JP2001178454A - Polygalacturonase - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、洗浄剤、繊維処理
剤等として有用なポリガラクツロナーゼに関する。[0001] The present invention relates to a polygalacturonase useful as a detergent, a fiber treatment agent and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】ペクチン質を分解する酵素としてはポリ
ガラクツロナーゼ(ペクチナーゼ)、ペクチン酸リアー
ゼ、ペクチンリアーゼ等が知られており、食品工業分野
ではペクチン質分解能を有効に利用し、果汁、ワイン等
の清澄化、柑橘類ジュースの搾汁率の向上、果物残渣か
ら可溶性成分の回収、みかん果皮の剥皮等にこれらの酵
素を応用している。また、植物性繊維の酵素精練にはペ
クチン質分解酵素が古くから用いられている。さらにポ
リガラクツロナーゼ(ペクチナーゼ)を衣料洗剤用酵素
として利用しようとする試みもあり、例えば、特開昭6
0−226599号公報、特公平6−39596号公
報、WO98/06809号公報等に開示されている。2. Description of the Related Art Polygalacturonase (pectinase), pectate lyase, pectin lyase and the like are known as enzymes for decomposing pectic substances. These enzymes are used for clarification of citrus juice, improvement of squeezing rate of citrus juice, recovery of soluble components from fruit residue, peeling of orange peel, etc. In addition, pectin-degrading enzymes have been used for a long time for enzymatic scouring of vegetable fibers. In addition, there has been an attempt to use polygalacturonase (pectinase) as an enzyme for clothing detergents.
No. 0-226599, Japanese Patent Publication No. 6-39596, WO98 / 06809, and the like.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】食品工業においては、
一般的に作用pHの低い領域で効率良く働くポリガラクツ
ロナーゼが必要とされるが、衣料用洗浄剤、繊維処理等
に使用される場合には、酵素が中性からアルカリ性領域
で作用すること、界面活性剤、キレート剤等に対し安定
であることが必要とされる。さらに植物性繊維において
ペクチン質は不溶性ペクチンであるプロトペクチンとし
て存在しているため、プロトペクチンを分解する能力も
必要である。SUMMARY OF THE INVENTION In the food industry,
Generally, a polygalacturonase that works efficiently in the low pH range is required.However, when used in clothing detergents, textile processing, etc., the enzyme must work in the neutral to alkaline range. , A surfactant, a chelating agent, and the like. Further, since pectic substances are present as insoluble pectin, protopectin in plant fiber, the ability to degrade protopectin is also required.
【0004】しかしながら、現在までに唯一知られてい
るアルカリポリガラクツロナーゼ(特公昭48−655
7号公報)は好アルカリバチルスP−4−N株が生産
し、最適反応pHを10付近に有するエンド型の酵素であ
るが、反応にカルシウムイオンが必須であってキレート
剤耐性の低い酵素である。また、フザリウム オキシス
ポラム(Fusarium oxysporum)株由来の酵素は、ポリガ
ラクツロン酸を基質にした場合、最適反応pHを5付近に
有する。反応生成物はモノガラクツロン酸であるが、S
DSにより著しく阻害されること、カルシウム、マグネ
シウム、コバルト、亜鉛等の金属イオンによって阻害さ
れ(Maceira et al.,FEMS Microbiol.Lett.,154,37-43,
1997)、洗浄剤用酵素としては適さない。また、セレモ
ナス ルミナンティウム(Selenomonas ruminantium)
由来の酵素は、最適反応pHをpH7付近に示すが、作用pH
ならびに安定pH範囲が非常に狭いことが特徴であり、最
適反応温度は40℃付近で、反応産物はジガラクツロン
酸である(Heinrichova et al.,J.Appl.Bacterol.,66,1
69-174,1989)。However, the only known alkaline polygalacturonase to date (JP-B-48-655)
No. 7) is an endo-type enzyme produced by an alkaliphilic Bacillus P-4-N strain and having an optimum reaction pH of about 10, but an enzyme having a low chelating agent resistance, which requires calcium ions in the reaction. is there. An enzyme derived from Fusarium oxysporum strain has an optimum reaction pH around 5 when polygalacturonic acid is used as a substrate. The reaction product is monogalacturonic acid, but S
Remarkably inhibited by DS, inhibited by metal ions such as calcium, magnesium, cobalt and zinc (Maceira et al., FEMS Microbiol. Lett., 154 , 37-43,
1997), not suitable as a detergent enzyme. Also, Selenomonas ruminantium
Derived enzymes show the optimum reaction pH around pH 7, but the working pH
It is characterized by a very narrow stable pH range, the optimum reaction temperature is around 40 ° C., and the reaction product is digalacturonic acid (Heinrichova et al., J. Appl. Bacterol., 66 , 1
69-174, 1989).
