JPH06507071A - 安定化酵素 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
安定化酵素
技術分野
本発明は、新規な安定化酵素に関する。更に詳しくは、本発明tま新規な安定化
酵素に関し、ここに於て天然に発生するアミノ酸残基(プロリン以外)が1個所
またはそれ以上の位置でプロリン残基で置換されており;その位置で2面角φ(
ファイ)は間隔内の値(−90” <φ< −40’ )を構成し;好ましくは
2面角φ(ファイ)およびψ(サイ)は間隔内の値〔−90°くφ<−40°〕
および[−180<ψ<−150@または−80<中〈10または100〈市〈
180]を構成し;そしてその位置は酵素がα−ヘリ・ンシスまたはβ−シート
構造を有することを特徴とするところの領域内には位置してし)ない。
本発明はまた、新規な安定化酵素をコードするヌクレオチド配列、およびヌクレ
オチド配列を含む発現ベクターおよび宿主生物に関する。本発明はまた、安定化
酵素を含んでなる洗剤組成物に関する。
背景技術
■亘!箆導遺
酵素は、球状蛋白質でありそして長いポリペプチド鎖の相当量の折りたたみのた
めに全くコンパクトである。ポリペプチド鎖番よ、「主鎖」とその「側鎖基」か
ら本質的に成っている。ペプチド結合は平面であるので、Cα−N軸とCα−C
′軸の周りの回転のみ力(許される。ペプチド主鎖のCα−N結合の周りの回転
は、ねじれ角φ(ファイ)によって表示され、Cα−C°結合の周りの角しよψ
(サイ)によって表示される〔例えば、フライグトン、T、 E、(1984)
。
蛍白f;w、u、フリーマン アンド カンパニー、ニューヨーク〕。
これらの回転角度の値の選択は、+180°の最大値(これは−180゜に等し
い)を最大限度に拡げた鎖に設定することにより行なわれる。
十分に拡げたポリペプチド鎖に於て、N、CαおよびC′原子は全て互いに「ト
ランス」である、「シスJ立体配置に於て、角度φおよびψは0°の値に設定さ
れる。
回転される結合の背後に見られる原子が「反時計回りに」移動するような、結合
の周りの位置からの回転は定義により負の値と定められ、これらの「時計回り」
は正の値と定められる。従って、ねじれ角度の値は、−180°〜+180°の
範囲内にある。
Cα一原子は、鎖に対して回り継ぎ手の点であるからCα一原子と結合した側基
(R基)は、分子の立体配座に関して極めて重要である。
語句「コンホメーション」は、蛋白質の全体構造を造形することに於けるポリペ
プチド鎖の二次および三次の構造の関与を明らかにする。蛋白質の正しいコンホ
メーションは、蛋白質の特異的構造に対し、第一に重要でありそして酵素の独得
の触媒作用(すなわち、活性および特異性)およびそれらの安定化に大きく寄与
する。
ポリペプチドのアミノ酸は、4つの総括的群:非極性、電荷のない極性、および
負もしくは正に荷電した極性アミノ酸に分けることができる。蛋白質分子は、そ
れが通常生しるところのその水性環境内に浸漬された場合、最大数のその極性側
鎖基を周囲環境にさらす傾向にあり、一方大多数のその非極性側鎖基は内側に配
向する。このような方法での側鎖基の配向は、蛋白質のコンホメーションの安定
性に至る。
従って、蛋白質は折りたたまれかつ規制された状態および折りたたまれずかつ規
制されない状態間で動的平衡状態で存在する。この平衡は、ポリペプチド鎖の異
なるセグメント間で短い連なりの相互作用を反映しており、これは蛋白質の全体
の構造を安定化させる傾向にある。熱力学的力が折りたたまれていない分子の無
作為化を同時に促進する傾向にある。
安定化蛋白質を工学的に作り出すための方法は、ポリペプチド主鎖の柔軟性を減
少させることにより、そして同時に未折りたたみ鎖のエントロピーを減少させる
ことにより未折りたたみの程度を減少させることである。これまで掻くわずかの
試みが、新規な安定化酵素の開発に於てこの原理的説明を遂行するためなされて
きた。
蛋白質の熱安定性を増加させる一般的原理が提供された〔鈴木。
Y、(1989) ; Proc、 Japan Acad、H65Ser、
B ) 、この文献中、鈴木は次のように述べている二球状の蛋白質の熱安定性
は、二次および三次構造に於て並びに酵素の触媒的機能に於て、著るしい変更が
なく、β−ターン(turns)の第二の部位でプロリンの発生頻度を増加させ
ることにより大程度まで累積的に増加できる。原理は、種々の事実と発見に基づ
いており、これらの内でプロリン残基がβ−ターンの第二の部位で優先的に発生
する強い傾向を示す事実に基づいている〔レビッティ、 M (1978) ;
Biochemistry ; 174277−4285 ;およびチョウ、
p、 y、アンド ファスマン、 G、 D (1977) ; J、 Mo
l。
Biol、; 115135−175) 、原理は、蛋白質に於けるβ−ターン
の第二の部位への蛋白質の挿入に制限され、他の部位は言及されていない。
国際公開−089101520(シータス社、米国)は、蛋白質の未折りたたみ
の立体配置のエントロピーを減少させることにより蛋白質の安定性を増加するた
めの方法を提供する。この方法はストレプトマイセス ルビキノサス キシロー
スイソメラーゼに適用され、そしてそれは予見した置換部位でプロリンによるア
ミノ酸の置換、またはアラニンによるグリシンの置換を含む。
本発明の目的は、改良された安定性を有する酵素を提供することにある。
発明の要約
本発明は新規な安定化酵素を提供し、ここに於て天然に発生するアミノ酸残基(
プロリン以外)が1個所またはそれ以上の位置でプロリン残基で1換されており
;その位置で2面角φ(ファイ)は間隔内の値〔−90°〈φ<−40°〕を構
成し;好ましくは2面角φ(ファイ)およびψ(サイ)は間隔内の値(−90”
<φ< −40” )および(−180<tP<−150”または−80<ψ
<10または1oO〈ψ<180 )を構成し;そしてその位置は酵素がα−ヘ
