-linking and immobilization with a reagent having a bivalent functional group such as a gel having a network structure and a comprehensive method in which microorganisms and enzymes are confined in a semipermeable membrane.
In addition, when the enzyme used in the production method of the present disclosure is present in a microorganism, ALG may be produced after the microorganism is treated such as crushing to release the enzyme to the outside of the cell. The solvent used for the reaction is preferably water.
前記ALG製造の際の反応温度が、好ましくは5〜40℃、より好ましくは10〜40℃であるのが好適である。また、pHは、好ましくは5〜8、より好ましくは6〜8であるのが好適である。
本開示のALG生成酵素であれば、このような温度及びpHの範囲内にて良好にALGを生産することが可能である。本開示のALG生成酵素は、さらに、ALGを製造する際に、アンヒドロ部分の消失や開環状に伴う構造変化を低減するため、pH2未満やpH8超のような強酸強アルカリ条件や85℃以上のような高温条件でない方が望ましい。この点からも、本開示のALG生成酵素がALGを製造するに適している酵素と言える。
さらに、後述するネオアガロビオース生産可能なβ−アガラーゼを用いる際にも、当該条件の範囲で行うのが望ましい。この際に、後述する特許文献1及び2に記載のアルテロモナス属由来の酵素を用いるのが好適である。当該β−アガラーゼは、本開示のALG生成酵素と一緒に用いるか、又は当該ALG生成酵素反応の前処理反応として用いるのが望ましい。
The reaction temperature during the production of ALG is preferably 5 to 40 ° C, more preferably 10 to 40 ° C. The pH is preferably 5 to 8, more preferably 6 to 8.
With the ALG-generating enzyme of the present disclosure, ALG can be produced satisfactorily within such temperature and pH ranges. The ALG-generating enzyme of the present disclosure further has a strong acid / strong alkaline condition such as less than pH 2 or more than pH 8 or 85 ° C. It is desirable that the temperature is not high. Also from this point, it can be said that the ALG producing enzyme of the present disclosure is an enzyme suitable for producing ALG.
Furthermore, it is desirable to perform in the range of the said conditions also when using the beta-agarase which can produce neo agarobiose mentioned later. At this time, it is preferable to use an enzyme derived from the genus Alteromonas described in Patent Documents 1 and 2 described later. The β-agarase is desirably used together with the ALG producing enzyme of the present disclosure or used as a pretreatment reaction for the ALG producing enzyme reaction.
本開示の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの精製手段としては、化学的方法及び物理的方法等の公知の精製手段を用いればよく、活性炭、ゲル濾過、分子量分画膜、電気的薄層クロマト等による分画方法;溶媒抽出方法;結晶析出方法;ゲル濾過、シリカゲルやイオン交換樹脂等を用いた各種クロマトグラフ及びHPLC等が挙げられる。当該精製手段を単独で又は適宜組み合わせることで、本開示のALG等を回収することが可能である。
また、本開示のALG等の化合物は、核磁気共鳴方法(1H−NMR,13C−NMR等)、質量分析方法、紫外線吸収スペクトル測定方法、赤外線吸収スペクトル測定方法等の公知の分析方法にて解析することが可能である。
As a purification means of 3,6-anhydro-L-galactose of the present disclosure, a known purification means such as a chemical method and a physical method may be used. Activated carbon, gel filtration, molecular weight fractionation membrane, electric thin layer Fractionation methods by chromatography and the like; solvent extraction methods; crystal precipitation methods; various chromatographs using HPLC, gel filtration, silica gel, ion exchange resins, and the like. ALG or the like of the present disclosure can be recovered by combining the purification means alone or appropriately.
In addition, compounds such as ALG of the present disclosure can be used in known analysis methods such as nuclear magnetic resonance methods ( 1 H-NMR, 13 C-NMR, etc.), mass spectrometry methods, ultraviolet absorption spectrum measurement methods, infrared absorption spectrum measurement methods, and the like. Can be analyzed.
本開示の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法において、さらに、上述のネオアガロビオース生産可能なβ−アガラーゼ、当該酵素をコードするポリヌクレオチド及び当該ヌクレオチドからなる遺伝子を有する微生物を用いてもよい。これにより、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)D−ガラクトースの基本構造を有する糖質、例えば紅藻類由来の多糖類及びオリゴ糖を効率良く容易に3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースにすることが可能となる。 In the method for producing 3,6-anhydro-L-galactose of the present disclosure, a β-agarase capable of producing the above-described neo-agarobobiose, a polynucleotide encoding the enzyme, and a microorganism having a gene comprising the nucleotide are used. May be. As a result, carbohydrates having a basic structure of 3,6-anhydro-L-galactose α (1-3) D-galactose, such as polysaccharides and oligosaccharides derived from red algae can be efficiently and easily converted to 3,6-anhydro- L-galactose can be obtained.
前記β−アガラーゼについては、以下の寒天分解酵素及びネオアガロビオース生産酵素が挙げられる。
アルテロモナス属に属する微生物が産生し、アガロースを分解して選択的にネオアガロビオースを産生する寒天分解酵素であって、次の性質を有する寒天分解酵素。
(1) 作用:アガロースのβ−1,4結合を加水分解して、ネオアガロビオースを生成するする。好適にはアガロース溶液の粘度を低下させる。
(2) 基質特異性:アガロース、ネオアガロヘキサオース、ネオアガロテトラオースに作用し、速やかにネオアガロビオースに分解する。しかし、ネオアガロビオースやラクトース(乳糖)には作用しない。
(3) pH安定性および最適pH:基質が存在しない条件下においては、pH6.0〜9.0の範囲で安定である。寒天を基質としたとき最適pHは7.5であり、pH8.0においても高い活性(最高活性の95%)を示す。
(4) 熱安定性および最適温度:基質が存在しない条件下においては、40℃以下では安定、50℃では約3%の活性が残存する。
寒天を基質としたとき最適温度は20〜50℃、特に40℃である。
(5) 分子量:約80〜90KDa(好適には約84,000)(電気泳動法);約170〜190KDa(好適には約180,000)(ゲル濾過法)
(6) 金属塩等の影響:Cu2+、Mn2+、Fe2+、Hg2+およびZn2+により阻害される。また、Ca2+、Mg2+、Ag+、パラクロロマーキュリー安息香酸(PCMB)によりやや阻害される。K+、Na+、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)によっては阻害されない。
Examples of the β-agarase include the following agar degrading enzymes and neo agarobiose producing enzymes.
An agar-degrading enzyme that is produced by a microorganism belonging to the genus Arteromonas and that selectively decomposes agarose to produce neo-agarobobiose and has the following properties.
(1) Action: Hydrolyzes β-1,4 bonds of agarose to produce neoagarobiose. Preferably the viscosity of the agarose solution is reduced.
(2) Substrate specificity: Acts on agarose, neoagarohexaose, neoagarotetraose, and rapidly decomposes into neoagarobiose. However, it does not act on neoagarobiose or lactose (lactose).
(3) pH stability and optimum pH: stable in the range of pH 6.0 to 9.0 under conditions where no substrate is present. When agar is used as a substrate, the optimum pH is 7.5, and high activity (95% of the maximum activity) is exhibited even at pH 8.0.
(4) Thermal stability and optimum temperature: Under conditions where no substrate is present, stable at 40 ° C. or lower, and about 3% of activity remains at 50 ° C.
When agar is used as a substrate, the optimum temperature is 20 to 50 ° C, particularly 40 ° C.
(5) Molecular weight: about 80 to 90 KDa (preferably about 84,000) (electrophoresis); about 170 to 190 KDa (preferably about 180,000) (gel filtration method)
(6) Influence of metal salt and the like: Inhibited by Cu 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Hg 2+ and Zn 2+ . Moreover, it is somewhat inhibited by Ca 2+ , Mg 2+ , Ag + , and parachloromercury benzoic acid (PCMB). It is not inhibited by K + , Na + , or ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA).
前記寒天分解酵素は、Alteromonasに属し、FERM.P-14664号として、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(NITE-IPOD)〔旧:工業技術院生命工学工業技術研究所〕に寄託された微生物(受託日:1994年11月25日)より得たものであるのが好適である。当該微生物は、アガロースを分解し、選択的にネオアガロビオースを産生する寒天分解酵素を保有するのが好適である。
また、ネオアガロビオースの製造方法として、前記寒天分解酵素と寒天とを接触させ、ネオアガロビオースを得るのが好適である。
さらに、寒天のβ−1,4結合を加水分解し、選択的にネオアガロビオースを得るのが好適である。
The agar-degrading enzyme belongs to Alteromonas and is deposited as FERM.P-14664 at the National Institute of Technology and Evaluation (NITE-IPOD) (formerly Institute of Biotechnology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) It is preferable that the microorganism is obtained from a microorganism (consignment date: November 25, 1994). The microorganism preferably possesses an agar-degrading enzyme that degrades agarose and selectively produces neoagarobiose.
In addition, as a method for producing neoagarobiose, it is preferable to obtain neoagarobiose by bringing the agar-degrading enzyme into contact with agar.
Furthermore, it is preferable to hydrolyze the β-1,4 bond of the agar to selectively obtain neoagarobiose.
次の(a)、(b)又は(c)のタンパク質からなるネオアガロビオース生産酵素。
(a)配列番号7に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質。
(b)配列番号7に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、ネオアガロビオース生産活性能を有するタンパク質。好適には、寒天、アガロース又は4糖以上のネオアガロオリゴ糖に対する高い親和性を有する。
(c)配列番号7に表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、ネオアガロビオース生産活性を有するタンパク質。好適には、寒天、アガロース又は4糖以上のネオアガロオリゴ糖に対する高い親和性を有する。
Neoagarobiose producing enzyme comprising the following protein (a), (b) or (c):
(A) A protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 7.
(B) A protein having a neoagarobiose production activity ability, comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 7. Preferably, it has a high affinity for agar, agarose or tetra-or higher neo-agaro-oligosaccharides.
(C) A protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, and having a neoagarobiose production activity. Preferably, it has a high affinity for agar, agarose or tetra-or higher neo-agaro-oligosaccharides.
また、配列番号7に示すアミノ酸配列において、90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上の同一性を有するアミノ酸配列が好適である。 In addition, in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, an amino acid sequence having 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 98% or more is suitable.
さらに、以下の性質を有するのが好適である。
(1)作用: 寒天、アガロースまたは4糖以上のネオアガロオリゴ糖のβ−1,4結合を加水分解して、ネオアガロビオースを生成する。
(2)基質特異性: アガロース、ネオアガロヘキサオース、ネオアガロテトラオースに作用し、速やかにネオアガロビオースに分解する。しかし、ネオアガロビオースやラクトース (乳糖)には作用しない。
(3)至適温度: 40℃ 安定温度:40℃以下。
(4)分子量: 約170〜190kDa(好適には約180kDa)(ゲルろ過クロマトグラフィーによる);約80〜90kDa(好適には約82kDa)(SDS−PAGEによる)の2量体。
Furthermore, it is preferable to have the following properties.
(1) Action: Hydrolyzes β-1,4 bond of agar, agarose or tetra- or more neo-agaro-oligosaccharide to produce neo-agarobiose.
(2) Substrate specificity: Acts on agarose, neoagarohexaose, neoagarotetraose, and rapidly degrades into neoagarobiose. However, it does not act on neoagarobiose or lactose.
(3) Optimal temperature: 40 ° C. Stable temperature: 40 ° C. or less.
(4) Molecular weight: about 170-190 kDa (preferably about 180 kDa) (by gel filtration chromatography); about 80-90 kDa (preferably about 82 kDa) (by SDS-PAGE).
また、前記ネオアガロビオース生産酵素をコードするポリヌクレオチドは以下のものが好適である。
寒天、アガロースまたは4糖以上のネオアガロオリゴ糖を選択的に分解し、ネオアガロビオースとするポリペプチドのアミノ酸配列をコードする以下の(a)〜(g)に示すポリヌクレオチド。
(a)配列番号7記載のアミノ酸配列により表されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド。
(b)配列番号7記載のアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入若しくは付加されたアミノ酸配列により表されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド。
(c)配列番号7記載のアミノ酸配列の32〜798番に表されるアミノ酸配列により表されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド。
(d)配列番号7記載のアミノ酸配列の32〜798番において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入若しくは付加されたアミノ酸配列により表されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド。
(e)配列番号8記載のヌクレオチド配列により表されるポリヌクレオチド。
(f)配列番号8記載のヌクレオチド配列の94〜2394番により表されるポリヌクレオチド。
(g)(a)〜(f)のポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチド。
In addition, the following polynucleotides that encode the neo agarobiose producing enzyme are preferable.
The following polynucleotides (a) to (g), which encode an amino acid sequence of a polypeptide that selectively degrades agar, agarose, or tetra- or more neo-agaro-oligosaccharides into neo-agarobiose.
(A) a polynucleotide encoding a polypeptide represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7;
(B) a polynucleotide encoding a polypeptide represented by an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted or added in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 7.