【0005】従って本発明の目的は、中性付近に最適反
応pHを示し、耐界面活性剤、耐キレート剤に優れ、プロ
トペクチナーゼ活性を有し、アルカリ性領域でも作用す
るポリガラクツロナーゼを提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a polygalacturonase which exhibits an optimum reaction pH near neutrality, is excellent in surfactants and chelating agents, has protopectinase activity, and acts even in an alkaline region. It is in.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、土壌中の
微生物が産生する酵素のスクリーニングを行ったとこ
ろ、中性付近に最適反応pHを示し、界面活性剤、キレー
ト剤に耐性で且つアルカリ性領域においても作用するプ
ロトペクチナーゼ活性を有するポリガラクツロナーゼを
見出した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention screened an enzyme produced by a microorganism in soil and found that the enzyme exhibited an optimum reaction pH near neutrality and was resistant to surfactants and chelating agents. A polygalacturonase having a protopectinase activity that acts even in an alkaline region was found.
【0007】すなわち本発明は、下記の酵素学的性質を
有するポリガラクツロナーゼ、その生産菌及びその製造
法を提供するものである。 (1)作用:ポリガラクツロン酸(ペクチン酸)、ペク
チン及びプロトペクチンに作用し、ポリガラクツロン酸
のα−1,4結合をエキソ的に加水分解し、モノガラク
ツロン酸を生成する。 (2)最適反応pH:pH7付近(MOPS緩衝液、トリス
−塩酸緩衝液)。 (3)最適反応温度:約60℃(トリス−塩酸緩衝液、
pH8.0)。 (4)pH安定性:pH8〜11(40℃、30分間処
理)。 (5)耐熱性:約50℃(トリス−塩酸緩衝液、pH8.
0、15分間処理)。 (6)分子量:約175000(ゲル濾過法)。 (7)等電点:pH6.3付近(等電点電気泳動法)。 (8)金属イオンの影響:キレート剤の添加によって阻
害されないが、カルシウム、ストロンチウム及びマンガ
ンの各イオンによって活性化される。That is, the present invention provides a polygalacturonase having the following enzymatic properties, a bacterium producing the same, and a method for producing the same. (1) Action: Acts on polygalacturonic acid (pectic acid), pectin and protopectin, exo-hydrolyzes the α-1,4 bond of polygalacturonic acid to produce monogalacturonic acid. (2) Optimal reaction pH: around pH 7 (MOPS buffer, Tris-HCl buffer). (3) Optimal reaction temperature: about 60 ° C (Tris-HCl buffer,
pH 8.0). (4) pH stability: pH 8 to 11 (treated at 40 ° C for 30 minutes). (5) Heat resistance: about 50 ° C. (Tris-HCl buffer, pH 8.
0, 15 minutes). (6) Molecular weight: about 175000 (gel filtration method). (7) Isoelectric point: around pH 6.3 (isoelectric focusing). (8) Effect of metal ions: not inhibited by the addition of a chelating agent, but activated by calcium, strontium and manganese ions.
【0008】本発明のポリガラクツロナーゼは、例えば
ポリガラクツロナーゼ生産菌を培養し、その培養液から
採取することにより製造できる。かかる生産菌として
は、バチルス属に属する細菌、例えば下記の菌学的性質
を有するバチルス エスピーKSM−P816株が挙げ
られる。[0008] The polygalacturonase of the present invention can be produced, for example, by culturing a polygalacturonase-producing bacterium and collecting it from the culture. Examples of such a producing bacterium include a bacterium belonging to the genus Bacillus, for example, a Bacillus sp. KSM-P816 strain having the following mycological properties.
【0009】A 形態学的性質 (a)細胞の形、大きさ:桿菌(0.6〜0.8×2.
4〜3.2μm) (b)多形性:無し (c)運動性:有り (d)胞子(大きさ、形、位置、膨潤の有無):楕円
形、0.6〜0.8×0.8〜1.0μm、準端、膨潤
無し (e)グラム染色:不定(CVT寒天培地には生育せ
ず) (f)抗酸性:陰性 (g)肉汁寒天培地上での生育:乳白色、不規則状のコ
ロニーを形成A Morphological properties (a) Cell shape and size: Bacillus (0.6-0.8 × 2.