リックスまたはβ−シート構成を有することを特徴とするところの領域内には位
置していない。
他の面に於て、本発明は新規安定化酵素をコードするヌクレオチド配列、これら
のヌクレオチド配列を含んでなる発現ベクターおよびこれらの発現ベクターを含
有する宿主生物に関する。
M−粟
本発明に於て、プロテアーゼは別にしていかなる酵素であってよく、例えばリパ
ーゼ、セルラーゼ、ペルオキシダーゼ、キシラナーゼ又はアミラーゼの如き酵素
である。
ヱ亙ス匁
アミノ酸に対する略記号として次の記号が用いられる:A −Ala = アラ
リン
C= Cys = システィン
D −Asp −アスパラギン酸
E = Glu = グルタミン酸
F = Phe −フェニルアラニン
G = cry −グリシン
H= 旧S = ヒスチジン
1 干 lie −イソロイシン
K コ Lys −リシン
L = Leu −ロイシン
M = Met −メチオニン
N = Asa m アスパラギン
P = Pro −プロリン
Q = Gin 准 グルタミン
R= Arg = アルギニン
S = Set 冨 セリン
T −Thr = トレオニン
V = Val −バリン
W −Trp = )リプトファン
Y 寓 Tyr 寓 チロシン
13 = Asx −Asp(D)またはAsn (N)Z = Glx −G
lu(E)またはGin (Q)X −任意のアミノ酸
9− アミノ酸の欠失または不存在
鼠墓変l生
本発明の安定化酵素は、酵素変異体または突然変異酵素である。
酵素変異体又は突然変異酵素は、新遺伝子またはその誘導体のDNAヌクレオチ
ド配列の改変によって得ることのできる酵素を意味する。
酵素変異体又は突然変異酵素は、酵素をコードするDNAヌクレオチド配列を適
当な宿主生物内の適当なベクターに挿入する時発現されそして生産され得る。宿
主生物は、親遺伝子が由来する生物と番よ必ずしも同一でない。
アミノ酸の番号付
本発明に関連して、アミノ酸残基の位置の特異的番号付が用pzられる。
本発明に従って生産されるか又は意図される種々の酵素の記載において、参照を
容易にするため次の命名が用いられた:〔元のアミノ酸;位置;置換アミノ酸〕
これによれば、位置225でのグリシンのプロリンによる置換番よG225Pと
して示される。
もしも置換、例えばG225Pが、例えばフミコラ ラヌギノサリノく一ゼ内の
変異によってなされる場合、生成物は「フミコラ ラヌギノサ/G225P リ
パーゼ」と称される。
■墓造血
本発明に関連して、リパーゼの酵素活性はリパーゼ単位で表わされる。リパーゼ
単位(LU’)は、標準条件下、すなわち30.0°C;p)!7.0;トリブ
チリン基質のもと毎分1μs+olの滴定し得る酪酸を遊離する酵素の量である
。
この分析方法を記載する折りたたんだ印刷物AF 95/ 5はノボノルディス
ク(テンマーク)に要求することにより入手可能であり、この印刷物は参考のた
め本明細書に導入される。
本発明に関連して、セルラーゼの酵素活性はノボセルラーゼ単位(NC1l)で
表わされる。1単位は、標準条件下(すなわち、pH4,80で;0、IMのア
セテート緩衝液;基質として10g/lの)\−キュレフ!、C?ICタイプ7
LF[l ; 40.0°Cのインキュベーション温度;20分のインキュベー
ジラン時間;および約0.041 NCU/+1の酵素濃度)、毎分lμl1o
lのグルコースに相当する還元炭水化物の量を形成する酵素の量として定義され
る。この分析方法を記載する折りたたんだ印刷物は、ノボノルディスクA/S
(テンマーク)に要求することにより入手可能であり、この印刷物は参考のため
本明細書に含まれる。
図面の簡単な説明
本発明を更に添付の図面により説明する:図1(シー) 1 /17〜9/17
)は、フミコラ ラヌギノサリバーゼの発現カセットのヌクレオチド配列を示す
;図2は、プラスミドpAllLの制限地図を示す;図3−4は、フミコラリパ
ーゼ変異体を生産するためのPCR技術を示す;
図5(シート13/17〜14/17)は、ヨーロッパ特許出11305.21
6に従って得られる、フミコラ ラヌギノサリバーゼのアミノ酸配列(および対
応するDNAヌクレオチド配列)を示す;図6 (シート15/17〜16/1
7)は、国際公開−091/17243に従って得られるフミコラ インソレン
ス セルラーゼのアミノ酸配列を示す;そして
図7は、野生型酵素(ロ)と比較して本発明のフミコラ ラヌギノサ/G225
Pリパーゼ(◆)の70°CおよびpH7での安定性を示す。
発明の詳細な開示
本発明は新規な安定化酵素を提供し、ここに於て天然に発生するアミノ酸残基(
プロリン以外)が1個所またはそれ以上の位置でプロリン残基で置換されており
;その位置で2面角φ(ファイ)は間隔内の値〔−90°くφ〈−40°]を構
成し;好ましくは2面角φ(ファイ)およびψ(サイ)は間隔内の値〔−90@
<φ〈−40°〕および(−180<ψ<−150”または−80〈重く10ま
たは100〈ψ<180 )を構成し;そしてその位置は酵素がα−ヘリ・ンシ
スまたはβ−シート構成を有することを特徴とするところの領域内には位置して
いない。
本発明に関連して、本発明の安定化酵素は酵素変異体又は改変酵素であり、天然
に生ずる酵素と機能的に等価であるか又はそれに類似の構造上の特徴を有してお
り、そしてこの酵素において、天然に発生するアミノ酸残基(プロリン以外)が
1個所またはそれ以上の位置でプロリン残基で置換されており;その位置で2面
角φ(ファイ)は間隔内の値(−90” <φ<−40°]を構成し;好ましく
は2面角φ(ファイ)および重(サイ)は間隔内の値〔−90°くφ〈−40°
〕および(−H3o <ψ<−150’または−80〈申<10または100<
ψ<180 )を構成し;そしてその位置は酵素がα−へリノシスまたはβ−ソ
ート構成を有することを特徴とするところの領域内には位置していない。
更に、本発明に関連して、安定化酵素は例えば粗酵素と比較した場合熱安定性、