(C) a polynucleotide encoding a polypeptide represented by the amino acid sequence represented by Nos. 32-798 of the amino acid sequence described in SEQ ID No. 7.
(D) A polynucleotide encoding a polypeptide represented by an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted or added in the amino acid sequences 32 to 798 of SEQ ID NO: 7.
(E) a polynucleotide represented by the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 8.
(F) A polynucleotide represented by Nos. 94 to 2394 of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 8.
(G) A polynucleotide that hybridizes with the polynucleotide (a) to (f) under stringent conditions.
さらに前記ネオアガロビオース生産酵素をコードするポリヌクレオチドを含有するベクターを用いるのが好適である。さらに、当該ベクターを導入した形質転換体を用いるのが好適である。 Furthermore, it is preferable to use a vector containing a polynucleotide encoding the above-mentioned neoagarobiose producing enzyme. Furthermore, it is preferable to use a transformant introduced with the vector.
前記ネオアガロビオースの製造方法は、寒天、アガロース及び4糖以上のネオアガロオリゴ糖から選ばれる1種又は2種以上のものに、前記ネオアガロビオース生産酵素を作用させて選択的にネオアガロビオースを得るのが好適である。
また、寒天、アガロース及び4糖以上のネオアガロオリゴ糖から選ばれる1種又は2種以上のものに、上述のネオアガロビオース生産酵素を産生するアルテロモナス属微生物や形質転換体等の微生物を培養することにより得られるポリペプチドを作用させて選択的にネオアガロビオースを得るのが好適である。
また、前記形質転換体を培養し、当該培養物中から前記ネオアガロビオース生産酵素を採取したものを使用するのが好適である。
The method for producing neoagarobiose is a method for selectively treating neoagarobiose by causing the neoagarobiose producing enzyme to act on one or more selected from agar, agarose and tetra- or more neo-agaro-oligosaccharides. It is preferred to obtain robiose.
In addition, microorganisms such as the above-mentioned microorganisms of the genus Alteromonas or transformants that produce the above-mentioned neoagarobiose-producing enzyme are cultured on one or more selected from agar, agarose, and tetra- or more neo-agaro-oligosaccharides. It is preferable to selectively obtain neoagarobiose by allowing the resulting polypeptide to act.
In addition, it is preferable to use a product obtained by culturing the transformant and collecting the neoagarobiose-producing enzyme from the culture.
<3.本開示の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの用途>
さらに、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースは、従来アンヒドロ部分が消失しやすいことや開環状に起因する構造変化(例えば、3,6−アンヒドロ−L−ガラクト−2−ケトース)という難点から、安定的に量を確保することが困難であった。〔C. Rochas, P. Potin, and B. Kloareg, Carbohydrate Research, 253, 69-77 (1994)〕の文献には、還元末端側にALGがあるアガロテトラオース等のアガロオリゴ糖をNMR等の機器で分析した例があるが、この末端のALGのC1位が開環状になった構造(3,6−アンヒドロ−L−ガラクト−2−ケトースの構造)の存在を示す分析結果となっている。一方で、還元末端側ではない部位にALGを含むネオアガロテトラオースでは、ALGのC1位が開環状になった構造は見られず、還元末端側にALGがあるかどうかについてNMR等の結果では相違点が明確になっている。
これらの結果からも類推されるように、ALGのC1位は開環状となりやすく、開環状の構造では化学変化を起こしやすいケト基が現れる。したがって、酸やアルカリの存在下では、ALGの構造はケト基の部分から構造変化を受けやすく、加水分解などの容易な方法ではALGの生成や単離は困難であった。このため、様々な分野でのALGの基礎研究及び応用研究が進んでいないのが実状である。
<3. Use of 3,6-anhydro-L-galactose of the present disclosure>
Furthermore, 3,6-anhydro-L-galactose has a conventional difficulty in that the anhydro portion is likely to disappear and the structural change caused by the open ring (for example, 3,6-anhydro-L-galacto-2-ketose). It was difficult to ensure a stable amount. [C. Rochas, P. Potin, and B. Kloareg, Carbohydrate Research, 253, 69-77 (1994)] describes agarooligosaccharides such as agarotetraose having ALG on the reducing end as NMR and the like. Although there is an example analyzed with an instrument, this analysis result shows the presence of a structure in which the C1 position of this terminal ALG is an open ring (structure of 3,6-anhydro-L-galacto-2-ketose). . On the other hand, in neo-agarotetraose containing ALG at a site that is not on the reducing end side, there is no structure in which the C1 position of ALG is opened, and whether or not ALG is present on the reducing end side is a result of NMR and the like. So the difference is clear.
As can be inferred from these results, the C1 position of ALG tends to be an open ring, and a keto group that easily undergoes a chemical change appears in the open ring structure. Therefore, in the presence of acid or alkali, the structure of ALG is susceptible to structural changes from the keto group, and it has been difficult to produce and isolate ALG by an easy method such as hydrolysis. For this reason, ALG's basic research and applied research are not progressing in various fields.
しかしながら、本開示のALG製造方法にて、効率良く容易に3,6−アンヒドロ−L−ガラクトピラノース[α,β型]及び3,6−アンヒドロ−L−ガラクトフラノース[α,β型]を提供することが可能となる。さらに、得られたALGに基づき要望に応じた種々の誘導体(例えば2−OMe−ALG、3,6−アンヒドロ−α or β−L−ガラクトシド等のALG誘導体等)を有機合成等にて得ることも可能となる。このようなことから、本開示のALG製造方法にて得られたものを、医薬品、化粧料、皮膚外用剤、食品等の幅広い分野への活用が期待でき、また新たな用途の提供も可能となる。
例えば、後記実施例に示すように、上述の方法にて得られたALGは、メラニン産生抑制作用を有することが認められた。従って、本開示の方法にて得られたものは、そのまま美白用素材として又は含有させて有効成分とする美白剤等の製剤として使用することが可能である。
However, the ALG production method of the present disclosure provides 3,6-anhydro-L-galactopyranose [α, β type] and 3,6-anhydro-L-galactofuranose [α, β type] easily and efficiently. It becomes possible to do. Furthermore, various derivatives (for example, ALG derivatives such as 2-OMe-ALG, 3,6-anhydro-α or β-L-galactoside, etc.) according to demands are obtained by organic synthesis or the like based on the obtained ALG. Is also possible. For this reason, the products obtained by the ALG manufacturing method of the present disclosure can be expected to be used in a wide range of fields such as pharmaceuticals, cosmetics, topical skin preparations, and foods, and new applications can be provided. Become.
For example, as shown in Examples described later, it was confirmed that ALG obtained by the above-described method has a melanin production inhibitory action. Therefore, the product obtained by the method of the present disclosure can be used as a whitening material as it is or as a preparation such as a whitening agent containing it as an active ingredient.
また、本開示のALG製造方法にて得られたものは、ヒトを含む動物に摂取、投与又は接触させて、メラニン産生抑制、美白等を図るために、使用することができる物質である。例えば、本開示のALG製造方法にて得られたものは、予防、改善若しくは治療、スキンケア及び美容等の目的で使用することができる。また、本開示のALG製造方法にて得られたものは、メラニン産生抑制剤、美白剤等の各種製剤に使用することができ、これら各種製剤を製造するために使用することが可能である。 Moreover, what was obtained by the ALG manufacturing method of this indication is a substance which can be used in order to ingest, administer, or contact an animal including a human, and to aim at melanin production suppression, whitening, etc. For example, what was obtained by the ALG manufacturing method of this indication can be used for the purpose of prevention, improvement, or treatment, skin care, and beauty. Moreover, what was obtained by the ALG manufacturing method of this indication can be used for various preparations, such as a melanin production inhibitor and a whitening agent, and can be used in order to manufacture these various preparations.
従って、本開示のALG製造方法にて得られたものは、メラニン産生抑制作用、美白作用等のために、皮膚外用剤、化粧品、医薬品、医薬部外品、食品や機能性食品(例えば特定保健用食品等)等に配合することが可能であり、本開示の製剤は、これら皮膚外用剤、化粧品、機能性食品(例えば、錠剤、清涼飲料等)等として有用である。 Therefore, what is obtained by the ALG production method of the present disclosure is a skin external preparation, cosmetic, pharmaceutical product, quasi-drug, food or functional food (for example, specified health care) for melanin production inhibitory action, whitening action, etc. The preparation of the present disclosure is useful as a topical skin preparation, cosmetic, functional food (eg, tablet, soft drink, etc.) and the like.
なお、前記製剤には、本開示の製造方法にて得られたものに、必要に応じて、任意の成分を組み合わせて使用してもよい。好ましい他の成分としては、薬学的に許容される成分であればよく、例えば、細胞賦活剤、抗酸化剤、保湿剤、紫外線防止剤、溶剤(水、一価の炭素数1〜5又は多価のアルコール類等)、水溶性高分子、油剤、界面活性剤、増粘剤、粉体、キレート剤、pH調整剤、乳化剤、安定化剤、着色剤、光沢剤、矯味剤、矯臭剤、賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、希釈剤、浸透圧調整剤、香料等が挙げられ、これらを目的とする製剤に応じて配合すればよい。 In addition, you may use for the said formulation combining arbitrary components with the thing obtained by the manufacturing method of this indication as needed. Other preferable components may be pharmaceutically acceptable components, for example, cell activators, antioxidants, humectants, UV inhibitors, solvents (water, monovalent carbon number of 1 to 5 or many). Valent alcohols), water-soluble polymers, oil agents, surfactants, thickeners, powders, chelating agents, pH adjusters, emulsifiers, stabilizers, colorants, brighteners, flavoring agents, flavoring agents, Excipients, binders, disintegrants, lubricants, diluents, osmotic pressure adjusting agents, fragrances and the like can be mentioned, and these may be added according to the intended preparation.
また、前記製剤の形態は、特に限定されず、液状、ペースト状、ゲル状、固形状、粉末状等の何れの形態でもよい。
本開示の製造方法にて得られたALGは、特に皮膚外用剤、化粧品、医薬部外品に用いるのが好ましく、皮膚に塗布などに接触させる製剤が好適である。
また、前記製剤の剤形は特に限定されず、化粧水、乳液、クリーム、パック、クレンジング料、マッサージ料、美容液等のスキンケア化粧料;ファンデーション、口紅、頬紅等のメークアップ化粧料;洗顔料、シャンプー、ボディーソープ等の洗浄料;リンス、ヘアパック等の毛髪化粧料;軟膏剤、分散液等の皮膚外用剤等の外用剤にすることが可能であり、またこれ以外にも種々の剤形とすることも可能である。
前記製剤中におけるALGの配合量は、好ましくは0.0001〜30質量%であり、より好ましくは0.001〜5質量%である。
The form of the preparation is not particularly limited, and may be any form such as liquid, paste, gel, solid, and powder.
ALG obtained by the production method of the present disclosure is particularly preferably used for external preparations for skin, cosmetics, and quasi-drugs, and preparations that are brought into contact with the skin for application or the like are suitable.
In addition, the dosage form of the preparation is not particularly limited, and skin care cosmetics such as lotion, milky lotion, cream, pack, cleansing, massage, and beauty essence; makeup cosmetics such as foundation, lipstick, and blusher; Cleaning agents such as shampoos and body soaps; hair cosmetics such as rinses and hair packs; and external preparations such as external preparations for skin such as ointments and dispersions, and various other agents. It can also be shaped.
The blending amount of ALG in the preparation is preferably 0.0001 to 30% by mass, more preferably 0.001 to 5% by mass.
以下、本発明(本技術)を具体的に説明するために実施例及び比較例等を挙げるが、本
発明(本技術)は実施例等に限定されるものではない。
Hereinafter, examples and comparative examples will be given to specifically describe the present invention (present technique), but the present invention (present technique) is not limited to the examples.
<実施例1:ALG生成酵素>
桐村研究室において、非海洋性細菌Cellvibrio sp. WU-0601株の細胞内に、ネオアガロビオース加水分解酵素 (neoagarobiose hydrolase, 「NAH」ともいう)の活性を検出した。さらに、Cellvibrio sp. WU-0601株由来のNAHを精製し、その酵素的諸性質を検討した。ネオアガロテトラオース及びネオアガロヘキサオースに反応し、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース(以下、「ALG」ともいう)を生成することから、この「NAH」及びその「NAH遺伝子」は、ALGを生成する「ALG生成酵素」及び「ALG生成酵素をコードする遺伝子」ともいえることも見出した。
NAHの精製および酵素的性質についての報告例は極めて少なく、NAHをコードする遺伝子については現在までに報告はない。したがって、NAHの酵素的諸性質およびその遺伝子の機能に関する研究には新規性がある。
そして、本開示のNAHは、例えば図1に示すように、アガロース等の「3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1→3)D−ガラクトース」を有する糖質から、最終的にALGを効率良く生成することが可能である。また、本開示のNAHをコードする遺伝子のクローニングし、当該遺伝子を大腸菌で高発現させることに成功した。また、生成されたALGはメラニン産生を抑制することから、美白剤等の外用組成物や医薬品、機能性食品等としても利用することが可能である。よって、本開示のALG生成酵素は産業上利用性が非常に高いものであることも見出した。
以下に、本開示のALG生成酵素の<1.実験方法>及び<2.結果>を説明する。
<Example 1: ALG-producing enzyme>
In the Kirimura laboratory, the activity of neoagarobiose hydrolase (also referred to as “NAH”) was detected in the cells of the non-marine bacterium Cellvibrio sp. WU-0601. Furthermore, NAH derived from Cellvibrio sp. WU-0601 strain was purified and its enzymatic properties were examined. Since it reacts with neoagarotetraose and neoagarohexaose to produce 3,6-anhydro-L-galactose (hereinafter also referred to as “ALG”), this “NAH” and its “ NAH gene” It was also found that it can be said to be “ALG-generating enzyme” and “gene encoding ALG-generating enzyme” that generate ALG.