(B) polymorphism: no (c) motility: yes (d) spores (size, shape, position, presence / absence of swelling): oval, 0.6-0.8 × 0 0.8 to 1.0 μm, semi-edge, no swelling (e) Gram stain: undefined (does not grow on CVT agar medium) (f) Acid-fast: negative (g) Growth on gravy agar medium: milky white, not Form regular colonies
【0010】B 生理学的性質 (a)硝酸塩の還元:+ (b)脱窒反応:− (c)MRテスト:− (d)VPテスト:+ (e)インドール生成:− (f)硫化水素の生成:− (g)デンプン加水分解:+ (h)ゼラチン加水分解:+ (i)カゼイン加水分解:+ (j)クエン酸の利用:+ (k)無機窒素の利用:+ (l)ウレアーゼ:− (m)オキシダーゼ:− (n)カタラーゼ:+ (o)リトマスミルク:指示薬を還元し、ペクトン化す
る (p)生育温度範囲:12〜59℃ (q)生育pH範囲:pH6〜10 (r)嫌気条件下での生育:生育 (s)OFテスト:− (t)グルコースからのガス産生:− (u)塩化ナトリウムに対する耐性:10%で生育 (v)糖からの酸生成:以下の糖類からの酸生成が認め
られた。リボース、ガラクトース、キシロース、アラビ
ノース、シュークロース、グルコース、マンニトール、
マンノース、イノシトール、ソルビトール、トレハロー
ス、ラクトース、グリセリン、マルトース、フラクトー
ス、ラフィノース、サリシン、ラムノース、可溶性デン
プンB Physiological properties (a) Reduction of nitrate: + (b) Denitrification:-(c) MR test:-(d) VP test: + (e) Indole formation:-(f) Hydrogen sulfide Production:-(g) Starch hydrolysis: + (h) Gelatin hydrolysis: + (i) Casein hydrolysis: + (j) Use of citric acid: + (k) Use of inorganic nitrogen: + (l) Urease: -(M) oxidase:-(n) catalase: + (o) litmus milk: reduce indicator and convert to pecton (p) Growth temperature range: 12 to 59 ° C (q) Growth pH range: pH 6 to 10 (r ) Growth under anaerobic conditions: Growth (s) OF test:-(t) Gas production from glucose:-(u) Resistance to sodium chloride: 10% growth (v) Acid production from sugar: The following saccharides From the acid was observed. Ribose, galactose, xylose, arabinose, sucrose, glucose, mannitol,
Mannose, inositol, sorbitol, trehalose, lactose, glycerin, maltose, fructose, raffinose, salicin, rhamnose, soluble starch
【0011】以上、バチルス エスピー KSM−P8
16株の形態学、生理学的性質について「Bergey's Man
ual of Systematic Bacteriology」(Williams & Wilki
ns社、1984年)の記載に準じ比較検討した結果、本菌株
はバチルス リケニホルミスに近縁な菌種であると考え
られた。しかし、その性質は既知のバチルス リケニホ
ルミスとは一致せず、他のバチルス属細菌の諸性質とも
一致しないため、新規なバチルス属細菌として本菌株を
工業技術院生命工学研究所へバチルス エスピー KS
M−P816(FERM P−17565)として寄託
した。As described above, Bacillus SP KSM-P8
Regarding the morphology and physiological properties of the 16 strains, see Bergey's Man
ual of Systematic Bacteriology "(Williams & Wilki
As a result of a comparative study in accordance with the description of B. licheniformis, the strain was considered to be a strain closely related to Bacillus licheniformis. However, its properties do not match those of known Bacillus licheniformis, and do not match the properties of other Bacillus bacteria. Therefore, this strain was sent to the Institute of Biotechnology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Bacillus SP KS
Deposited as M-P816 (FERM P-17565).
【0012】バチルス エスピー KSM−P816株
等のポリガラクツロナーゼ生産菌を用いて本発明のポリ
ガラクツロナーゼを生産するには、菌株を同化性の炭素
源、窒素源、その他の必須栄養素を含む培地に接種し、
常法に従い振盪培養あるいは通気攪拌培養すれば良い。In order to produce the polygalacturonase of the present invention using a polygalacturonase-producing bacterium such as Bacillus sp. KSM-P816, the strain must contain an assimilable carbon source, a nitrogen source and other essential nutrients. Inoculate the medium,
Shaking culture or aeration and stirring culture may be performed according to a conventional method.