貯蔵安定性に関して改善された安定性を有する酵素である。
蛋白質の二次構造の規定
本発明の安定化酵素は、対象の酵素を二次構造のための分析に委ね、間隔〔−9
0°くφ〈−40°〕に限定された2面角φ(ファイ)を有する酵素、好ましく
は間隔〔−90°〈φ〈−40°〕およびC−180°くψ<−150°又は−
80〈ψ<10又は100〈ψ<t80 )に限定された2面角φ(ファイ)お
よびψ(サイ)を有する酵素内の残基を同定し、酵素がα−ヘリックス又はβ−
シート構造を有することを特徴とする領域に位置する残基を除外し、もしもプロ
リン残基が既に同定された位置にない場合、天然発生アミノ酸残基を好ましくは
対象の酵素をコードする遺伝子に適用される部位特異的変異誘発により、同定さ
れた位置でプロリン残基で置換し、次いで適当な宿主生物中で安定化酵素をコー
ドする遺伝子を挿入することにより遺伝子発現させ、引続き適当な栄養培地中で
該宿主生物の培養を行い次いで目的の酵素を回収することにより得ることができ
る。
安定化酵素を得る方法は、対象の酵素を二次構造用の分析に委ねることを含む。
このような分析を行うための一つの方法において、酵素の原子構造が明らかにさ
れねばならない、原子構造はX線回線技術により決定できる。X線回折技術は、
例えばヘンドリックソン〔ヘンドリックソン、 W、 A、(1987) ;
Xi回回折蛋白質工学における(編集者:オフセンデル、 D、 L アンド
フォックス、 C,F、 )第1章;アランR,リス社〕およびクライクトン〔
クライクトン。
T、 E、同上;第6章〕によって記載されている。
リゾムコール マイへイリパーゼの結晶構造は推論されており〔ブラディし、、
バゾゾヴイスキーA、?1..デレヴエンダZ、S、、ドードソンE、、ドード
ソンCt、、)シーS、l ターケンベルクJ、P、、クリスチアンセンし、、
フーゲーヤンセン8.1 ノルスコブL、 チムL、 アンドメンゲ[1(19
90) ; rセリンプロテアーゼトリアドJ (triad)は、トリアジル
グリセロール リパーゼの触媒中心を形成する」、ネーチアー、 Vol、34
36260767−770参照〕、そして同等物が寄託さレテオりそしてプルツ
クバーヘン蛋白質データバンク〔ブックスティン等(1977) ; J、門o
1.8io+、 112535−542 )から入手可能である。
原子構造が決定されると、原子配位から2面角をコンピュータ処理することが可
能である。更に、二次構造元素を設定することが可能である。二次構造元素は、
水素結合を基礎にして規制される。協調的二次構造は元素の水素結合パターン、
「ターン(turn) Jおよび「ブリッジ(bridge) Jの繰り返しと
して認識される。繰り返しターンは「ヘリックス(hel 1xes) Jであ
り、繰り返しブリッジは「ラダーズ(ladders) Jであり、結ばれたラ
ダーズは「シート(sheets) 」である。
二次構造元素用の分析は、原子配位から抽出される構造割り当ておよび幾可的特
徴のコンピューター処理される編集を要求する。原子配位に基礎をおいた、蛋白
質の二次構造を明らかにするための通常の方法は、カブシエおよびサンプルによ
って記載されている〔カブシエ、胸、およびサンプル、 C,(1983) :
Biopoly+*ers、 222577−2637) 、この文献におい
て、パターン認識方法により原子配位から構造上の特徴を抽出するアルゴリズム
が提供される。最初に、水素結合が水素結合基の対間の静電気の相互作用に基づ
いて同定される。
次に、水素結合パターンが、ターンズ(turns) (T) 、ベンズ(be
nds)(S)、ブリッジズ(bridges) (B) + ヘリックシス(
helices(G、 H,I)。
β−ラダーズ(ladders) (E)およびβ−シーツ(sheets)
(E)の如き二次構造要素を規制するために用いられる。
カブシェ アンド サンプルのファイルのコンピューター操作を可能としかつ標
準のPASCALで書かれているコンピュータープログラムDSSP (Def
ine 5econdary 5tructure of Proteins)
は、プロティン データ バンク、化学部門、プルツクバーベン ナシッナルラ
ボラトリー、アブトーン、ニューヨーク州、 11973から入手可能である。
二次構造の分析および2面角の計算は、他の方法により、例えばモデル ビルデ
ィングにより〔例えば、スクリフエ、ハニーフ、カルネ−およびプルデル(19
87) ; Protein Engineering、 1(5) 377−
384参照〕、行うこともできる。
アミノ酸に対する2面角φ(ファイ)およびψ(サイ)を、結晶酵素中の原子構
造に基づいて計算した後、プロリン残基による置換に対して好ましい2面角ファ
イおよびサイを有する位置を選択することが可能である。プロリン残基の脂肪族
側鎖は、ペプチド基の窒素原子に共有結合している。従って、得られた環状5員
環は、ペプチド主鎖のN−Cα結合の回りの回転に硬直な拘束を負わせておりそ
して主SIN−原子に対する水素結合の形成を同時に妨げげる。これらの構造上
の理由により、プロリンは一般にα−ヘリカルおよびβ−シート二次コンフォメ
ーションと適合しない、Cα−N結合の回りの同じ回転拘束のため、および鎖中
の隣接するアミノ酸が妨害されないという要求のため、2面角ファイおよびサイ
(および特にファ伺の大きさは、ペプチド中のプロリン残基に対する制限された
間隔に限定される。ポリペプチド中のプロリン残基に対する2面角は、殆ど独占
的に間隔(−90’ <φ<−4o’)、好ましくは間隔(−90” < 1
<−40°〕オヨび(−180’ <?<−150”又バー80くψ<10又は
100<ψ<180 )内にある。これに関連して、シス−およびトランス−残
基が考えられる。
プロリン残基は上記の手順によって指摘される1又はそれ以上の位置ですでに生
じているがもじれない、そして置換は、もちろん、不適切である。もしそうでな