There are very few reports on the purification and enzymatic properties of NAH, and no gene encoding NAH has been reported to date. Therefore, research on the enzymatic properties of NAH and the function of its gene is novel.
Then, the NAH of the present disclosure, for example, as shown in FIG. 1, finally ALG is obtained from a saccharide having “3,6-anhydro-L-galactose α (1 → 3) D-galactose” such as agarose. It is possible to generate efficiently. In addition, the gene encoding NAH of the present disclosure was cloned, and the gene was successfully expressed in E. coli. Moreover, since the produced | generated ALG suppresses melanin production, it can be utilized also as external compositions, pharmaceuticals, functional foods, etc., such as a whitening agent. Therefore, the present inventors also found that the ALG-generating enzyme of the present disclosure has very high industrial applicability.
Below, <1. Experimental method> and <2. Results> will be described.
<1.実験方法>
<1.1.使用菌株および培養方法>
供試菌として、非海洋性細菌Cellvibrio sp. WU-0601株を使用した。当該株は、後述のようにして取得し、同定された新規な微生物である。
Cellvibrio sp. WU-0601株の培養にはAD培地を用いた。AD培地は、KCl 0.75 g, MgSO4・7H2O 12.35 g, CaCl2・2H2O 1.45 g, NH4Cl 1.00 g, FeSO4・7H2O 0.012 g, K2HPO4 0.075 g, peptone 1.25 g, yeast extract 1.25 g、Tris 1.21 gを含むもの(表1)で、初発pHを8.0に調整した。
前培養として、5 mlのAD培地 で30℃、120 rpm、24時間培養を行った後、本培養として200 mlのAD培地で30℃、120 rpm、48時間培養を行った。また、遺伝子クローニングの宿主としてEscherichia coli JM109、遺伝子発現用の宿主としてE. coli BL21(DE3)を使用し、その培養には主としてLB培地を使用した。
<1. Experimental method>
<1.1. Strain used and culture method>
As a test bacterium, a non-marine bacterium Cellvibrio sp. WU-0601 strain was used. The strain is a novel microorganism obtained and identified as described below.
AD culture medium was used for culturing Cellvibrio sp. Strain WU-0601. AD medium is KCl 0.75 g, MgSO 4・ 7H 2 O 12.35 g, CaCl 2・ 2H 2 O 1.45 g, NH 4 Cl 1.00 g, FeSO 4・ 7H 2 O 0.012 g, K 2 HPO 4 0.075 g, peptone 1.25 g, yeast extract containing 1.25 g and Tris 1.21 g (Table 1), and the initial pH was adjusted to 8.0.
As pre-culture, the cells were cultured in 5 ml of AD medium at 30 ° C. and 120 rpm for 24 hours, and as main culture, they were cultured in 200 ml of AD medium at 30 ° C. and 120 rpm for 48 hours. Further, Escherichia coli JM109 was used as a host for gene cloning, E. coli BL21 (DE3) was used as a host for gene expression, and LB medium was mainly used for the culture.
<1.2.NAHの精製方法>
<1.使用菌株および培養方法>にしたがって培養したCellvibriosp. WU-0601株の培養液から菌体を遠心分離 (10000×g、10 min、4℃) により回収し、10 mM Tris-HCl緩衝液 (pH 8.0) に懸濁した。菌体懸濁液を超音波破砕機により破砕し、遠心分離 (16000×g、30 min、4℃) を行い、その上清を無細胞抽出液とした。この無細胞抽出液に1% (w/v) ストレプトマイシン硫酸塩溶液を加え、除核酸を行った溶液を粗酵素溶液とした。
この粗酵素溶液に対して、硫酸アンモニウムによる分画および3種のカラムに通して、NAHの精製を行った。以上の精製には生体分子精製用クロマトグラフィーシステムAKTA explorer 10S (アマシャムバイオサイエンス社) を用いた。また、ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)にて、目的酵素の精製度について検討を行った。
<1.2. Purification method of NAH>
<1. The bacterial cells were collected from the culture solution of Cellvibrio sp. WU-0601 strain cultured according to the strain and culture method> by centrifugation (10000 × g, 10 min, 4 ° C.) 8.0). The cell suspension was crushed with an ultrasonic crusher, centrifuged (16000 × g, 30 min, 4 ° C.), and the supernatant was used as a cell-free extract. A 1% (w / v) streptomycin sulfate solution was added to the cell-free extract, and a solution obtained by removing nucleic acid was used as a crude enzyme solution.
The crude enzyme solution was fractionated with ammonium sulfate and passed through three columns to purify NAH. For the above purification, a chromatography system for biomolecule purification AKTA explorer 10S (Amersham Bioscience) was used. The purity of the target enzyme was examined by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE).
以下に各精製ステップについて示す。
(Step 1) 硫酸アンモニウムによる分画
無細胞抽出液に10 mM Tris-HCl緩衝液(pH8.0)を加えて20 mlとし、硫酸アンモニウムを徐々に加えた。飽和度40%となった点で遠心分離(4℃, 15,000×g, 30 min)し、上清を回収した。さらに、硫酸アンモニウムを徐々に加え、飽和度60%となった点で沈殿を回収し、10 mM Tris-HCl緩衝液(pH8.0)に縣濁した。タンパク質濃度を測定し、TLC分析およびHPLCで酵素活性測定を行った。
(Step 1−2) 透析
得られた溶液をDialysis Membrane, Size 36(和光純薬)を用いて、10 mM Tris-HCl緩衝液(pH8.0)中で、4℃、16h透析を行った。
Each purification step is described below.
(Step 1) Fractionation with ammonium sulfate A 10 mM Tris-HCl buffer solution (pH 8.0) was added to the cell-free extract to 20 ml, and ammonium sulfate was gradually added. Centrifugation (4 ° C., 15,000 × g, 30 min) was performed at the point where saturation reached 40%, and the supernatant was recovered. Further, ammonium sulfate was gradually added, and the precipitate was recovered when the saturation reached 60%, and suspended in 10 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0). The protein concentration was measured, and enzyme activity was measured by TLC analysis and HPLC.
(Step 1-2) Dialysis The obtained solution was dialyzed for 16 hours at 4 ° C. in 10 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) using Dialysis Membrane, Size 36 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
(Step 2) DEAE-Toyopearl 650Sカラムクロマトグラフィー
得られた溶液をCellose acetate 0.20 μmフィルター(Whatman)に通し、50 mM Tris-HCl緩衝液(pH8.0)で平衡化した、陰イオン交換カラムであるDEAE-Toyopearl 650S(東ソー)に流速2.0 ml/minで供し、0 M〜0.30 MのKCl直線勾配によってタンパク質を溶出させた。得られた各フラクションのNAH活性をTLC分析で測定し、活性の検出されたフラクションをまとめてCentriprep YM-30(Millipore)で濃縮(1500×g, 15 min)した。その後、溶液の酵素のタンパク質濃度を測定し、酵素活性測定を行った。
表2にStep 2における各種設定条件を示す。
(Step 2) DEAE-Toyopearl 650S column chromatography An anion exchange column in which the obtained solution was passed through a Cellose acetate 0.20 μm filter (Whatman) and equilibrated with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0). The sample was applied to DEAE-Toyopearl 650S (Tosoh) at a flow rate of 2.0 ml / min, and the protein was eluted with a linear KCl gradient from 0 M to 0.30 M. The NAH activity of each obtained fraction was measured by TLC analysis, and the fractions in which the activity was detected were collected and concentrated (1500 × g, 15 min) with Centriprep YM-30 (Millipore). Thereafter, the protein concentration of the enzyme in the solution was measured, and the enzyme activity was measured.
Table 2 shows various setting conditions in Step 2.
(Step 3) HiLoad 16/60 Superdex 200 pgカラムクロマトグラフィー
酵素液を0.15 MのNaClを含む50 mM Tris-HCl緩衝液(pH8.0)で平衡化した、ゲルろ過カラムであるHiLoad 16/60 Superdex 200 pg (GE Healthcare) に供した。同緩衝液を流速0.5 ml/minで流し、酵素を溶出した。得られた各フラクションのALG生成活性能をTLC分析で測定し、活性のあったフラクションをまとめてCentriprep YM-30で濃縮(1500×g, 15 min)し、50 mM Tris-HCl緩衝液で置換した。その後、溶液のタンパク質濃度を測定し、酵素活性測定を行った。
表3にStep 3における各種設定条件を示す。
(Step 3) HiLoad 16/60 Superdex 200 pg column chromatography HiLoad 16/60 Superdex, a gel filtration column in which the enzyme solution is equilibrated with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) containing 0.15 M NaCl. Subjected to 200 pg (GE Healthcare). The same buffer was flowed at a flow rate of 0.5 ml / min to elute the enzyme. The ALG generation activity of each obtained fraction was measured by TLC analysis. The active fractions were combined, concentrated with Centriprep YM-30 (1500 × g, 15 min), and replaced with 50 mM Tris-HCl buffer. did. Thereafter, the protein concentration of the solution was measured, and the enzyme activity was measured.
Table 3 shows various setting conditions in Step 3.
(Step 4) Mono Q 5/50 GLカラムクロマトグラフィー
酵素液を50 mM Tris-HCl緩衝液(pH8.0)で平衡化した、陰イオン交換カラムであるMono Q 5/50 GL (GE Healthcare) に供した。同緩衝液10 mlでカラムを洗浄後、酵素を同緩衝液中においてKClの直線濃度勾配(0〜700 mM)により溶出した。得られた各フラクションの酵素のタンパク質濃度を測定し、比色分析およびHPLCで酵素活性測定を行った。
表4にStep 4での各種設定条件を示す。
(Step 4) Mono Q 5/50 GL Column Chromatography The enzyme solution was equilibrated with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0). Provided. After washing the column with 10 ml of the same buffer, the enzyme was eluted with a linear gradient of KCl (0 to 700 mM) in the same buffer. The protein concentration of the enzyme in each of the obtained fractions was measured, and the enzyme activity was measured by colorimetry and HPLC.
Table 4 shows various setting conditions in Step 4.
<1.3.ALG生成活性の測定方法>
上述する方法に従って精製したNAHを利用してネオアガロビオースの加水分解反応を実施した。酵素活性の単位 1 unit (U) は30℃においてネオアガロビオースを基質として1 μmolのD-ガラクトースを生成する活性として定義した。標準的な反応条件としては、NAH 5 mU、ネオアガロビオース 2 mM、10 mM Tris-HCl緩衝液 (pH 8.0)として、全体が均一となるように十分混合した上で、所定の温度で120 strokes/minでゆるやかに振とうしながら反応を行った。活性の定性的な検出には薄層クロマトグラフィ(TLC)を用いた。定量的な活性の測定には高速液体クロマトグラフィ(HPLC)を使用した。
<1.3. Method for Measuring ALG Generation Activity>
A hydrolysis reaction of neoagarobiose was performed using NAH purified according to the above-described method. The unit of enzyme activity 1 unit (U) was defined as the activity to produce 1 μmol of D-galactose at 30 ° C. using neoagarobiose as a substrate. As standard reaction conditions, NAH 5 mU, neoagarobiose 2 mM, and 10 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) were mixed thoroughly so that the whole was uniform, and then 120 ° C. at a predetermined temperature. The reaction was performed while gently shaking at strokes / min. Thin layer chromatography (TLC) was used for qualitative detection of activity. High performance liquid chromatography (HPLC) was used for quantitative activity measurement.
〔薄層クロマトグラフィ(TLC)〕
下記にTLC分析の条件を示す。
固定相:Silicagel 60(Merck)
移動相:n-ブタノール/酢酸/水 (2/1/1(v/v/v))
呈色試薬:0.2%(w/v)ナフトレゾルシノールエタノール/ 20%(w/v)硫酸水溶液 :1/1(v/v)
展開は垂直上方へ行い、展開後は乾燥させ呈色試薬を噴霧した後100℃で5 min間加熱することで呈色させた。
〔高速液体クロマトグラフィ(HPLC)〕
下記にHPLC分析の条件を示す。
システム:HPLC L-7000型(日立ハイテクノロジー)
カラム:SUGAR SP0810×2+ガードカラム×1連結型(昭和電工)
移動層:H2O
流速:0.8 ml/min
カラム温度:80℃
検出:RI
サンプル:反応液を0.20 μm PTFE (Hydrophobic)メンブランフィルターに通して調製
測定時間:30 min
(Thin layer chromatography (TLC))
The conditions for TLC analysis are shown below.