【0013】得られた培養物中からのポリガラクツロナ
ーゼの採取及び精製は、一般の方法に準じて行うことが
できる。即ち、培養物から遠心分離又は濾過することで
菌体を除き、得られた培養上清液から常法手段により目
的酵素を濃縮することができる。このようにして得られ
た酵素液又は乾燥粉末はそのまま用いることもできるが
さらに公知の方法により結晶化や造粒化することができ
る。The collection and purification of polygalacturonase from the obtained culture can be carried out according to a general method. That is, the cells can be removed from the culture by centrifugation or filtration, and the target enzyme can be concentrated from the obtained culture supernatant by a conventional method. The enzyme solution or the dry powder thus obtained can be used as it is, but can be further crystallized or granulated by a known method.
【0014】本発明のポリガラクツロナーゼの一例であ
るバチルス エスピー KSM−P816株由来のポリ
ガラクツロナーゼは、以下のような酵素学的性質を有す
る。A polygalacturonase derived from Bacillus sp. KSM-P816, which is an example of the polygalacturonase of the present invention, has the following enzymatic properties.
【0015】尚、ポリガラクツロナーゼ活性は次の測定
法によった。 [標準酵素活性測定法]試験管に0.2mLの0.5Mト
リス−塩酸緩衝液(pH8.6)、0.2mLの1%(w/
v)ポリガラクツロン酸(ICNバイオメディカル;lo
t14482、水酸化ナトリウム溶液にてpH6.8に調整)、
0.1mLの4mM塩化カルシウム、0.4mLの脱イオン水
を添加し、30℃で5分間恒温した。これに0.1mLの
適当に希釈した酵素液[希釈は1mM塩化カルシウムを含
む50mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)で行った]を
加え20分間反応させた後、1mLのジニトロサリチル酸
試薬を添加し、沸水中で5分間還元糖の発色を行った。
氷水中で急冷し、4mLの脱イオン水を加え535nmにお
ける吸光度を測定し還元糖の生成量を求めた。尚、ブラ
ンクは酵素液を加えずに処理した反応液にジニトロサリ
チル酸試薬を加えた後、酵素液を添加し、同様に発色さ
せたものを用意した。酵素1単位(1U)は、上記反応
条件下において1分間に1μmol のD−ガラクツロン酸
相当の還元糖を生成する量とした。[0015] The polygalacturonase activity was measured by the following method. [Standard enzyme activity measurement method] In a test tube, 0.2 mL of 0.5 M Tris-HCl buffer (pH 8.6), 0.2 mL of 1% (w /
v) polygalacturonic acid (ICN Biomedical; lo
t14482, adjusted to pH 6.8 with sodium hydroxide solution),
0.1 mL of 4 mM calcium chloride and 0.4 mL of deionized water were added, and the temperature was kept at 30 ° C. for 5 minutes. To this was added 0.1 mL of an appropriately diluted enzyme solution [diluted in 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) containing 1 mM calcium chloride], and allowed to react for 20 minutes. Then, 1 mL of dinitrosalicylic acid reagent was added. The reducing sugar was colored in boiling water for 5 minutes.
The mixture was quenched in ice water, 4 mL of deionized water was added, and the absorbance at 535 nm was measured to determine the amount of reducing sugar produced. A blank was prepared by adding a dinitrosalicylic acid reagent to a reaction solution treated without adding an enzyme solution, and then adding an enzyme solution to develop a color in the same manner. One unit (1 U) of the enzyme was an amount that produced 1 μmol of reducing sugar corresponding to D-galacturonic acid per minute under the above reaction conditions.