ければ、方法はプロリン残基による天然に発生するアミノ酸残基の置換を含む。
この方法を、ヨーロッパ特許用1ai305,216に記載された如く得られた
フミコラ ラヌギノサリバーゼについて行うとき、表1に掲げた位置が明らかに
される。この方法を国際公開−091/17243に記載した如く得られたりシ
ムコール インソレンス セルラーゼについて行うとき、表2に掲げた位置が明
らかにされる。
確かにあらゆる予知された位置でプロリンへの置換が、酵素の改良された安定性
をもたらすであろうことば期待できない、方法により明らかにされた位置の幾つ
がで、プロリン残基への天然に発生するアミノ酸残基の置換は、予言できない因
子、例えば本質的な柔軟性の損失、水素結合の可能性の損失、予言できない立体
障害等のために不安定を引きおこし得る。このような「臨界的サイト」は必ずし
も予言できるとは限らない。
しかし、個々の置換の安定化(又は不安定化)効果が付加されたものであること
ば期待できる〔例えば、ウェルス、 J、 A、 (1990) ;Bioch
emistry ; 29 (37) 8510−8517参照)。
狂1旦公鼓素
好ましくは、本発明の酵素は安定化リパーゼ、安定化セルラーゼ、安定化ペルオ
キシダーゼ、安定化キシラナーゼ、又は安定化アミラーゼである。
一つの面に於て、本発明の酵素は安定化リパーゼであり、このリパーゼはフミコ
ラ属、リゾムコール属、カンジダ属又はシュードモナス属の構成員から得ること
ができる。
本発明の特異的態様に於て、酵素は安定化リパーゼであり、このリパーゼはフミ
コラ ラヌギノサ、リゾムコール マイヘイ、カンジダ アンタルクチ力、又は
シュードモナス セパシアの株から得ることができる。フミコラから得ることの
できるリパーゼは、例えばヨーロッパ特許用@305,216および国際公開−
089101969に記載されている。好ましくは、リパーゼはフミコラ ラヌ
ギノサリパーゼであり、このリパーゼはヨーロッパ特許用1m1305.216
に記載した如く得られる。
本発明の他の特異的態様に於て、酵素は安定化リパーゼであり、このリパーゼは
フミコラ属の構成員から得ることができ、この安定化リパーゼは表1に掲げた位
置、又はそれに対して類領の位置の1又はそれ以上でプロリン残基への置換を含
む、好ましくは、酵素は安定化リパーゼであり、このリパーゼはフミコラ ラヌ
ギノサの株から得ることができる。
更に他の特異的態様に於て、本発明の酵素は安定化リパーゼであり、このリパー
ゼはフミコラ属の構成員から得ることができ、この安定化リパーゼは1又はそれ
以上の次の置換: A2BP、 G61P、 Nl0IP。
5105P、 DIIIP、 D165P、 R209P、 G224P、 G
22SP、 T226P、 R232P、 N233P。
1241P、 T244P、(図5に示されるアミノ酸配列による)又はそれに
対する1714mの位置での置換を含んでなる。好ましくは、酵素は安定化リパ
ーゼであり、リパーゼはフミコラ ラヌギノサの株から得ることができる。
より特異的面に於て、本発明の酵素はフミコラ ラヌギノサ/G225P リパ
ーゼ又はフミコラ ラヌギノサ/T224Pリパーゼである。
l−上
ファイおよびサイ角度に基づいたフミコラ ラヌギノサリパーゼに於いて提案さ
れたプロリン変異体
MLv−90’ < 7 y イ< −40° ;αヘリックス又はβシート構
造のいずれの部分でもない他の面に於て、本発明の酵素は安定化セルラーゼであ
り、このセルラーゼはりシムコール属の構成員から得るとかできる。特異的態様
において、本発明の酵素はりシムコール マイヘイの株から得ることのできる安
定化セルラーゼである。リゾムコール マイヘイから得ることのできるセルラー
ゼは、例えば国際公開−091/17243に記載されている。
本発明の他の特異的態様に於て、酵素は安定化リゾムコール マイーイ セルラ
ーゼであり、この安定化セルラーゼは表2に掲げた位置又はそれに対する類似の
位置の1又はそれ以上に於てプロリン残基への置換を含んでなる。
更に他の特異的態様に於て、本発明の酵素は安定化リゾムコールマイへイ セル
ラーゼであり、この安定化セルラーゼは次の位置:A33P、 A78P、 1
131P、 A162Pの1又はそれ以上で、又はそれに対する類似の位置でプ
ロリン残基への置換を含んでなる。
盗−一亀
ファイおよびサイ角度に基づくりシムコール マイヘイ セルラーゼ中で提案さ
れたプロリン変異体
! −90@<ファイ< −40’ ;αヘリックス又はβシート構造のいずれ
の部分でもなし)プロリン8 の′
精製リパーゼ変異体の熱安定性を、示差走査熱量(DSC)法により試験し、そ
して高温で活性の測定により試験した(実験データに対し例3参照)。この実験
結果を下記の表3および図7に示す。
表3から次の内容が見られる:すなわち、構築された変異体の3種は著るしく改
善された熱安定性を有し、そして変異体の2種は野生形酵素と比較した場合、著
るしく減少した熱安定性を有する。これらの結果は明瞭に次の内容を実証してい
る。すなわち、理論的解釈が本明細書中で記載されるファイ−サイ−概念により
蛋白質にプロリン残基を導入することにより安定に対して存在するけれども、個
々の変異体の安定化効果に関して何ら結論は断定できない。
え 工によ れた 、
過去に於て、多数のプロセスが組換えDNA技術を用いてポリペプチド又は蛋白
質の生産に対して開発された。この目的に対して主としてE、コリー、バシラス
サブチリス、サツカロマイセス セレビシェおよび種々のアスペルギルス株、
例えばA、オリゼおよびA、ニガーが用いられる。特に、アスベルギリーは十分
特徴づけられた組換えDNAベクターに対する宿主生物として魅力的候補体であ
りそして酵素の商業的生産に対して広く用いられる微生物である。アスベルギル
スオリゼに於て、生物の形質転換および幾つかの酵素の生産に対して複数の方法
が開発され、そしてこれらの内フミコラ ラヌギノサおよびリヅムコール マイ