Stationary phase: Silicagel 60 (Merck)
Mobile phase: n-butanol / acetic acid / water (2/1/1 (v / v / v))
Color reagent: 0.2% (w / v) naphthoresorcinol ethanol / 20% (w / v) sulfuric acid aqueous solution: 1/1 (v / v)
Development was performed vertically upward, and after development, the color was developed by spraying the color reagent and heating at 100 ° C. for 5 min.
(High performance liquid chromatography (HPLC))
The HPLC analysis conditions are shown below.
System: HPLC L-7000 (Hitachi High Technology)
Column: SUGAR SP0810 x 2 + guard column x 1 connection type (Showa Denko)
Moving layer: H 2 O
Flow rate: 0.8 ml / min
Column temperature: 80 ° C
Detection: RI
Sample: Prepared by passing the reaction solution through a 0.20 μm PTFE (Hydrophobic) membrane filter Measurement time: 30 min
<1.4.NAHの酵素的諸性質の検討方法>
精製したNAHを用いて加水分解反応の最適温度、温度安定性、最適pH、金属イオンおよび化学物質の影響、基質特異性について検討した。
標準条件は、反応液 1 ml当たりNAH 5 mU、ネオアガロビオース濃度 2 mM、温度 30℃、10 mM Tris-HCl緩衝液 (pH 8.0) として、各条件を変化させた。反応液 1 mlを 1.5 mlマイクロチューブ(エッペンドルフ製)中で 1 時間反応させた後に10分間煮沸して反応を停止させ、反応液中の生成物をHPLCを用いて分析した。
動力学定数の決定の際には、基質濃度を変化させた各反応液を最適反応条件において一定時間反応させた後に10分間煮沸して反応を停止させ、反応液中の生成物をHPLCを用いて分析し、Lineweaver-Burkプロットにより各定数を算出した。
<1.4. Methods for studying enzymatic properties of NAH>
Using purified NAH, the optimum temperature, temperature stability, optimum pH, influence of metal ions and chemical substances, and substrate specificity of the hydrolysis reaction were examined.
The standard conditions were as follows: NAH 5 mU / ml of reaction solution, neoagarobiose concentration 2 mM, temperature 30 ° C., 10 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0). 1 ml of the reaction solution was reacted in a 1.5 ml microtube (Eppendorf) for 1 hour, then boiled for 10 minutes to stop the reaction, and the product in the reaction solution was analyzed by HPLC.
When determining the kinetic constants, each reaction solution with varying substrate concentration was allowed to react for a certain period of time under optimal reaction conditions, then boiled for 10 minutes to stop the reaction, and the product in the reaction solution was analyzed using HPLC. Each constant was calculated by Lineweaver-Burk plot.
以下に、NAHの酵素的諸性質に関する各種検討方法を示す。
〔最適反応温度および温度安定性の検討方法〕
NAHを精製した酵素溶液を用いて、ネオアガロビオースの加水分解反応の最適温度および温度安定性について検討した。反応温度以外の標準条件下において、温度を20〜50℃に変化させ、1 hの反応における各条件下でのガラクトースの生成量を測定した。また、温度安定性については、4〜60℃の各温度で 30 min保温した後、30℃で 1 hの反応における酵素の残存活性を調べた。
〔最適pHの検討方法〕
NAHを精製した酵素溶液を用いてネオアガロビオースの加水分解反応における最適pHについて検討した。pH以外の標準条件下において、pHを 4〜9 に変化させ、各条件下での生成したガラクトース量を測定した。このとき、反応液には10 mM クエン酸/NaOH緩衝液(pH 4.0〜7.0)、10 mM クエン酸/リン酸緩衝液(pH 4.5〜7.0)、10 mM トリス/マレイン酸/NaOH緩衝液(pH 5.0〜7.5)、10 mM Tris/HCl緩衝液(pH 7.0〜9.0)を用いた。
〔各種金属イオンの影響の検討方法〕
精製したNAHを用い、ネオアガロビオースの加水分解反応における金属イオンおよび阻害剤の影響を検討した。標準条件下においてEDTAおよび各金属イオンを適量添加した条件下でのガラクトースの生成量を測定した。阻害剤にはSH基阻害剤としてパラクロロマーキュリー安息香酸(pCMB)を用いた。pCMBは 0.2 mM、その他の化合物は 2 mMになるように添加した。
The various examination methods regarding the enzymatic properties of NAH are shown below.
[Examination method of optimum reaction temperature and temperature stability]
Using an enzyme solution purified from NAH, the optimum temperature and temperature stability of the hydrolysis reaction of neoagarobiose were examined. Under standard conditions other than the reaction temperature, the temperature was changed to 20 to 50 ° C., and the amount of galactose produced under each condition in the reaction for 1 h was measured. In addition, regarding temperature stability, after remaining at a temperature of 4 to 60 ° C. for 30 minutes, the residual activity of the enzyme in the reaction at 30 ° C. for 1 h was examined.
[Examination method of optimum pH]
The optimum pH in the hydrolysis reaction of neoagarobiose was examined using the enzyme solution purified from NAH. Under standard conditions other than pH, the pH was changed to 4 to 9, and the amount of galactose produced under each condition was measured. At this time, 10 mM citrate / NaOH buffer (pH 4.0 to 7.0), 10 mM citrate / phosphate buffer (pH 4.5 to 7.0), 10 mM Tris / maleic acid / NaOH buffer (pH 5.0-7.5), 10 mM Tris / HCl buffer (pH 7.0-9.0) was used.
[Method for examining the effects of various metal ions]
Using purified NAH, the influence of metal ions and inhibitors in the hydrolysis reaction of neoagarobiose was examined. Under standard conditions, the amount of galactose produced was measured under the condition that appropriate amounts of EDTA and each metal ion were added. As the inhibitor, parachloromercury benzoic acid (pCMB) was used as an SH group inhibitor. pCMB was added to 0.2 mM, and other compounds to 2 mM.
〔基質特異性の検討方法〕
精製したNAHを用いて基質特異性について検討した。標準条件下においてネオアガロビオースの代わりに各基質を各 20 mM量に調製して添加した条件下において 24 h反応後の反応生成物を測定した。
[Method for examining substrate specificity]
Substrate specificity was examined using purified NAH. Under standard conditions, the reaction product after 24 h reaction was measured under the condition that each substrate was prepared in an amount of 20 mM each and added instead of neoagarobiose.
〔動力学定数の算出の検討方法〕
酵素の諸性質をより定量的に分析するために、NAHの反応速度定数を算出した。
後述する<8.NAHの酵素的諸性質>で判断した最適反応条件において 1〜16 mMのネオアガロビオース濃度で10〜50 min反応させ、測定比較を行った。この結果をもとに、基質濃度(S:ネオアガロビオース)と反応速度 (v:各基質濃度における生成物合成初速度) の測定値からKm、Vmaxを求めた。測定値をもとにHanes-Woolfプロット ([S]に対して[S]/vをプロットする方法) およびLineweaver-Burk逆数プロット(1/[S]に対して1/vをプロットする方法)を利用してKm、Vmaxを算出した。さらにkcat (=Vmax/Km) も算出した。
[Method for studying calculation of kinetic constants]
In order to analyze the properties of the enzyme more quantitatively, the reaction rate constant of NAH was calculated.
<8. Under the optimal reaction conditions judged in <Enzymatic properties of NAH>, the reaction was carried out at a neoagalobiose concentration of 1 to 16 mM for 10 to 50 min, and the measurement was compared. Based on this result, Km and Vmax were determined from the measured values of the substrate concentration (S: neoagarobiose) and the reaction rate (v: initial rate of product synthesis at each substrate concentration). Hanes-Woolf plot based on measured values (method of plotting [S] / v against [S]) and Lineweaver-Burk inverse plot (method of plotting 1 / v against 1 / [S]) Was used to calculate Km and Vmax. Furthermore, kcat (= Vmax / Km) was also calculated.
<1.5.NAHをコードする遺伝子のクローニングの方法>
精製したNAHのN末端アミノ酸配列を決定した。得られたNAHのN末端アミノ酸配列および相同性を示したglycosyl hydrolase family 32における保存配列をもとにsence primer (5’- CGA TCT GCC GGA AAA AAA -3’) (配列番号5)とantisence primer (5’-GGR TCR TGN ACY TTR TG -3’) (配列番号6) を作製し、Cellvibriosp. WU-0601株から抽出した全DNAを鋳型としてPCRを行った。
得られた増幅断片をpGEM-T Easyベクターに連結し、E.coli JM109を形質転換し、当該酵素遺伝子の部分塩基配列を取得した。遺伝子の解析には研究室内ではGENETYX(登録商標)を使用し、DDBJなどの公開データベースやソフトを使用して解析を進めた。
また、塩基配列の決定は、ダイターミネーター法により、ABI PRISM 310 Genetic Analyzerを用いて行った。さらに、得られた塩基配列情報を利用して、Cellvibrio sp. WU-0601株から抽出した全DNAをSph IおよびSsp Iで消化した後にセルフライゲーションしたものを鋳型としたインバースPCRを行った。得られたPCR産物のなかにNAHをコードする遺伝子領域を見出し、塩基配列を決定した。
<1.5. Method for Cloning Gene Encoding NAH>
The N-terminal amino acid sequence of purified NAH was determined. Based on the N-terminal amino acid sequence of the obtained NAH and the conserved sequence in glycosyl hydrolase family 32 showing homology, sence primer (5'- CGA TCT GCC GGA AAA AAA -3 ') (SEQ ID NO: 5) and antisence primer (5′-GGR TCR TGN ACY TTR TG-3 ′) (SEQ ID NO: 6) was prepared, and PCR was performed using the whole DNA extracted from Cellvibrio sp. WU-0601 strain as a template.
The obtained amplified fragment was ligated to the pGEM-T Easy vector, and E. coli JM109 was transformed to obtain a partial base sequence of the enzyme gene. For gene analysis, GENETYX (registered trademark) was used in the laboratory, and analysis was carried out using public databases and software such as DDBJ.
The base sequence was determined by the dye terminator method using ABI PRISM 310 Genetic Analyzer. Furthermore, using the obtained nucleotide sequence information, inverse PCR was carried out using as a template the total DNA extracted from Cellvibrio sp. WU-0601 strain, digested with Sph I and Ssp I and then self-ligated. A gene region encoding NAH was found in the obtained PCR product, and the nucleotide sequence was determined.
<2.結果>
<2.1.NAH活性を示す微生物の取得結果>
土壌や海水、河川水などを分離源として、AD培地上で生育可能な微生物を多数取得した。とくに、30 g/lの寒天を加えた固形のAD培地に接種して 30℃で 5 日間培養し、微生物が形成した集落の周囲に寒天の溶解が見られた場合には、寒天分解酵素(agarase)を生産する微生物を含む培養物と判定した。寒天分解酵素生産微生物を含む培養物については、さらに純粋分離の操作を行い、12株の寒天分解酵素生産微生物を単離した。単離した微生物はすべて細菌で、Alteromonas属やPseudomonas属をはじめとする細菌であった。
AD培地で30℃, 24時間培養した細胞を破砕し、遠心分離して、無細胞抽出液を調製した。この無細胞抽出液について、ネオアガロビオースを分解する活性の検出試験を行ったところ、土壌から単離された 1 細菌(WU-0601株)に最も顕著な活性が検出された。
<2. Result>
<2.1. Results of obtaining microorganisms exhibiting NAH activity>
A large number of microorganisms that can grow on AD media were obtained from soil, seawater, river water, and other sources. In particular, inoculate a solid AD medium supplemented with 30 g / l agar and incubate at 30 ° C for 5 days. agarase) was determined as a culture containing microorganisms. The culture containing agar-degrading enzyme-producing microorganisms was further subjected to pure separation, and 12 strains of agar-degrading enzyme-producing microorganisms were isolated. All the isolated microorganisms were bacteria, including the genus Alteromonas and Pseudomonas .
Cells cultured in AD medium at 30 ° C. for 24 hours were disrupted and centrifuged to prepare a cell-free extract. When this cell-free extract was subjected to a test for detecting the activity of degrading neoagarobiose, the most prominent activity was detected in one bacterium isolated from soil (WU-0601 strain).