【0016】(1)基質特異性 ポリガラクツロン酸の代わりにエステル化度の異なるペ
クチンを基質とし、標準活性測定法により反応速度を調
べた。エステル化度28%のペクチン(シグマ;lot74H
1092)では約60%、エステル化度67%のペクチン
(シグマ;lot74H1093)に対して約40%、エステル化
度93%のペクチン(シグマ;lot125H0123)に対して
は、約30%の分解活性を示した。次に基質として30
cmしつけ糸(金鈴印)1本(約25mg)を用い、市販の
衣料用洗剤溶液(pH10.5)及び酵素(0.2U)を
添加し、30℃、1時間反応を行った。反応液(2mL)
を遠心分離し、上清液中に遊離したペクチンをオルシノ
ール塩酸法により定量した。その結果、上記反応条件下
において約15μgのペクチン遊離が認められた。この
ことは本酵素が木綿繊維表面のプロトペクチンに作用し
ていると考えられ、Aタイプに属するプロトペクチナー
ゼ活性(坂井、阪本、繊維工学、45、301、199
2)を有していることが示唆された。(1) Substrate Specificity Instead of polygalacturonic acid, pectins having different degrees of esterification were used as substrates, and the reaction rate was examined by a standard activity measurement method. Pectin with a degree of esterification of 28% (Sigma; lot74H
1092) has a degradation activity of about 60%, about 40% against pectin with 67% esterification degree (Sigma; lot74H1093), and about 30% against pectin with 93% esterification degree (Sigma; lot125H0123). Indicated. Next, 30
A commercially available detergent solution for clothing (pH 10.5) and an enzyme (0.2 U) were added using one cm basting thread (Kinuzuri) (about 25 mg), and the mixture was reacted at 30 ° C. for 1 hour. Reaction liquid (2mL)
Was centrifuged, and pectin released in the supernatant was quantified by the orcinol-hydrochloric acid method. As a result, about 15 μg of pectin was released under the above reaction conditions. This is considered to be due to the fact that this enzyme acts on protopectin on the surface of cotton fiber, and the activity of protopectinase belonging to type A (Sakai, Sakamoto, Textile Engineering, 45 , 301, 199).
2) was suggested.
【0017】(2)基質の分解様式 50mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)、0.2%ポリ
ガラクツロン酸、0.2mM塩化カルシウムからなる反応
液に0.05Uの酵素を添加し、全量を0.25mLとし
た。30℃、30分間反応させた液を薄層クロマトプレ
ート(kiesel gel 60:メルク)に約10μL スポット
し、n−ブタノール:酢酸:水=5:2:3(v/v)
の溶媒系で展開を行った。反応物の検出にはアニスアル
デヒド−硫酸溶液を用い、プレートに噴霧後、100
℃、10分間乾燥器中で発色させた。その結果、反応生
成物としてモノガラクツロン酸のみが検出され、本酵素
はエキソ型のポリガラクツロナーゼと判断された。(2) Decomposition mode of the substrate 0.05 U of the enzyme was added to a reaction solution comprising 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 0.2% polygalacturonic acid and 0.2 mM calcium chloride, and To 0.25 mL. About 10 μL of the solution reacted at 30 ° C. for 30 minutes was spotted on a thin-layer chromatography plate (kiesel gel 60: Merck), and n-butanol: acetic acid: water = 5: 2: 3 (v / v).
Was developed in the solvent system. The reaction product was detected using an anisaldehyde-sulfuric acid solution.
The color was developed in an oven at 10 ° C. for 10 minutes. As a result, only monogalacturonic acid was detected as a reaction product, and this enzyme was determined to be an exo-type polygalacturonase.
【0018】(3)最適反応pH MOPS緩衝液(pH6〜8)、トリス−塩酸緩衝液(pH
7〜9)、グリシン−水酸化ナトリウム緩衝液(pH8〜
11)の各緩衝液(100mM)を用いて最適反応pHを調
べた結果、本酵素はpH7.0のMOPS緩衝液又はトリ
ス−塩酸緩衝液中で最も高い反応速度を示した。また、
pH6〜8間で最大活性の70%以上の活性を示した(図
1)。(3) Optimal reaction pH MOPS buffer (pH 6-8), Tris-HCl buffer (pH
7-9), glycine-sodium hydroxide buffer (pH 8 ~
As a result of examining the optimum reaction pH using each buffer (100 mM) described in 11), this enzyme showed the highest reaction rate in MOPS buffer or Tris-HCl buffer at pH 7.0. Also,
It showed an activity of 70% or more of the maximum activity between pH 6 and 8 (FIG. 1).