ヘイリノく一ゼ(例えLf、ヨーロノノ<特許出[238,023および305
,216並びに国際特許出II WO89101969参照)、およびフミコラ
インソレンスおよびフサIJアム オキシスボ1功ム セルラーゼ(例えば、
国際特許出願−091/17243参照)が東証されており、これらの公報は本
明細書に参考のため導入される。
ポリペプチドΔ!立腹停主兎
意図がポリペプチド又は蛋白質の生産にある生物の形質転換によって、DNA配
列が生物に導入される。配列は、転写/翻訳開始シク゛ナルおよび転写/翻訳停
止シグナルにフランクされた対象の遺伝子のコード領域を含む、コドン領域は、
コドンと呼番fれる3個の塩基対の単位を含み、これは転写される遺伝子の翻訳
の瞭アミノ酸に翻訳され、これは再たび集合して対象のポリペプチドを与える。
±ユづブ士上べ上c2.s oJ入
コドン領域に於いて1個またはそれ以上の特異的コドンを交換し次いで宿主生物
をこれらの新しいコード領域で形質転換することにより、新しいポリペプチドを
生産することができ、これは元のボIJペプチドとは1個又はそれ以上のアミン
酸が異なる。このような変更は、「試験管内の部位特異的の突然変異誘発」とし
て一般に知られている技術によって導入できる。多くの方法が発行されてI、z
る。
初期の方法は、シラーアンドスミス(1984) ; DNA、 3(6) 4
79−488によって記載されておりそして一本鎖M13 ノ<クテリオファー
ジの(吏用を含む。PCR(ポリメラーゼ鎖反応)を用(する好ましし)方法力
く、ネルソンアンドロング(1989)によって記載されてしする; Anal
yticalBiochemistry、 180.147−151゜それは、
RCR反応に於てフ゛ライマーの一つとして化学的に合成したDNAオリゴヌク
レオチドを用も穫ることにより所望の変異を含むPCRフラグメントの3工程の
生産を含む。
PCRで発生させたフラグメントから、変異を有するDNAフラグメントは制限
酵素で分解することにより単離できそして発現プラスミドに再挿入される。第三
の突然変異誘発は、DNAコード領域において制限サイトを利用する。突然変異
誘発標的をフランクするサイドで制限酵素を用いてDNAを消化し、所望の変異
を合成的に含む新しいフラグメントを合成しそして制限サイト間にこの新しいフ
ラグメントをクローン化することにより、変異コード領域が構築できる。
全ての方法が、新しい又は改変した性質を有するポリペプチドの発展を取り扱う
蛋白質工学と呼ばれる分野において調査に対し一般に適用可能である。
形質転換および発現は、例えばヨーロッパ特許出願305.216 (この明細
書は参考のため本明細書に加入される)に記載される如く、業界公知の方法によ
り達成できる。
本発明の安定化酵素を生産できる微生物は、他の必須の栄養源と共に同化性炭素
および窒素を含有する栄養源培地中で通常の発酵法により培養でき、培地は公知
技術の原則に従って構成される。安定化酵素の精製および回収は又、自体公知の
方法に従って行うことができる。
ヌクレオチド配 、ベクターおよび
本発明は又、本発明の安定化酵素をコードするDNAヌクレオチド配列に関する
。安定化酵素は発現されることができそして本発明の酵素をコードするDNAヌ
クレオチド配列を適当な宿主生物内で適当なベクターに挿入するとき生産される
。宿主生物は、親遺伝子が起源する生物とは必ずしも同一である必要はない。突
然変異遺伝子、ベクターおよび突然変異体および形質転換された微生物の構築は
、業界公知の適当な組換え1)NA技術によって行うことができる。
本発明は又、本発明の安定化酵素をコードするDNAヌクレオチドを含有する発
現ベクターおよび宿主生物に関する。
迭月見減−隻
本発明は又、洗浄および洗剤組成物における本発明の安定イヒ酵素の使用並びに
1種又はそれ以上の本発明の酵素を含んでなるそのような組成物を含んでなる。
本発明の洗剤組成物は、1種又はそれ以上の界面゛活性剤を含むことができ、こ
れはアニオン、非イオン、カチオン、両性X4よ双性イオンタイプ又はこれらの
混合物である。アニオン界面活性剤の典型的例は、直鎖のアルキルベンゼンスル
ホネート(LAS)、アルキルスルフェート
ルエトキシスルフエ) (AES)および天然脂肪酸のアlレカ+を金Tl塩で
ある.非イオン界面活性剤の例は、アルキルポリエチレンク’IJコールエーテ
ル、ノニルフェノールポリエチレングIJコールエーテJし、スクロースおよび
グルコースの脂肪酸エステJしおよびポIJエトキシル化アルキルグルコシドの
エステルである。
本発明の洗剤組成物は、業界公知の他の洗剤成分、例え番ヨ、ビルダー、漂白剤
、漂白活性化剤、耐蝕側、金属イオン封鎖剤、抗土壌再付着剤、香料、酵素用安
定剤および漂白剤、製剤助剤、螢光増白側、起泡増進剤キレート剤、充てん荊、
布帛柔軟剤等を含有することができる。本発明の洗剤組成物は、実質的にJ.フ
ォルべに記載される如く調合できる〔フォルへJ.; Surfactants
in ConsumerProducts. Theory, Techno
logy and Application ;スフ’IJンゲJレフエルラー
ク1987、特にrFrame for mulations for liq
uid/powderheavy−duty detergents 」の節を
参照」〕。
現在以下のように考察されている:すなわち、本発明の洗剤組成物は、洗液11
当たり蛋白分解酵素のo.ooos〜0. 5 CPUに相当する量のプロテア
ーゼ調製品を含有できる。一般に、洗剤組成物中よ、洗液11当たり0.3〜1
5gの洗剤の範囲内の用量で用いられる。
本発明の洗剤組成物は、粉末、液体等の如きどんな好都合の形態にでも製剤化で
きる。
本発明の酵素は、1種又はそれ以上の酵素を含有する個々の添加剤を添加するこ
とにより、又はこれらの酵素の全てを含んでなる混合添加剤を添加することによ
り洗剤組成物中に含ませることができる。