WU-0601株は、グラム染色陰性で好気条件下で生育を示す細菌である。( 0.7 - 0.8 ) μm ×( 1.5 - 2.5 ) μmの大きさの桿菌で、鞭毛を有し、運動性がある。オキシダーゼ陽性、カタラーゼ陽性で、グルコースやスクロースの資化性を有している。
WU-0601株に関するこれらの形態観察による性質や細菌学的性質は、Cellvibrio属の細菌あるいは一部のPseudomonas属細菌のものと類似していた。
さらに、WU-0601株の16S rDNAの塩基配列を決定し、データベースで照合した。既知の細菌の中では Cellvibrio fibrivoransの16S rDNAと98.2%の相同性、C. ostraviensisのそれと97.8%の相同性、C. mixtus subsp. mixtus のそれと97.2%の相同性、C. fulvusのそれと97.1%の相同性を示す。一方、Pseudomonaskilonensisのそれと92.1%の相同性、P. umsongensisのそれと92.1%の相同性を示す。16S rDNAの塩基配列が完全に一致するものはなかったが、WU-0601株はCellvibrio属に属するものと判断される。しかし、最も近接するC. fibrivoransの16S rDNAとの相同性が98.2%であることから、既知の種とは別個のものと判断し、Cellvibrio sp.とすることが適切と考えられる。
The WU-0601 strain is a gram-negative bacterium that grows under aerobic conditions. (0.7-0.8) μm × (1.5-2.5) μm in size, with flagella and motility. It is oxidase positive and catalase positive, and has assimilability of glucose and sucrose.
The morphological and bacteriological properties of the strain WU-0601 were similar to those of the genus Cellvibrio or some of the genus Pseudomonas .
Furthermore, the base sequence of 16S rDNA of WU-0601 strain was determined and collated with a database. Known 16S rDNA and 98.2% homology Cellvibrio Fibrivorans is in bacteria, C. Ostraviensis the same 97.8% homology, C. Mixtus subsp. Mixtus the same 97.2% homology, C. Fulvus the same 97.1% Shows homology. On the other hand, it shows 92.1% homology with that of Pseudomonaskilonensis and 92.1% with P. umsongensis . Although none of the 16S rDNA base sequences completely matched, the WU-0601 strain is judged to belong to the genus Cellvibrio . However, since homology with the 16S rDNA of the closest C. fibrivorans is 98.2%, it is considered to be appropriate to judge as Cellvibrio sp.
以上より、NAHを産生する供試菌をCellvibrio sp. と同定し、Cellvibrio sp. WU-0601株と称することとした。なお、寒天分解酵素生産菌の多くが海洋性であるのに対して、Cellvibrio sp. WU-0601は生育にNaClを必要とせず、脱塩処理が不要なため、非海洋性細菌であることは1つの特徴であり、NAHを大量生産する際の作業効率が良好なことが有利な点である。 Thus, to identify the test bacteria which produce NAH Cellvibrio sp. And was referred to as a Cellvibrio sp. WU-0601 strain. While many of the agar-degrading enzyme-producing bacteria are marine, Cellvibrio sp. WU-0601 does not require NaCl for growth and does not require desalting, so it is a non-marine bacterium. One feature is that the work efficiency when mass-producing NAH is good is advantageous.
<2.2.NAHの精製結果>
Cellvibrio sp. WU-0601の粗酵素抽出液から4段階の精製で表5に示すようにNAHを収率2.14%で精製倍率24.3倍まで精製した。本精製酵素はSDS-PAGEでほぼ単一で(図6)、約42 kDaを示した。また、ゲルろ過クロマトグラフィーにより、本酵素の分子量を約83 kDaと算出した。このことから本酵素はホモ二量体酵素と考えられる。
なお、培養液を遠心分離( 10000×g, 10 min, 4℃)した溶液(細胞外画分)にはNAH活性は検出されなかった。
<2.2. Purification results of NAH>
As shown in Table 5, NAH was purified from the crude enzyme extract of Cellvibrio sp. WU-0601 in a four-step purification with a yield of 2.14% and a purification factor of 24.3 times. This purified enzyme was almost single on SDS-PAGE (FIG. 6) and showed about 42 kDa. The molecular weight of the enzyme was calculated to be about 83 kDa by gel filtration chromatography. From this, this enzyme is considered to be a homodimeric enzyme.
In addition, NAH activity was not detected in the solution (extracellular fraction) obtained by centrifuging the culture solution (10000 × g, 10 min, 4 ° C.).
<2.3.NAHの酵素的諸性質>
精製したNAHの酵素的諸性質を検討した。最適反応条件は温度25℃、pH 6.0であった。また、NAHは AgNO3、HgCl2、NiCl2、CuCl2、FeCl3、pCMBによって阻害され、MnCl2、MgCl2によって活性が上昇した。また、NAHはネオアガロビオースに最も良く作用し、ネオアガロテトラオース、ネオアガロヘキサオースにも反応することから、ALGとD-galactoseのα1,3結合を特異的に切断することが示唆された。
<2.3. Enzymatic properties of NAH>
The enzymatic properties of the purified NAH were examined. The optimum reaction conditions were a temperature of 25 ° C. and a pH of 6.0. NAH was inhibited by AgNO 3 , HgCl 2 , NiCl 2 , CuCl 2 , FeCl 3 , and pCMB, and the activity increased by MnCl 2 and MgCl 2 . In addition, NAH acts best on neoagarobiose and reacts with neoagarotetraose and neoagarohexaose, so it can specifically cleave the α1,3 bond between ALG and D-galactose. It was suggested.
下記に各検討内容の詳細を示す。
〔最適反応温度および温度安定性の検討結果〕
ネオアガロビオースの加水分解反応における最適温度および温度安定性について検討した結果を以下に示す。温度による活性の変化の結果を図3(A)に、温度安定性の結果を図3(B)に示す。図3(A)より当該酵素の最適温度は 25℃と決定された。図3(B)で、温度安定性について検討したところ、30 min後では、30℃までは活性を維持していたのに対して、 40℃において約50%の活性が検出され、50℃以上ではほぼ 0 %であった。
Details of each examination are shown below.
[Study results of optimum reaction temperature and temperature stability]
The results of examining the optimum temperature and temperature stability in the hydrolysis reaction of neoagarobiose are shown below. FIG. 3A shows the result of change in activity with temperature, and FIG. 3B shows the result of temperature stability. From FIG. 3 (A), the optimum temperature of the enzyme was determined to be 25 ° C. In Fig. 3 (B), the temperature stability was examined. After 30 minutes, the activity was maintained up to 30 ° C, but about 50% of the activity was detected at 40 ° C, and it was over 50 ° C. It was almost 0%.
〔最適pHの検討結果〕
ネオアガロビオースの加水分解反応における最適pHについて検討した結果を図3(C)に示す。NAHにおける最適pHを検討したところ、pH 5.5〜 6.0付近において高い活性を有していた。特にpH 6.0の10mM クエン酸-リン酸緩衝液を用いたとき最も高い活性を示したことから、当該酵素における最適pHを 6.0と決定した。
[Examination result of optimum pH]
The result of examining the optimum pH in the hydrolysis reaction of neoagarobiose is shown in FIG. When the optimum pH in NAH was examined, it had high activity in the vicinity of pH 5.5 to 6.0. In particular, when the 10 mM citrate-phosphate buffer solution at pH 6.0 was used, the highest activity was shown. Therefore, the optimum pH for the enzyme was determined to be 6.0.
〔各種金属イオンの影響の検討結果〕
ネオアガロビオース加水分解反応における金属イオンおよび阻害剤の影響を検討した。結果を表6に示す。AgNO3、HgCl2、NiCl2、CuCl2、FeCl3、pCMBによって阻害され、MnCl2、MgCl2によって活性が上昇した。一般的にSH試薬として、〔1〕5,5’-ジチオビス(2-ニトロ安息香酸)(DTNB、エルマン試薬)、2,2’(4,4’)-ジピリジルジスルフィド、テトラチオン酸、2,6-ジクロロフェノールインドフェノール(DCIP)、酸化型グルタチオンなどの酸化剤、〔2〕p-クロロメルクリ安息香酸(pCMB)、p-メルクリベンゼンスルホン酸(PMBS)などのメルカプチド形成剤、〔3〕ヨード酢酸、ヨードアセトアミド、N-エチルマレイミド(NEM)などのアルキル化剤、〔4〕Hg2+、Zn2+、Cu2+などの金属イオンに大別される。そのうち今回では、pCMB、Hg2+、Cu2+に阻害された。しかし、他のSH基阻害剤において活性が維持されたことから、SH基(酵素中のシステイン残基)が活性に関与していることが示唆された。
[Results of studying the effects of various metal ions]
The effects of metal ions and inhibitors on the hydrolysis of neoagarobiose were investigated. The results are shown in Table 6. It was inhibited by AgNO 3 , HgCl 2 , NiCl 2 , CuCl 2 , FeCl 3 and pCMB, and the activity was increased by MnCl 2 and MgCl 2 . In general, as a SH reagent, [1] 5,5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid) (DTNB, Elman reagent), 2,2 ′ (4,4 ′)-dipyridyl disulfide, tetrathionic acid, 2,6 -Oxidizing agents such as dichlorophenol indophenol (DCIP) and oxidized glutathione, [2] mercaptide forming agents such as p-chloromercuribenzoic acid (pCMB), p-mercuribenzenesulfonic acid (PMBS), [3] iodoacetic acid And alkylating agents such as iodoacetamide and N-ethylmaleimide (NEM), and [4] metal ions such as Hg 2+ , Zn 2+ and Cu 2+ . Of these, it was inhibited by pCMB, Hg 2+ , and Cu 2+ this time. However, the activity was maintained in other SH group inhibitors, suggesting that the SH group (cysteine residue in the enzyme) is involved in the activity.
〔基質特異性の検討結果〕
精製したNAHの基質特異性を検討した結果を表7に示す。NAHはネオアガロビオースに最も良く作用し、ネオアガロテトラオースとネオアガロヘキサオースにも若干反応することから、ALGとD-galactoseのα−1,3結合を特異的に切断することが示唆された。
[Results of examination of substrate specificity]
Table 7 shows the results of examining the substrate specificity of purified NAH. NAH acts best on neoagarobiose and reacts slightly with neoagarotetraose and neoagarohexaose, thus specifically cleaving the α-1,3 bond between ALG and D-galactose. Was suggested.
〔動力学的定数の検討結果〕
NAHの諸性質をより定量的に分析するために、反応速度定数を算出した。
今回算出した反応速度定数は、酵素と基質の複合体形成反応の平衡定数であるミカエリス定数Kmおよび反応の最大速度Vmaxである。Kmは酵素の基質に対する親和性を示す指標となり、値が小さいほど基質への親和性が高いことを示す。Vmaxはその酵素の回転数を示す指標となり、どれだけ短い時間で一回の反応を触媒することができるかを示す値になる。
さらにkcat (=Vmax/Km) も算出した。kcatとは分子活性であり、酵素1分子が単位時間に変換する基質分子数を示す。この値が大きいほど、その基質が反応しやすい。これらの値を検討することで酵素の反応特性を推測可能である。
NAHの動力学定数をKM=4.39×10 (mM)、Vmax=7.07×10-3(mM/sec)、kcat=4.13×10 (sec-1) と決定した。
[Results of study of kinetic constants]
In order to analyze the properties of NAH more quantitatively, reaction rate constants were calculated.
Reaction rate constant calculated this time is the maximum velocity V max of the Michaelis constant K m and the reaction is an equilibrium constant of complexation reaction between enzyme and substrate. K m is an index indicating the affinity of the enzyme for the substrate. The smaller the value, the higher the affinity for the substrate. V max is an index indicating the number of rotations of the enzyme, and is a value indicating how short a single reaction can be catalyzed.
Furthermore, k cat (= V max / K m ) was also calculated. k cat is molecular activity and indicates the number of substrate molecules that one enzyme molecule converts per unit time. The larger this value, the easier the substrate will react. By examining these values, the reaction characteristics of the enzyme can be estimated.
The kinetic constants of NAH were determined as K M = 4.39 × 10 (mM), V max = 7.07 × 10 −3 (mM / sec), and k cat = 4.13 × 10 (sec −1 ).
<2.4.N末端アミノ酸配列の決定>
精製酵素のN末端17アミノ酸配列が得られた。その配列情報を表8に示す。
表8中の、WU-0601株のN末端アミノ酸配列は配列番号4に示し、Saccharophagusdegradans 2-40由来Sde_2657のN末端アミノ酸配列は配列番号9に示し、Vibrio sp. JT0107株のN末端アミノ酸配列は配列番号10に示し、Bacillussp. MK03株のN末端アミノ酸配列は配列番号11に示す。
Saccharophagus degradans 2-40由来Sde_2657 (機能未知タンパク質) の上述のN末端アミノ酸配列と高い相同性を示した。さらに、既報のα-ネオアガロオリゴ糖加水分解酵素であるVibrio sp. JT0107株も相同性を示した。NAHのN末端の17個のアミノ酸配列はGly-Asp-Leu-Pro-Glu-Lys-Lys-Leu-Ser-Lys-Ala-Ser-Leu-Arg-Ala-Ile-Glu(配列番号4)と決定され、glycosyl hydrolase family 32に属するSaccharophagus degradans2-40由来Sde_2657 (機能未知タンパク質) のN末端アミノ酸配列と相同性を示した。
NAHの諸性質を既報のα-ネオアガロオリゴ糖加水分解酵素の諸性質と比較し、本酵素の新規性について検討した。WU-0601株とJT0107株の酵素は基質特異性や分子量、N末端アミノ酸配列において似た性質を保有していた。しかし、N末端のアミノ酸配列にはほとんど相同性がない。一方、MK03株の酵素は、基質特異性においてネオアガロヘキサオースを最も良く分解したが、ネオアガロビオースを最も良く分解するWU-0601株のNAHとは異なる傾向を示す。また、N末端アミノ酸配列も全く異なる。以上より、WU-0601株のNAHは新規性の高い酵素と考えられた。さらに、現在までにNAHをコードする遺伝子のクローニングは行われていない。そこで、NAHをコードする遺伝子のクローニングを行うこととした。
<2.4. Determination of N-terminal amino acid sequence>
The N-terminal 17 amino acid sequence of the purified enzyme was obtained. The sequence information is shown in Table 8.