【0019】(4)最適反応温度 100mMトリス−塩酸緩衝液(pH8.6)中、5℃〜8
0℃の各温度で酵素反応を行い、最適反応温度を調べ
た。その結果、本酵素は60℃付近に最適反応温度を示
し、50℃〜70℃の範囲で最大活性の60%以上の活
性を示した。また、塩化カルシウムを反応系に添加しな
い場合においても、最適反応温度は変わらずに塩化カル
シウム添加に比べて反応速度はやや低くなる傾向が認め
られた(図2)。(4) Optimal reaction temperature: 5 ° C. to 8 in 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.6)
The enzyme reaction was performed at each temperature of 0 ° C., and the optimum reaction temperature was examined. As a result, the enzyme showed an optimum reaction temperature around 60 ° C, and showed an activity of 60% or more of the maximum activity in the range of 50 ° C to 70 ° C. In addition, even when calcium chloride was not added to the reaction system, the optimum reaction temperature did not change and the reaction rate tended to be slightly lower than when calcium chloride was added (FIG. 2).
【0020】(5)安定pH範囲 マックルベイン氏緩衝液(pH2〜8)、グリシン−水酸
化ナトリウム緩衝液(pH8〜11.5)、塩化カリウム
−水酸化ナトリウム緩衝液(pH11〜12.5)の各緩
衝液(50mM)中に酵素を添加し、40℃、30分間恒
温した後、残存活性を測定した。その結果、本酵素はグ
リシン−水酸化ナトリウム緩衝液(pH9.0)中での残
存活性を100%とした場合、pH8〜11の範囲で80
%以上の残存活性を示した。尚、各処理において1mMの
塩化カルシウムを添加した場合、酸性側での安定性が増
大する傾向にあった。即ち、pH6〜11の範囲で最大活
性値の80%以上の残存活性を示した(図3)。(5) Stable pH range McClubane's buffer (pH 2 to 8), glycine-sodium hydroxide buffer (pH 8 to 11.5), potassium chloride-sodium hydroxide buffer (pH 11 to 12.5) The enzyme was added to each of the above buffer solutions (50 mM), and the temperature was kept at 40 ° C. for 30 minutes, and then the residual activity was measured. As a result, assuming that the activity of this enzyme in a glycine-sodium hydroxide buffer solution (pH 9.0) was 100%, the enzyme was 80% in the pH range of 8 to 11.
% Or more of the remaining activity. When 1 mM calcium chloride was added in each treatment, the stability on the acidic side tended to increase. That is, it showed a residual activity of 80% or more of the maximum activity value in the pH range of 6 to 11 (FIG. 3).
【0021】(6)耐熱性 50mMトリス−塩酸緩衝液(pH8.0)中に酵素を添加
し、5℃〜80℃の各温度で15分間恒温した後の残存
活性を測定した。本酵素は、この条件下において50℃
まで非常に安定であり、60℃以上で徐々に失活した
(図4)。また、1mM塩化カルシウムを添加した場合、
酵素の耐熱性には何ら影響を与えなかった。(6) Heat resistance The enzyme was added to 50 mM Tris-hydrochloric acid buffer (pH 8.0), and the remaining activity was measured after being kept at each temperature of 5 ° C. to 80 ° C. for 15 minutes. The enzyme is kept at 50 ° C under these conditions.
Until very slowly deactivated above 60 ° C. (FIG. 4). When 1 mM calcium chloride is added,
It had no effect on the thermostability of the enzyme.
【0022】(7)分子量(ゲル濾過法) 100mM塩化カリウム、1mMジチオスレイトール及び1
mM塩化カルシウムを含む20mMトリス−塩酸緩衝液(pH
7.0)にて平衡化したトヨパールHW55カラム
(1.5×65cm)に本酵素を載せ約36mL/hの流速
で溶出を行った。標準タンパク質としてカタラーゼ(2
32000)、アルドラーゼ(158000)、牛血清
アルブミン(67000)、卵白アルブミン(4300
0)を用い、それぞれの溶出液量と分子量から検量線を
作製し、本酵素の分子量を求めたところ約175000
と推定された。(7) Molecular weight (gel filtration method) 100 mM potassium chloride, 1 mM dithiothreitol and 1 mM
20 mM Tris-HCl buffer containing mM calcium chloride (pH
The enzyme was loaded on a Toyopearl HW55 column (1.5 × 65 cm) equilibrated in 7.0), and eluted at a flow rate of about 36 mL / h. Catalase (2
32000), aldolase (158000), bovine serum albumin (67,000), ovalbumin (4300)
0), a calibration curve was prepared from the respective eluate amounts and molecular weights, and the molecular weight of the enzyme was determined to be about 175,000.