本発明の添加剤、すなわち、個々の添加剤又は混合添加剤は、例えば粒質物、液
体、スラリー等として製剤化できる。好ましい洗削添加剖製剤は、無粉塵性粒質
物、液体、特に安定化液体、スラリー又は保護された酵素である。
無塵の粒質物は、例えば英国特許1,362,365又は米国特許4、106,
991に従って製造でき、そして所望により業界公知の方法により被覆できる。
洗剤用酵素は造粒前又は後に混合され得る。
液体酵素調製品は、例えばポリオール、例えばプロピレングリコール、塘、又は
糖アルコール、乳酸又はホウ酸を確立された方法に従って添加することにより安
定化される。他の酵素安定化剤は業界周知である。
保護される酵素は、ヨーロッパ特許出1[23B,216に開示された方法に従
って調製できる。
本発明を次の実施例により更に説明するが、いかなる場合心よ種子II要求され
る本発明の範囲を制限するものではない。
例1
フミコー −ヌギノサリバーゼのG225Pの るブース主ヱ■1至
本明細書で用いられる発現プラスミドは、ヨーロッパ特許出願305、216に
記載されたp960と同一であるが、但しリパーゼをコードする領域に対し丁度
3′に掻かな変形がある。
p960はNrulおよびBa■旧制限酵素で消化された。これらの2個のサイ
ト間で、プラスミドpBR322からのRaw H/Nhel断片(ここにおい
て、Nbel断片はタレノーポリメラーゼで満たされていた)は、クローン化さ
れ、それによってプラスミドpAO1をっ(す、これは独特なりa−旧およびN
belサイトを含んでいた。これらの独得なサイト間で、p960からのBam
)II/Xbal断片はクローン化され、pAHLを与える。
フミコラ ラヌギノサリパーゼの発現カセットを含んでなる5ail/Eco
R1断片の配列を図1に示す。この発現カセットを含有するプラスミドpAHL
の制限地図を図2に示す。プラスミドを、幾つかのフミコラリパーゼ変異体の構
築に対する鋳型として用いた。用いた方法は、以下に記載されそして更に図3お
よび図4において概説されている。これは元々Analytieal Bioc
hesistry+ 180+ 147−151(1989)においてネルソン
アンドロングにより発表されている。
ブースミドAHLの
環状プラスミドpAHLを次の50μmの反応混合物中、制限酵素5phlを用
いて線状化しk : 50mM(7)NaC1,10+*Mノ) ’) 7.−
HCl、pH7,9、10aMのMgC1z、 1 mMのジチオトレイトール
、lagのプラスミドおよびSp旧の2単位、消化は、37°Cで2時間行なわ
れた0反応混合物をフェノール(トリス−HClで平衡化、p)17.5)を用
いて抽出し次いで水冷96%エタノールの2容量を添加して沈殿させた。ペレッ
トを遠心分離しそして乾燥後、線状化DNAを50alのH,Oに溶解しそして
濃縮物をアガロースゲルで評価した。
3工 のPCR−悸
図4にも示すように、3工程の変異誘発は4個のプライマーの使用を含んだ:
変異誘発性プライマー(=A):
5 ’ −GGGGACAAGGGTTGGAGATTTGATCCA −3’
PCRヘルパー1 (=B) :
5°−GGTCATCCAGTCACTGAGACCCTCTACCTATTA
AATCGGC−3’s PCRヘルパー2 (−C) :
5 ’ −CCATGGCTTTCACGGTGTCT−3’PCRハンドル(
=D)二
5° −GGTCATCCAGTCACTGAGAC−3’全ての3工程は以下
のものを含む緩衝液中で行なわれた: 10a+Hの!−’J ス−HCl、
pH8,3、50mM(7)KCI、 1.5 s+M+7)MC1,1,5s
MMMgC1z、0.001%のゼラチン、0.2 mM(DdATP、0.2
mM+7)dCTP、0.2 mM(7)dGTP、0.2−HのTTP、
2.5単位のTagポリメラーゼ。
工程1に、t;い7.200 pa+olノア”ライ7−A、 100 pmo
f(7)プライマーb、および1 fmolの線状化プラスミドを前記緩衝液の
合計100 u 1に添加しそして95℃で2分、37℃で2分および72℃で
3分がら成る15回のサイクルを行った。
PCR生成物のil!!M物をアガロースゲルで評価した。次いで、工程2を行
った。0.6p■olの工程1の生成物および1 fmolの線状化プラスミド
は前記の緩衝液の合計100μm中に含まれておりそして95℃で5分、37°
Cで2分および72°Cで10分がら成る1回のサイクルを行った。
工程2の反応混合物に対し、100 pmolのプライマーCおよび100po
olのプライマーDを添加しく各々1μl)そして95°Cで2分、37°Cで
2分および72°Cで3分がら成る20回のサイクルを行った。この操作は、変
異誘発手順において工程3を含んでいた。
1゛ れた の
工程3からの生成物をアガロースゲルから単離しそして20ulのHzOに再溶
解した。次いで、次の組成を有する合計容量50ul中でそれを制限酵素Bst
XIおよびBglllで消化した: 100 dのNaCl、 50−Hのト
リス−HCl、pH7,9、IOQIMのMgCIz+ I MMのDTT、
Ba1llの5単位およびBstにlの10単位。インキュベーションを37°
Cで2時間行った。
200 bp BST XI/Bgll+断片をアガロースゲルから単離した。
見災立久ター二剣しソ以走殖
発現プラスミドpAt(Lを、先に示した条件下Bst XIおよびBglll
で分解しそして大きな断片をアガロースゲルから単離した。このヘクターに対し
、先に単離した突然変異断片を連結させそして連結混合物をE、コリーを形質転
換するため用いた。配列分析を、サンガーにより開発されたジ−デオキシ鎖停止
が手順を用い二本鎖プラスミドについて行った。プラスミドは命名されたpAH
LG225Pでありそして改変されたコドンを除いてpAtiLに等しい。
次いでプラスミドを宿主生物に形質転換した。好ましい宿主生物は、アスペルギ