In Table 8, the N-terminal amino acid sequence of WU-0601 strain is shown in SEQ ID NO: 4, the N-terminal amino acid sequence of Sde_2657 derived from Saccharophagusdegradans 2-40 is shown in SEQ ID NO: 9, and the N-terminal amino acid sequence of Vibrio sp. JT0107 strain is The N-terminal amino acid sequence of Bacillus sp. MK03 is shown in SEQ ID NO: 11.
It showed high homology with the above-mentioned N-terminal amino acid sequence of Sde_2657 (protein with unknown function) derived from Saccharophagus degradans 2-40. Furthermore, Vibrio sp. JT0107, a previously reported α-neoagalo-oligosaccharide hydrolase, showed homology. The N-terminal 17 amino acid sequences of NAH are Gly-Asp-Leu-Pro-Glu-Lys-Lys-Leu-Ser-Lys-Ala-Ser-Leu-Arg-Ala-Ile-Glu (SEQ ID NO: 4) The N-terminal amino acid sequence of Sde_2657 (protein of unknown function) derived from Saccharophagus degradans 2-40 belonging to glycosyl hydrolase family 32 was confirmed .
The properties of NAH were compared with the properties of the previously reported α-neoagaro-oligosaccharide hydrolase, and the novelty of this enzyme was examined. The enzymes of WU-0601 and JT0107 possessed similar properties in terms of substrate specificity, molecular weight, and N-terminal amino acid sequence. However, the N-terminal amino acid sequence has little homology. On the other hand, the enzyme of the MK03 strain decomposed neoagarohexaose best in substrate specificity, but showed a tendency different from that of the WU-0601 strain that decomposes neoagarobiose best. The N-terminal amino acid sequence is also completely different. From the above, NAH of WU-0601 strain was considered to be a highly novel enzyme. In addition, no gene encoding NAH has been cloned so far. Therefore, it was decided to clone the gene encoding NAH.
<2.5.NAHをコードする遺伝子のクローニング>
<2.4.N末端アミノ酸配列の決定>記載のN末端アミノ酸配列およびglycosyl hydrolase family 32の保存配列をもとに作製したプライマー(配列番号5及び配列番号6)を用いてWU-0601株由来のDNAを鋳型としたPCRを行ったところ、約620 bpの増幅断片を得た。得られた増幅断片の塩基配列のコードするアミノ酸は、当該N末端アミノ酸配列と完全に一致し、Saccharophagus degradans2-40由来Sde_2657のアミノ酸残基と75%の相同性を示した。
得られた塩基配列得られた増幅産物の配列情報をもとにPCRプライマーを作成し、インバースPCRを行った。得られたPCR増幅産物について、ダイレクトシーケンスを行った。シーケンス解析を行った結果、364個のアミノ酸をコードする1092 bpのORFの存在を明らかにした。この推定分子量は約41 kDaであり、WU-0601株からの精製NAHのSDS-PAGEの結果とほぼ一致した。NAHのアミノ酸配列は、配列番号1に記載のアミノ酸配列であり、NAHをコードする塩基配列は、配列番号2に記載の塩基配列である(図7〜9参照)。
<2.5. Cloning of NAH-encoding gene>
<2.4. Determination of N-terminal amino acid sequence> DNA derived from WU-0601 strain was used as a template using primers (SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6) prepared based on the N-terminal amino acid sequence described above and the conserved sequence of glycosyl hydrolase family 32 As a result of PCR, an amplified fragment of about 620 bp was obtained. The amino acid encoded by the base sequence of the obtained amplified fragment was completely identical to the N-terminal amino acid sequence, and showed 75% homology with the amino acid residue of Saccharophagus degradans 2-40-derived Sde_2657.
PCR primers were prepared based on the sequence information of the amplification products obtained, and inverse PCR was performed. The obtained PCR amplification product was subjected to direct sequencing. Sequence analysis revealed the presence of a 1092 bp ORF encoding 364 amino acids. The estimated molecular weight was about 41 kDa, which almost coincided with the results of SDS-PAGE of purified NAH from the WU-0601 strain. The amino acid sequence of NAH is the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1, and the base sequence encoding NAH is the base sequence described in SEQ ID NO: 2 (see FIGS. 7 to 9).
<2.6.NAHをコードする遺伝子と相同性を示すタンパク質>
<2.5.NAHをコードする遺伝子のクローニング>で得られたアミノ酸配列(配列番号1)についてBLASTにより相同性検索を行ったところ、機能未知タンパク質については、Saccharophagus degradans2-40由来Sde_2657(ABD81917)(74%)、Pseudoalteromonas atlantica T6c由来Patl_1968(ABG40486)(72%)、Mcroscillasp. PRE1由来MS110(AAK62832)(59%)、Flavobactoriales bacterium HTCC2170(EAR01928)(55%)と高い相同性が見られた。一方で、機能の知られているものとしては、Sphingomonas sp. SKA58由来のxylosidase、arabinosidase;Bacillus sp. SG-1由来のsucrose-6-phosphate hydrolase (Sucrase);Stigmatella aurantiaca DW4/3-1由来のbeta-xylosidaseなどがあるが、いずれもSde_2657に比べると相同性は低い(図4)。
以上より、本酵素はGH32の中に新規なグループを形成する新規酵素であると考えられる。
また、高い相同性を示した機能未知タンパク質とのアライメントを図5に示す。
なお、クローニングしたNAH遺伝子では、N末端側に分泌に必要とされるシグナルペプチドの領域がないことから、NAHは細胞内に存在する酵素と考えられた。これは、細胞外画分(3.1)にNAH活性が検出されないことと一致する結果である。
<2.6. Protein showing homology with the gene encoding NAH>
<2.5. NAH amino acid sequence obtained by encoding gene cloning> (SEQ ID NO: 1) was subjected to homology search by BLAST for, for unknown function protein, Saccharophagus degradans 2-40 from Sde_2657 (ABD81917) (74%) Pseudoalteromonas atlantica T6c-derived Patl_1968 (ABG40486) (72%), Mcroscilla sp. PRE1-derived MS110 (AAK62832) (59%), and Flavobactoriales bacterium HTCC2170 (EAR01928) (55%). On the other hand, as being known for function, Sphingomonas sp from SKA58 xylosidase, arabinosidase;.. Bacillus sp SG-1 from the sucrose-6-phosphate hydrolase (Sucrase ); Stigmatella aurantiaca DW4 / 3-1 from There are beta-xylosidase and the like, but all have lower homology than Sde_2657 (Fig. 4).
Based on the above, this enzyme is considered to be a novel enzyme that forms a new group in GH32.
FIG. 5 shows an alignment with a protein of unknown function that showed high homology.
In the cloned NAH gene, since there is no signal peptide region required for secretion on the N-terminal side, NAH was considered to be an enzyme present in cells. This is a result consistent with the absence of NAH activity in the extracellular fraction (3.1).
<2.7.NAHをコードする遺伝子の大腸菌における高発現>
<2.6.NAHをコードする遺伝子のクローニング>で取得したNAHをコードする遺伝子を大腸菌高発現用プラスミドpet-21aに連結し、pNAHを作製した。さらに当該遺伝子を導入した組換え大腸菌E.coli BL21(DE3)/pNAHを作製した。この菌株を用いて目的とするNAHをコードする遺伝子の発現誘導を行い、その粗酵素抽出液のSDS-PAGEによって当該酵素が大腸菌内において発現しているかどうか確認した。図6にSDS-PAGE泳動結果を示す。
SDS-PAGEの結果から、組換え大腸菌についてWU-0601株からの精製酵素と同じ位置に強いバンドを確認することができた。また、Whole cellおよびCell-free extractにあまり差が見られなかったことから、封入体の形成がないことも確認した。このように当該酵素をコードする遺伝子は組換え大腸菌内において正常に発現していたため、この粗酵素抽出液を用いて活性測定を行った(表9)。ただし、本項目における活性測定では、表6に示した酵素精製時とは異なり、以下の条件で実施した。反応条件:反応溶液 200 μl当り、タンパク質量 0.05 mg、ネオアガロビオース 10 mM、温度 25℃、 10 mM クエン酸-リン酸緩衝液(pH 6.0)。
<2.7. High expression in E. coli of a gene encoding NAH>
<2.6. Cloning of the gene encoding NAH> The gene encoding NAH obtained in> was ligated to Escherichia coli high expression plasmid pet-21a to prepare pNAH. Furthermore recombinant E. coli E .coli BL21 (DE3) introduced the gene / PNAH was prepared. Using this strain, expression of the gene encoding the target NAH was induced, and it was confirmed by SDS-PAGE of the crude enzyme extract whether the enzyme was expressed in E. coli. FIG. 6 shows the results of SDS-PAGE electrophoresis.
From the results of SDS-PAGE, it was possible to confirm a strong band at the same position as the purified enzyme from the WU-0601 strain for the recombinant Escherichia coli. Moreover, since there was not much difference in Whole cell and Cell-free extract, it was also confirmed that there was no formation of inclusion bodies. Since the gene encoding the enzyme was normally expressed in recombinant Escherichia coli, the activity was measured using this crude enzyme extract (Table 9). However, the activity measurement in this item was performed under the following conditions, unlike the enzyme purification shown in Table 6. Reaction conditions: per 200 μl of reaction solution, protein amount 0.05 mg, neoagarobiose 10 mM, temperature 25 ° C., 10 mM citrate-phosphate buffer (pH 6.0).
図6から、ネオアガロビオースからALGが生成しているのがわかる。また、E.coli BL21(DE3) に pET21a(+)のみ導入した大腸菌において生成物は検出されなかった。これによりNAHが大腸菌内において発現していることが確認された。
また、HPLC分析によって定量分析を行いタンパク質当りの比活性(U/mg-protein)を測定したところ、野生株であるCellvibrio sp. WU-0601株と比較して、約27倍に達した。以上より、当該酵素遺伝子の大腸菌における高発現に成功したといえる。
From FIG. 6, it can be seen that ALG is generated from neo agarobiose. Further, pET21a (+) only product in the introduced E. coli was not detected in E .coli BL21 (DE3). This confirmed that NAH was expressed in E. coli.
In addition, quantitative analysis was performed by HPLC analysis, and the specific activity per protein (U / mg-protein) was measured. As a result, the specific activity (U / mg-protein) reached about 27 times that of the wild strain Cellvibrio sp. WU-0601. From the above, it can be said that the enzyme gene was successfully expressed in Escherichia coli.
本開示では、Cellvibrio sp.WU-0601株由来のNAHを精製し諸性質を検討した。NAHは分子量 42 kDaの同一サブユニットからなる 83 kDaのホモ二量体酵素であり、ネオアガロビオース、ネオアガロテトラオース、ネオアガロヘキサオースに作用し、ALGとD-galactoseのα−1,3結合を特異的に切断する活性を示した。
また、NAHの最適条件は 25℃、pH 6.0であり、AgNO3、HgCl2、NiCl2、CuCl2、FeCl3、pCMBによって阻害され、MnCl2やMgCl2の添加によりその活性が上昇した。さらに、動力学定数をKM=4.39×10 (mM)、Vmax=7.07×10-3(mM/sec)、kcat=4.13×10 (sec-1) と決定した。
また、当該酵素のN末端アミノ酸配列をGly-Asp-Leu-Pro-Glu-Lys-Lys-Leu-Ser-Lys-Ala-Ser-Leu-Arg-Ala-Ile-Glu(配列番号4)と決定した。さらに、NAHをコードする遺伝子の全領域をクローニングし、364個のアミノ酸残基からなる推定分子量約41 kDaのポリペプチド鎖をコードする1092 bpのORFの存在を明らかにした。また、当該ORFを大腸菌で高発現させることで、NAH活性の検出に成功した。
In this disclosure, NAH derived from Cellvibrio sp. WU-0601 strain was purified and various properties were examined. NAH is a 83 kDa homodimeric enzyme consisting of the same subunit with a molecular weight of 42 kDa. It acts on neoagarobiose, neoagarotetraose, neoagarohexaose, and α-α of ALG and D-galactose. The activity of specifically cleaving 1,3 bonds was shown.
The optimum conditions for NAH were 25 ° C. and pH 6.0, which were inhibited by AgNO 3 , HgCl 2 , NiCl 2 , CuCl 2 , FeCl 3 , and pCMB, and the activity increased by the addition of MnCl 2 or MgCl 2 . Furthermore, the kinetic constants were determined as K M = 4.39 × 10 (mM), V max = 7.07 × 10 −3 (mM / sec), and k cat = 4.13 × 10 (sec −1 ).