It was estimated.
【0023】(8)等電点 PAG−Plate(ファルマシア;pH3.5〜9.
5)を用いて本酵素の等電点電気泳動を行った。泳動し
たゲルを10mMリン酸緩衝液(pH7.0)中に浸した
後、ポリガラクツロン酸を含む寒天プレート[1.0%
ポリガラクツロン酸、0.1%リン酸1水素カリウム、
1.0%塩化ナトリウム、50mMトリス−塩酸緩衝液
(pH7.5)、1.0%寒天]上に置いた。37℃、3
時間恒温した後、ゲルを取り去り、1%セチルトリメチ
ルアンモニウムブロマイド溶液を注いだ。約10分後に
活性に伴う溶解斑が生じた部分のタンパク質移動度と標
準タンパク質(バイオラッド)の等電点と移動度から得
た検量線より本酵素の等電点は、pH6.3付近であると
決定された。(8) Isoelectric point PAG-Plate (Pharmacia; pH 3.5 to 9.
Isoelectric focusing of this enzyme was performed using 5). After immersing the electrophoresed gel in a 10 mM phosphate buffer (pH 7.0), an agar plate containing polygalacturonic acid [1.0%
Polygalacturonic acid, 0.1% potassium monohydrogen phosphate,
1.0% sodium chloride, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 1.0% agar]. 37 ° C, 3
After incubating for 1 hour, the gel was removed and a 1% cetyltrimethylammonium bromide solution was poured. The isoelectric point of this enzyme was found to be around pH 6.3 from the protein mobility of the part where the lysis spot accompanying the activity occurred after about 10 minutes, the isoelectric point of the standard protein (Bio-Rad) and the calibration curve obtained from the mobility. It was decided to be.
【0024】(9)各種化合物の影響 本酵素の活性に及ぼす各種化合物の影響は、各化合物を
所定濃度になるように反応系へ添加し、活性を測定する
ことにより調べた。その結果、本酵素は、N−ブロモサ
クシンイミド(1mM)により、約70%阻害されたが、
他の化合物、特にキレート剤であるEDTA、EGTA
(各5mM)では阻害されることはなかった(表1)。(9) Influence of Various Compounds The influence of various compounds on the activity of the present enzyme was examined by adding each compound to the reaction system at a predetermined concentration and measuring the activity. As a result, the enzyme was inhibited by about 70% by N-bromosuccinimide (1 mM).
Other compounds, especially the chelating agents EDTA, EGTA
(5 mM each) did not inhibit (Table 1).
【0025】[0025]
【表1】 [Table 1]
【0026】(10)界面活性剤の影響 各種界面活性剤を0.2%(w/v)になるように添加
した反応系において、酵素活性を測定した。その結果、
0.2%という高濃度の各界面活性剤の存在下において
も、本酵素は対照に比べ70%以上の活性を発現しうる
ことが判った(表2)。(10) Influence of Surfactant The enzyme activity was measured in a reaction system in which various surfactants were added to a concentration of 0.2% (w / v). as a result,
It was found that even in the presence of each surfactant at a high concentration of 0.2%, the present enzyme can express 70% or more of the activity as compared with the control (Table 2).
【0027】[0027]
【表2】 [Table 2]
【0028】(11)金属塩の影響 各種金属塩を標準酵素活性測定条件(塩化カルシウムは
無添加)に1mM添加し、酵素活性に与える影響を調べ
た。その結果、本酵素は塩化カルシウム、塩化ストロン
チウム、塩化マンガンにより、対照に比べ117〜14
2%と活性化された。一方、塩化亜鉛、塩化ニッケルに
より約90%、50%とそれぞれ阻害を受けた(表
3)。(11) Influence of metal salts Various metal salts were added at 1 mM under standard enzyme activity measurement conditions (without addition of calcium chloride), and the effects on the enzyme activities were examined. As a result, this enzyme was 117 to 14 compared to the control by calcium chloride, strontium chloride, and manganese chloride.
Activated with 2%. On the other hand, zinc chloride and nickel chloride inhibited about 90% and 50%, respectively (Table 3).