ルス属の生物である。形質転換および発現は、本質的にヨーロッパ特許比@30
5,216(同上)中に記載される如く行う。
豆は一24IPおよびT244P゛ の −製フミコラ ラヌギノサ/3224
P 、フミコラ ラヌギノサ/1241P、およびフミコラ ラヌギノサ/T2
44PをそれぞれコードするプラスミドpAHLS224P、 pAHL112
4IPおよびpAHLT244Pを、前記の方法を用いて構築した、但し次のプ
ライマーを変異誘発性プライマー([プライマーAJ)として用いた。
5224P: 5 ’ −GACAAGGGTTCCTGGTTTGATCCA
GTA −3’1241P: 5 ” −GCCGGTGGCATCTGGGC
CTTCTATCTT −3“7244P: 5 ’ −TATTGCCGCC
GGGGGCATCGATGCC−3’例2
□
約200 mlの上澄み液を遠心分離しそして沈殿物をデカント法により捨てた
。水冷エタノールを水浴上で上澄み液にゆっくり添加した。
沈殿物を遠心分離しそして捨て更に上澄み液のpHをNaOHで7に調節した。
70%のエタノールの上澄み液を、50mMのトリスアセテート緩衝液(p)1
7)で平衡化した260層JのDEAE高速セファロースカラムに適用し、そし
て流速は5s+I/分であった。oDお。が0.05未満になるまでカラムを洗
浄した。結合した蛋白質を、5回のカラム溶量を用い、同緩衝液中0.5 Mの
NaC1までの線状NaC1グレーヂエントで溶出した。
リパーゼ活性は、0.1〜0.15MのNaC1濃度間で溶出された。
リパーゼ活性を含有する分画を集めそして酢酸アンモニウムを0.8Mの最終濃
度に添加した。集めたものを、流速5+l/分でトヨパール(Toyopear
l) (登録商標)−ブチルカラムに適用した、カラムを0.8Mの酢酸アンモ
ニウムで平衡化し次いで0D210が0.05未満になるまでを洗浄した。結合
した活性をミリ−キュー (Mili Q)水で溶出した。リパーゼ活性を有す
る分画を集め次いで集めたもの伝導度を5抛Hのトリスアセテート緩衝液(pH
7)のそれよりも小さい値に調節した。
集めたものを5011Mのトリスアセテート緩衝液(pH7)で平衡化した30
m1のHPQ −セファロースカラムに1ml/分の流速で適用した。
結合した活性をI MNaClまでの線状塩グレーデエントで溶出した。
本発明の精製リパーゼ変異体を、示差走査熱量(DSC)より熱分析に委ねた。
この技術を用い、熱変性温度T4を一定の計画速度で酵素溶液を加熱することに
より測定した。
ミクロカル社製の示差走査熱量測定計、MC−2Dを研究のために用いた。酵素
溶液を50mMのトリスルアセテート(pH7,0)中で調製した、酵素濃度は
、0.6〜0.9−g/mlの範囲にあり、そして約1.2mlの合計容量を各
実験に用いた。全ての試料を走査速度90℃/時間で25℃から90°Cに加熱
した。
この実験の結果を前記表3に示す。
11立足盟
本発明の精製リパーゼ変異体の熱安定性を、又70℃で活性の測定により試験し
た。
試料を、0.1Mのトリス緩衝液(pH7,0)を用い1mg/mlに希釈した
。100μIの酵素溶液を含有する試験管を70℃の水浴にそれぞれ10分、2
0分および45分分間−た。
残留活性を、本明細書中で記載した分析方法を用いて測定した。
この実験からの結果を図7に示す。
入
CGTCCTCTCTTTCCGTGGCTCTCGTTCCATAGAGAA
CTGGATCGGGAATCTTAACTTCGAValLeuSerPhe
ArgGlySerArgSar工1eGluAsnTrp工1eGlyAsn
LeuAsnPheAsp−工
CTTGAAAGAAATAAATGACA’I’rTGCTCCGGCTGC
AGGGGACATGACGGCTTCACTTCGTC1501−−−−−−
−−−+−−−−−−−−→−−−−−−−−−中−−−−−−−−一中−−−
−−−−−−+−−−−−−−−一+P560
GAACTTTCTTTATTTACTにTAAACにAGGCCGACGTC
CCCTにTACTGCCにAAGTGAAGCAGLauLysG1u工1e
AsnAsp工1aCysSarGlyCysArgGlyHisAspGly
PheThrSerSer−CTGGAGGTCTGTAGCCGATACGT
TAAG(、CAにAAGGTGGAGGATGCTGTGAGGGAGCAT
CC1561−−−−−−−−−十−−−−−−−一→−−−−−−−−→−−
−−−−−画一4−−−−−−−−−〒−−−−−−−−−+1U20
1621−−−−−−−−−+−−−−−−−−−”−−−−−−−−−+−−
−−−−−−−→−−−−−−−−−=−−−−−−−−−{1680
GCTGATAGCGCACCACAAATGGCCTGTATCGMCCCA
CCACGTAACCGTTGACAACGcccASpT”/rArqVal
ValPheThrGlyHisSerLauGlyGlyAlaLellAl
aTl’1rValAlaGIx−
B E f A)I
CI NBhNaA
工 V エ エ エエエ エ エ
1681−−−−−−−−−*−−一−−−−−−中−−−−−−−−−↑−−
−−−−−−−+ −−−−−−−−一中一−−−−−−−|+1740
工
a工6A工COa
エエエエエエエエ エ
s
AGGAAGAGACGAACGAGACGACTATAGTGACAGTAA
GTTACGTATCGGTACTCGAGTAGAFig、 1
Fig、 2
PCRを用いる突然変異体の横築
す 3工程PCR取込み変異
+ 制限酵素による分裂、断片の単層
型 発現プラスミドへの再クローン
CGT
Fig、3
PCR−変異誘発
工程3
LeuLysGlu工1aAsnAsp工1eCysSerGlyCysArg
GlyHisAspG1yPhaThrSerSerTrpArgS a rV
a IAI aAspThrLauArgG 1nLysValG l uAs
pAl aValArqGluHPsPr。