In addition, the N-terminal amino acid sequence of the enzyme was determined as Gly-Asp-Leu-Pro-Glu-Lys-Lys-Leu-Ser-Lys-Ala-Ser-Leu-Arg-Ala-Ile-Glu (SEQ ID NO: 4) did. Furthermore, the entire region of the gene encoding NAH was cloned, and the presence of a 1092 bp ORF encoding a polypeptide chain consisting of 364 amino acid residues and an estimated molecular weight of about 41 kDa was revealed. Moreover, NAH activity was successfully detected by highly expressing the ORF in E. coli.
<実施例2:ネオアガロビオース生産可能なβ−アガラーゼ及び本開示のALG生成酵素によるALGの製造方法>
本開示で使用するネオアガロビオース生産可能なβ−アガラーゼは、特許文献2(特開2005−229889号公報)に記載の内容に基づき、調製されたネオアガロビオース生成酵素を使用した(配列番号7及び配列番号8)。また、ネオアガロビオース生産可能なβ−アガラーゼは、特許3529173号公報の請求項1記載の寒天分解酵素を用いてもよい。
上述の<1.5.NAHをコードする遺伝子のクローニング方法>に従って、ALG生成酵素用のDNA断片を精製した。この精製DNA断片と、pET21-a(+)を同様にNdeI、BamHIで処理して得た制限消化物を連結させ、得られたハイブリッドDNAを用いて大腸菌BL21(DE3)株を形質転換してALG生成酵素産生の組換え大腸菌を得た。
これによって、ネオアガロビオース生成酵素及びALG生成酵素を得、これらを用いてALGを製造した。
<Example 2: β-agarase capable of producing neoagarobiose and ALG production method using ALG-producing enzyme of the present disclosure>
The β-agarase capable of producing neoagarobiose used in the present disclosure was prepared based on the content described in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-229889). No. 7 and SEQ ID No. 8). Moreover, the agar-degrading enzyme described in claim 1 of Japanese Patent No. 3529173 may be used as β-agarase capable of producing neoagarobiose.
A DNA fragment for ALG-generating enzyme was purified according to <1.5. Cloning method of gene encoding NAH> described above. This purified DNA fragment was ligated with restriction digests obtained by treating pET21-a (+) with NdeI and BamHI in the same manner, and the resulting hybrid DNA was used to transform E. coli BL21 (DE3) strain. Recombinant E. coli producing ALG-producing enzyme was obtained.
As a result, neoagarobiose producing enzyme and ALG producing enzyme were obtained, and ALG was produced using them.
4 g/l アガロース(ニッポンジーン製)を加熱溶解させた 10 mMトリス−塩酸緩衝溶液(pH 7.8) 100 mlに対してネオアガロビオース生成酵素 300 Uを添加し、反応( 40℃, 160rpm, 2 h)した後、反応停止( 100℃, 5 min)し、エバポレーターで 5 mlまで濃縮した。
さらに、20 mM クエン酸リン酸buffer(pH 6.0) 25 mlに溶解し、ALG生成酵素 20 U添加し、反応( 25℃, 160rpm, 15min)した後、反応停止(アセトン等量)し、遠心( 15,000×g, 30min, 4℃)後、上清をエバポレーターで 1 mlまで濃縮し、加水分解物を得た。
標準品ALG及びD-Galについて薄層クロマトグラフィーを行った結果、ALGのRf値 0.46 であり、D-ガラクトースのRf値 0.10 であることから、シリカゲルクロマトグラフィーにて分離精製が可能と考えた。
加水分解物からALGとD−ガラクトースを分離精製するためにシリカカラムクロマトグラフィーを行い、分画( 1 ml/1 tube)を行った。カラムは口径 20mm、長さ 300mmを用い、担体としてワコーゲルC-300を、展開液にアセトニトリル/水=12/1(v/v)を用いた。各分画を薄層クロマトにて確認し、Rf値 0.46付近にスポットがあり、他の成分が認められない9〜16画分を回収し、ALGを得た。
〔糖分析用薄層クロマトグラフィー〕
展開は垂直上方へ行い、展開後は乾燥させ呈色試薬を噴霧した後 100℃で 5 min間加熱することで呈色させる。
固定相 :Silica gel 60(Merck)
移動相 :アセトニトリル/水(12/1 (v/v))
呈色試薬:0.2%(w/v)ナフトレゾルシノールエタノール/ 20%(w/v)硫酸水溶液(1/1(v/v))
To 100 ml of 10 mM Tris-HCl buffer solution (pH 7.8) in which 4 g / l agarose (manufactured by Nippon Gene) was dissolved by heating, 300 U of neoagarobiose-producing enzyme was added, and the reaction (40 ° C, 160 rpm, 2 After h), the reaction was stopped (100 ° C., 5 min) and concentrated to 5 ml with an evaporator.
Furthermore, after dissolving in 25 ml of 20 mM citrate phosphate buffer (pH 6.0), adding 20 U of ALG-producing enzyme, reacting (25 ° C., 160 rpm, 15 min), stopping the reaction (acetone equivalent), centrifuging ( After 15,000 × g, 30 min, 4 ° C.), the supernatant was concentrated to 1 ml with an evaporator to obtain a hydrolyzate.
As a result of performing thin layer chromatography on the standard products ALG and D-Gal, the Rf value of ALG was 0.46 and the Rf value of D-galactose was 0.10. Therefore, separation and purification by silica gel chromatography was considered possible.
In order to separate and purify ALG and D-galactose from the hydrolyzate, silica column chromatography was performed, and fractionation (1 ml / 1 tube) was performed. The column used had a diameter of 20 mm and a length of 300 mm, Wako Gel C-300 as a carrier, and acetonitrile / water = 12/1 (v / v) as a developing solution. Each fraction was confirmed by thin layer chromatography, and 9 to 16 fractions having spots near the Rf value of 0.46 and no other components were collected to obtain ALG.
[Thin layer chromatography for sugar analysis]
Development is performed vertically upward, and after development, the color is developed by spraying the color reagent and heating at 100 ° C for 5 min.
Stationary phase: Silica gel 60 (Merck)
Mobile phase: Acetonitrile / water (12/1 (v / v))
Color reagent: 0.2% (w / v) naphthoresorcinol ethanol / 20% (w / v) sulfuric acid aqueous solution (1/1 (v / v))
回収された3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを 13C NMR分析を行った結果、閉環構造の3,6-anhydro-α-galactopyranoseの炭素原子6個についてシグナル(δc:90.23,73.17,84.21,78.35,76.88,73.09)を検出した(図10)。
よって、本開示のALG生成酵素を用いれば、アンヒドロ構造を消失させることなく、また3,6−アンヒドロ−ガラクトースを効率良く得ることができる。
The recovered 3,6-anhydro-L-galactose was subjected to 13 C NMR analysis. As a result, a signal (δc: 90.23, 73.17, 84.21, 6 carbon atoms of 3,6-anhydro-α-galactopyranose having a closed ring structure was obtained. 78.35, 76.88, 73.09) were detected (FIG. 10).
Therefore, by using the ALG-generating enzyme of the present disclosure, 3,6-anhydro-galactose can be obtained efficiently without losing the anhydro structure.
<実施例3:3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースのメラニン産生抑制効果の評価>
マウス由来のB16メラノーマ培養細胞を使用して、上述の<実施例1>にて得られた3,6−L−アンヒドロガラクトースについて、メラニン産生抑制効果及び細胞生存率を調べた。
具体的には、2枚の6穴プレートに 10%FBS含有MEN培地を適量取りB16メラノーマ細胞を播種し、37℃、二酸化炭素濃度 5 %中にて静置した。翌日、各試料溶液の最終濃度が 0(対照)、10、30、100、300及び1000 μg/mlとなるように、試料溶液を培地に添加し混和した。培養5日目に培地を交換し、再度、各試料溶液を添加した。翌日、培地を除き、1枚のプレートについて、細胞をリン酸緩衝液にて洗浄した後回収し、B16メラノーマ培養細胞の白色化度を以下の基準にて評価した。また、本開示の効果を検証するための比較対象として、メラニン産生抑制作用のあることが知られているコウジ酸についても同様の試験を、最終濃度 0(対照)、12.5、25、50、100及び200 μg/mlになるように行った(表10)。
<Example 3: Evaluation of melanin production inhibitory effect of 3,6-anhydro-L-galactose>
Using mouse-derived B16 melanoma cultured cells, the 3,6-L-anhydrogalactose obtained in <Example 1> described above was examined for melanin production inhibitory effect and cell viability.
Specifically, an appropriate amount of 10% FBS-containing MEN medium was taken in two 6-well plates, seeded with B16 melanoma cells, and allowed to stand at 37 ° C. in a carbon dioxide concentration of 5%. On the next day, the sample solution was added to the medium and mixed so that the final concentration of each sample solution was 0 (control), 10, 30, 100, 300, and 1000 μg / ml. On day 5 of the culture, the medium was changed, and each sample solution was added again. On the next day, the medium was removed and the cells were collected after washing with phosphate buffer on one plate, and the degree of whiteness of the cultured B16 melanoma cells was evaluated according to the following criteria. In addition, as a comparison target for verifying the effect of the present disclosure, a similar test was conducted for kojic acid, which is known to have a melanin production inhibitory action, with final concentrations of 0 (control), 12.5, 25, 50, 100. And 200 μg / ml (Table 10).
(判定基準)
++:コウジ酸 200 μg/mlと同等またはそれ以上の白色である。
+:コウジ酸 100 μg/mlと同等の白色である。
±:コウジ酸 50 μg/mlと同等の白色である。
−:コウジ酸 50 μg/ml以下の白色である。
また残りの1枚のプレートについて、細胞をホルマリン固定後、 1 %クリスタルバイオレット溶液に添加し染色した。試料溶液濃度に対する生存細胞率をモノセレーター(オリンパス社製)で測定し、生存率 50%未満の濃度については評価対象外とした。
(Criteria)
++: white color equal to or higher than 200 μg / ml of kojic acid.
+: White color equivalent to 100 μg / ml of kojic acid.
±: White color equivalent to 50 μg / ml of kojic acid.
-: Kojic acid is white at 50 μg / ml or less.
The remaining plate was stained with formalin-fixed cells and added to a 1% crystal violet solution. The viable cell rate relative to the sample solution concentration was measured with a monocerator (manufactured by Olympus).
本技術により、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの大量生産が可能となる。これにより3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの新たな用途の研究開発を行うことが可能となる。よって、本開示の技術は、化粧品、医薬品及び食品分野等の幅広い分野で利用することが可能である、本開示の技術は、特に皮膚に接触させる皮膚外用剤、化粧料、医薬部外品、機能性食品等への利用に貢献できる。 This technology enables mass production of 3,6-anhydro-L-galactose. This makes it possible to conduct research and development for new uses of 3,6-anhydro-L-galactose. Therefore, the technology of the present disclosure can be used in a wide range of fields such as cosmetics, pharmaceuticals, and foods. The technology of the present disclosure is particularly applicable to external preparations for skin contact, cosmetics, quasi drugs, Contributes to the use of functional foods.
本技術は、以下の構成も取り得るものである。 The present technology can take the following configurations.
〔1〕 次の(a)、(b)又は(c)のタンパク質からなる3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素。
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性を有するタンパク質
(c)配列番号1に表されるアミノ酸配列と85%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
[1] A 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme comprising the following protein (a), (b) or (c):
(A) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 (b) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, Protein having anhydro-L-galactose production activity (c) Consists of an amino acid sequence having 85% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and having 3,6-anhydro-L-galactose production activity protein
〔2〕 次の(a)、(b)又は(c)で表されるポリヌクレオチド及びいずれか1のポリヌクレオチドからなる遺伝子。
(a)配列番号2又は3に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド
(b)配列番号2又は3に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジエントな条件下でハイブリダイズし、且つ3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するポリヌクレオチド
(c)配列番号2又は3に表される塩基配列と85%以上同一性を有する塩基配列からなり、且つ3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するポリヌクレオチド
[2] A gene comprising the polynucleotide represented by the following (a), (b) or (c) and any one of the polynucleotides.
(A) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or 3 (b) hybridizing with a polynucleotide comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or 3 under stringent conditions, and 3, 6 A polynucleotide having an anhydro-L-galactose production activity (c) a nucleotide sequence having 85% or more identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 3, and 3,6-anhydro-L-galactose Polynucleotide having ability to produce
〔3〕次の酵素学的性質を有する、Cellvibrio属由来の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素。
1.作用:ネオアガロビオースを基質とし、これに親和性を有し、且つ作用して3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生成する。
2.基質特異性:ネオアガロビオース、ネオアガロテトラオース及びネオアガロヘキサオースから選ばれる1種以上のものと作用し、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生成する。
3.最適pH:5〜7である。
4.最適温度:ネオアガロビオースを基質としたとき、10〜40℃である。
5.分子量:SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動における測定で、分子量35k〜45kDaを示し、ゲルろ過クロマトグラフィーにおける測定で、分子量70〜90kDaを示すホモ二量体である。
6.N末端アミノ酸配列がGly-Asp-Leu-Pro-Glu-Lys-Lys-Leu-Ser-Lys-Ala-Ser-Leu-Arg-Ala-Ile-Glu(配列番号4)である。
[3] A 3,6-anhydro-L-galactose-producing enzyme derived from the genus Cellvibrio having the following enzymatic properties.
1. Action: Neo agarobiose is used as a substrate, has affinity for it, and acts to produce 3,6-anhydro-L-galactose.
2. Substrate specificity: Acts with one or more selected from neoagarobiose, neoagarotetraose and neoagarohexaose to produce 3,6-anhydro-L-galactose.
3. Optimum pH: 5-7.
4). Optimal temperature: 10 to 40 ° C. when neoagarobiose is used as a substrate.
5. Molecular weight: It is a homodimer showing a molecular weight of 35 to 45 kDa as measured by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and showing a molecular weight of 70 to 90 kDa as measured by gel filtration chromatography.
6). The N-terminal amino acid sequence is Gly-Asp-Leu-Pro-Glu-Lys-Lys-Leu-Ser-Lys-Ala-Ser-Leu-Arg-Ala-Ile-Glu (SEQ ID NO: 4).
〔4〕 前記〔1〕若しくは〔3〕記載のタンパク質をコードするポリヌクレオチド、配列番号4に記載のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド、又は前記〔2〕記載のポリヌクレオチドを含有する組換えベクター。 [4] A recombinant vector containing the polynucleotide encoding the protein according to [1] or [3], the polynucleotide encoding the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 4, or the polynucleotide according to [2].
〔5〕 前記〔4〕記載の組換えベクターを含む形質転換体。
〔6〕 宿主が微生物である〔5〕記載の形質転換体。
〔7〕 前記微生物が大腸菌又は枯草菌である〔6〕記載の形質転換体。
[5] A transformant comprising the recombinant vector according to [4].
[6] The transformant according to [5], wherein the host is a microorganism.
[7] The transformant according to [6], wherein the microorganism is Escherichia coli or Bacillus subtilis.
〔8〕 次の(a)、(b)又は(c)のタンパク質からなる3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素をコードするポリヌクレオチド又は遺伝子を含む微生物を培養し、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素を回収することを特徴とする3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素の製造方法。
次の(a)、(b)又は(c)のタンパク質からなる3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素。
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
(c)配列番号1に表されるアミノ酸配列と85%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
[8] A microorganism comprising a polynucleotide or gene encoding a 3,6-anhydro-L-galactose synthase comprising the following protein (a), (b) or (c) is cultured, and 3,6-anhydro -A method for producing 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme, comprising collecting L-galactose producing enzyme.
A 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme comprising the following protein (a), (b) or (c):
(A) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 (b) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, (C) a protein having an anhydro-L-galactose production activity ability (c) consisting of an amino acid sequence having 85% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, Protein
〔9〕 前記微生物が、Cellvibrio属細菌若しくはこれを親株とした変異株、又は前記〔5〕若しくは〔6〕記載の形質転換体であることを特徴とする前記〔8〕記載の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素の製造方法。 [9] The microorganism according to the above [8], wherein the microorganism is a bacterium belonging to the genus Cellvibrio or a mutant strain thereof, or a transformant according to the above [5] or [6]. A method for producing an anhydro-L-galactose producing enzyme.
〔10〕 次の(a)、(b)又は(c)のタンパク質からなる3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素を用いて、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)D−ガラクトースの構造を有する糖質を原料として、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを得ることを特徴とする3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法。
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
(c)配列番号1に表されるアミノ酸配列と85%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
[10] 3,6-Anhydro-L-galactose α (1-3) using a 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme comprising the following protein (a), (b) or (c) A method for producing 3,6-anhydro-L-galactose, characterized in that 3,6-anhydro-L-galactose is obtained from a saccharide having a D-galactose structure as a raw material.
(A) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 (b) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, (C) a protein having an anhydro-L-galactose production activity ability (c) consisting of an amino acid sequence having 85% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, Protein
〔11〕 前記3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素の反応条件が、反応温度10〜40℃であることを特徴とする前記〔10〕記載の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法。 [11] The production of 3,6-anhydro-L-galactose as described in [10] above, wherein the reaction condition of the 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme is a reaction temperature of 10 to 40 ° C. Method.
〔12〕 次の(a)、(b)又は(c)のタンパク質からなる3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成酵素をコードするポリヌクレオチド又は遺伝子を含む微生物を培養し、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースα(1−3)D−ガラクトースの構造を有する糖質を原料として、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを得ることを特徴とする3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法。
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
(c)配列番号1に表されるアミノ酸配列と85%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
[12] A microorganism comprising a polynucleotide or gene encoding a 3,6-anhydro-L-galactose-producing enzyme comprising the following protein (a), (b) or (c) is cultured, and 3,6-anhydro: Production of 3,6-anhydro-L-galactose characterized in that 3,6-anhydro-L-galactose is obtained from a saccharide having a structure of -L-galactose α (1-3) D-galactose Method.
(A) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 (b) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, (C) a protein having an anhydro-L-galactose production activity ability (c) consisting of an amino acid sequence having 85% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, Protein
〔13〕 前記微生物が、Cellvibrio属細菌若しくはこれを親株とした変異株、又は前記〔5〕若しくは〔6〕記載の形質転換体であることを特徴とする前記〔12〕記載の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法。 [13] The 3,6- of [12], wherein the microorganism is a bacterium belonging to the genus Cellvibrio or a mutant strain thereof, or a transformant described in [5] or [6]. A method for producing anhydro-L-galactose.
〔14〕 さらにネオアガロビオース生成酵素を用いる前記〔10〕〜〔13〕の何れか1項記載の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法。
〔15〕 前記ネオアガロビオース生成酵素が、D−ガラクトースβ(1−4)3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースのβ−1,4結合を加水分解するものである前記〔14〕記載の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法。
[14] The method for producing 3,6-anhydro-L-galactose according to any one of the above [10] to [13], further using neoagarobiose producing enzyme.
[15] The above [14], wherein the neoagarobiose-producing enzyme hydrolyzes the β-1,4 bond of D-galactose β (1-4) 3,6-anhydro-L-galactose. A method for producing 3,6-anhydro-L-galactose.
〔16〕 Cellvibrio sp. WU-0601と命名され、NITE P-1365として寄託された微生物。
〔17〕 前記〔10〕〜〔15〕の何れか1項記載の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法にて美白素材を製造する方法。
〔18〕 前記〔10〕〜〔15〕の何れか1項記載の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法にて得られたものを配合する美白剤。
〔19〕 前記〔10〕〜〔15〕の何れか1項記載の3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースの製造方法にて得られたものを配合する美白剤の製造方法。
〔20〕 配列番号4に記載のアミノ酸配列、当該アミノ酸配列において1〜3個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列及びこれをコードするポリヌクレオチド。
当該ポリヌクレオチドの、前記ALG生成酵素及び前記ALG産生微生物のスクリーニングの使用。
[16] A microorganism named as Cellvibrio sp. WU-0601 and deposited as NITE P-1365.
[17] A method for producing a whitening material by the method for producing 3,6-anhydro-L-galactose according to any one of [10] to [15].
[18] A whitening agent containing the product obtained by the method for producing 3,6-anhydro-L-galactose according to any one of [10] to [15].
[19] A method for producing a whitening agent, comprising a product obtained by the method for producing 3,6-anhydro-L-galactose according to any one of [10] to [15].
[20] An amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4, an amino acid sequence in which 1 to 3 amino acids are substituted, deleted or inserted in the amino acid sequence, and a polynucleotide encoding the same.
Use of the polynucleotide for screening the ALG-producing enzyme and the ALG-producing microorganism.
(1)Cellvibrio sp. WU-0601(NITE P-1365)菌株(受託日:2012年 5月22日)
寄託先:〒292-0818 千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8、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(NPMD)。
(2)Alteromonas sp.(FERM P-14664)菌株(受託日:1994年11月25日)
寄託先:〒305-8566 茨城県つくば市東1-1-1 つくばセンター中央第6、独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(NITE-IPOD)〔旧:工業技術院生命工学工業技術研究所〕
(1) Cellvibrio sp. WU-0601 (NITE P-1365) strain (contract date: May 22, 2012)
Deposited at: 2-5-8 Kazusa Kamashishi, Kisarazu City, Chiba Prefecture 292-0818, Japan Patent Evaluation Microorganism Deposit Center (NPMD), National Institute of Technology and Evaluation.
(2) Alteromonas sp. (FERM P-14664) strain (contract date: November 25, 1994)
Deposit place: 1-1-1 Higashi Tsukuba City, Ibaraki Prefecture 305-8566, Tsukuba Center Chuo No. 6, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (NITE-IPOD) [Formerly: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology )
Claims (18)
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
(c)配列番号1に表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質 A 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme comprising the following protein (a), (b) or (c):
(A) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 (b) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, (C) a protein having an anhydro-L-galactose production activity capacity (c) consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, comprising 3,6-anhydro-L-galactose production activity capacity Protein
(a)配列番号2又は3に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド
(c)配列番号2又は3に表される塩基配列と90%以上同一性を有する塩基配列からなり、且つ3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド The polynucleotide represented by the following (a) or (c).
(A) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 or 3, (c) a nucleotide sequence having 90% or more identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 3, and 3,6-anhydro -Polynucleotide encoding a protein having L-galactose production activity
1.作用:ネオアガロビオースを基質とし、これに親和性を有し、且つ作用して3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生成する。
2.基質特異性:ネオアガロビオース、ネオアガロテトラオース及びネオアガロヘキサオースから選ばれる1種以上のものと作用し、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトースを生成する。
3.最適pH:6.0である。
4.最適温度:ネオアガロビオースを基質としたとき、25℃である。
5.分子量:SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動における測定で、分子量42kDaを示し、ゲルろ過クロマトグラフィーにおける測定で、分子量83kDaを示すホモ二量体である。
6.N末端アミノ酸配列が
Gly-Asp-Leu-Pro-Glu-Lys-Lys-Leu-Ser-Lys-Ala-Ser-Leu-Arg-Ala-Ile-Glu(配列番号4)である。 A 3,6-anhydro-L-galactose-producing enzyme from the genus Cellvibrio having the following enzymological properties:
1. Action: Neo agarobiose is used as a substrate, has affinity for it, and acts to produce 3,6-anhydro-L-galactose.
2. Substrate specificity: Acts with one or more selected from neoagarobiose, neoagarotetraose and neoagarohexaose to produce 3,6-anhydro-L-galactose.
3. Optimum pH: 6.0.
4). Optimal temperature: 25 ° C. when neoagarobiose is used as a substrate.
5. Molecular weight: A homodimer having a molecular weight of 42 kDa as measured by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and a molecular weight of 83 kDa as measured by gel filtration chromatography.
6). N-terminal amino acid sequence is
Gly-Asp-Leu-Pro-Glu-Lys-Lys-Leu-Ser-Lys-Ala-Ser-Leu-Arg-Ala-Ile-Glu (SEQ ID NO: 4).
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
(c)配列番号1に表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質 A microorganism containing a polynucleotide or gene encoding a 3,6-anhydro-L-galactose-producing enzyme comprising the following protein (a), (b) or (c) is cultured, and 3,6-anhydro-L- A method for producing a 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme, comprising collecting the galactose producing enzyme.
(A) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 (b) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, (C) a protein having an anhydro-L-galactose production activity capacity (c) consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, comprising 3,6-anhydro-L-galactose production activity capacity Protein
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
(c)配列番号1に表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質 3,6-anhydro-L-galactose α (1-3) D-galactose using a 3,6-anhydro-L-galactose producing enzyme comprising the following protein (a), (b) or (c) A process for producing 3,6-anhydro-L-galactose, characterized in that 3,6-anhydro-L-galactose is obtained using a saccharide having the following structure as a raw material.
(A) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 (b) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, (C) a protein having an anhydro-L-galactose production activity capacity (c) consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, comprising 3,6-anhydro-L-galactose production activity capacity Protein
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入したアミノ酸列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質
(c)配列番号1に表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、3,6−アンヒドロ−L−ガラクトース生成活性能を有するタンパク質 A microorganism containing a polynucleotide or gene encoding a 3,6-anhydro-L-galactose synthase comprising the following protein (a), (b) or (c) is cultured, and 3,6-anhydro-L- A method for producing 3,6-anhydro-L-galactose, characterized in that 3,6-anhydro-L-galactose is obtained from a saccharide having a galactose α (1-3) D-galactose structure as a raw material.
(A) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 (b) consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, (C) a protein having an anhydro-L-galactose production activity capacity (c) consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, comprising 3,6-anhydro-L-galactose production activity capacity Protein
ggt gat ctt cca gaa aaa aaa tta agt aaa gcc agt ttg cgc gct att gaa polynucleotide consisting of the sequences.
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