GACTATCGCGTGGTGTTTACCGGACATAGCTTGGGT
GGTGCATTGGCAACrGTrGCCGGAAspTyrArgVa
lVa l PheThrGlyHiF、s arLeuG 1yGl yAl
aLeuAl aThrVa hAI aGl y
AlaAspLauArgGlyAsnGlyTyrAsp工1aAspVal
PhaSerTyrGlyAlaProArgValGGATCCAAG AT
G CGT TCCTCCCCCCTCCTCCCG TCCGCCGTT G
TG GCC48TGG GACTGCTGCAAG CCT TCG TGC
GGCTGG GCCAAG AAG GCT CCCGTG 144CAT
CAG TGCCTC; TAGACGCAGG GCAGCTTGAG GG
CCTTACTG GTGGCCGCM 964CGAAA、TGACA CT
CCCAATCA CTGTATTAGT TCTrGTACAT AATTT
CGTCA 1014TCCCTCCAGG GATTGTCACA TAAA
TGCAAT GAGGAACAAT GAGTAC10600102030叩
50
70度での分
国際調査報告
国際調査報告
PCTloK 92100142
゛ 1
□
フロントページの続き
(51) Int、 C1,5識別記号 庁内整理番号Cl2R1:66)
(C12N 15155
C12R1:01)
(72)発明者 クラウセン、イブ グロトテンマーク国、デーコー−2920
シャルロッテンルント、エステ−、チー、ベー、。
オルトルップヤクトバイ 153
I
(72)発明者 パトカル、ジャムカント アナントテンマーク国、デーニー−
2800リングピー、クリストフェルス アレ 91
(72)発明者 ポルシュ、キム
テンマーク国、デーニー−1308コペンハー、、クレルケガゼ 12
Claims (20)
- 1.安定化酵素であって、この酵素において天然に発生するアミノ酸残基(プロ リン以外)が1個所またはそれ以上の位置でプロリン残基で置換されており;そ の位置で2面角φ(ファイ)は間隔内の値〔−90°<ψ<−40°〕を構成し ;好ましくは2面角ψ(ファイ)およびΨ(サイ)は間隔内の値〔−90°<ψ <−40°〕および〔−180<Ψ<−150°または−80<Ψ<10または 100<Ψ<180〕を構成し;そしてその位置は酵素がα−ヘリックスまたは β−シート構造を有することを特徴とするところの領域内には位置していない、 前記安定化酵素。
- 2.安定化リパーゼ、安定化セルラーゼ、安定化ベルオキシド、安定化キシラナ ーゼ、又は安定化アミラーゼである、請求の範囲第1項記載の酵素。
- 3.安定化リパーゼであり、リパーゼがフミコラ属、リゾムコール属、カンジダ 属、又はシュードモナス属の構成員から得ることのできる、請求の範囲第1項記 載の酵素。
- 4.リパーゼが、フミコラ ラヌギノサ、リゾムコール マイヘイ、カンジダ アンタルクチカ、又はシュードモナス セパシアの株から得ることのできる、請 求の範囲第3項記載のリパーゼ。
- 5.安定化フミコラ ラヌギノサリパーゼである、請求の範囲第4項記載のリパ ーゼ。
- 6.リパーゼがフミコラ属の構成員から得ることのできるものであり、その安定 化リパーゼが表1に掲げた1個所又はそれ以上の位置で、又はそれに対する類似 の位置でプロリン残基への置換を含んでなる、請求の範囲第5項記載のリパーゼ 。
- 7.リパーゼがフミコラ ラヌギノサの株から得ることができるものである、請 求の範囲第6項記載のリパーゼ。
- 8.リパーゼがフミコラ属の構成員から得ることができるものであり、この安定 化リパーゼは1個又はそれ以上の位置:A28P;G61P;N101P;S1 05P;D111P;D165P;R209P;S224P;G225P;T2 26P;R232P;N233P;1241P;T244P又はそれに対する類 似の位置でプロリン残基への置換を含んでなる、請求の範囲第6項記載のリパー ゼ。
- 9.リパーゼがフミコラ ラヌギノサから得ることのできるものである、請求の 範囲第8項記載のリパーゼ。
- 10.フミコラ ラヌギノサ/G225Pリパーゼ。
- 11.フミコラ ラヌギノサ/T244Pリパーゼ。
- 12.安定化セルラーゼであり、このセルラーゼがフミコラ属、フサリアム属、 トリコデルマ属、マイセリオフトラ属、パネロカエテ属、シゾフィラム属、ベニ シリウム属、アスバルギルス属、又はゲオトリカム属の構成員から得ることので きるものである、請求の範囲第1項記載の酵素。
- 13.セルラーゼが、フサリアム オキシスポラムの株から得ることのできるも のである、請求の範囲第12項記載のセルラーゼ。
- 14.セルラーゼが、フミコラ インソレンス株から得ることのできるものであ り、安定化セルラーゼが表2に掲げた1個又はそれ以上の位置で又はそれに対す る類似の位置でプロリン残基への置換を含んでなる、請求の範囲第12項記載の セルラーゼ。
- 15.安定化リパーゼが、1個又はそれ以上の位置:A33P,A78P,11 31P,又はA162P,又はそれに対する類似の位置でプロリン残基への置換 を含んでなる、請求の範囲第14項記載のセルラーゼ。
- 16.請求の範囲第1〜15項のいずれかに記載の安定化酵素をコードするヌク レオチド配列。
- 17.安定化酵素をコードする請求の範囲第16項記載のヌクレオチド配列を含 む発現ベクター。
- 18.請求の範囲第1〜15項のいずれかに記載の安定化酵素をコードするヌク レオチド配列を有する発現ベクターを含有する宿主生物。
- 19.請求の範囲第1〜15項のいずれかに記載の酵素を含んでなる、洗剤組成 物。
- 20.粒質物、好ましくは無粉塵性粒質物、液体、侍に安定化液体、スラリー、 又は保護された酵素の形態で提供される、請求の範囲第1〜15項のいずれかに 記載の酵素を含んでなる洗剤用添加剤。
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