【0029】[0029]
【表3】 [Table 3]
【0030】このように本発明のポリガラクツロナーゼ
は、最適反応pHをpH7付近、最適反応温度を60℃付
近、界面活性剤、キレート剤に耐性を有し、エキソ型の
分解様式でありながらも、Aタイプに属するプロトペク
チナーゼ活性を示すことから、従来公知のポリガラクツ
ロナーゼ、特にエキソポリガラクツロナーゼとは全く異
なる新規な酵素である。As described above, the polygalacturonase of the present invention has an optimum reaction pH of around pH 7, an optimum reaction temperature of around 60 ° C., is resistant to surfactants and chelating agents, and has an exo-type decomposition mode. Is a novel enzyme completely different from conventionally known polygalacturonase, particularly exopolygalacturonase, because it exhibits protopectinase activity belonging to the A type.
【0031】[0031]
【実施例】実施例1.ポリガラクツロナーゼ生産菌のス
クリーニング 日本各地の土壌を滅菌水に懸濁したものを80℃、20
分間熱処理し、下記の組成を有する寒天平板培地に塗布
した。30℃の培養器で3〜5日間静置培養し、菌の生
育後、冷蔵庫で冷却した。生育した菌の周辺にペクチン
の分解に伴う溶解斑が検出されたものについて選抜し、
シングルコロニー化を繰り返し、ポリガラクツロン酸分
解酵素の生産能を検定した。このようにして得られた多
くの菌株は、主にペクチン酸リアーゼを生産したが、そ
の中でポリガラクツロナーゼ生産菌としてバチルス エ
スピー KSM−P816株を得た。 スクリーニング用培地組成 ペクチン(シグマ) 2.0%(w/v) 肉エキス(ラブレムコ) 1.5% 酵母エキス(ディフコ) 0.5% 硫酸マンガン4〜6水塩 0.005% 寒天 1.5% トリス−塩酸緩衝液(pH8.6) 50mM(別滅菌) [Embodiment 1] Screening of polygalacturonase-producing bacteria Suspension of soils from various parts of Japan in sterile water at 80 ° C, 20
The mixture was heat-treated for 1 minute and applied to an agar plate medium having the following composition. The culture was allowed to stand still for 3 to 5 days in a 30 ° C. incubator, and after cooling the bacteria, they were cooled in a refrigerator. Selection was made for those in which lysis spots associated with pectin degradation were detected around the grown bacteria,
Single colony formation was repeated, and the ability to produce polygalacturonic acid-degrading enzyme was assayed. Many strains thus obtained mainly produced pectate lyase. Among them, Bacillus sp. KSM-P816 strain was obtained as a polygalacturonase-producing strain. Screening medium composition Pectin (Sigma) 2.0% (w / v) Meat extract (Labemco) 1.5% Yeast extract (Difco) 0.5% Manganese sulfate 4-6 hydrate 0.005% Agar 1.5 % Tris-HCl buffer (pH 8.6) 50 mM (separate sterilization)
【0032】実施例2.バチルス エスピー KSM−
P816株によるポリガラクツロナーゼの生産 上述のスクリーニングにより得られたバチルス エスピ
ー KSM−P816株の培養は、500mL容坂口フラ
スコに50mLの培地を加え、30℃、2日間好気的に行
った。培地組成は、0.5%(w/v)ペクチン(シグ
マ)、1.5%ポリペプトンS(日本製薬)、酵母エキ
ス(ディフコ)、1.0%魚肉エキス(和光純薬)、
0.1%リン酸1水素カリウム、0.005%硫酸マン
ガン4〜6水塩、0.02%硫酸マグネシウム7水塩、
50mMトリス−塩酸緩衝液(pH8.6;別滅菌)であっ
た。本条件下におけるポリガラクツロナーゼの生産性は
約200U/Lであった。Embodiment 2 FIG. Bacillus sp KSM-
Production of polygalacturonase by strain P816 Culture of Bacillus sp. KSM-P816 strain obtained by the above screening was performed aerobically for 2 days at 30 ° C. by adding 50 mL of medium to a 500 mL Sakaguchi flask. The medium composition was 0.5% (w / v) pectin (Sigma), 1.5% polypeptone S (Nippon Pharmaceutical), yeast extract (Difco), 1.0% fish meat extract (Wako Pure Chemical),
0.1% potassium monohydrogen phosphate, 0.005% manganese sulfate 4-6 hydrate, 0.02% magnesium sulfate heptahydrate,
50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.6; sterile separately). Under these conditions, the productivity of polygalacturonase was about 200 U / L.
【0033】実施例3.ポリガラクツロナーゼの精製 バチルス エスピー KSM−P816株の培養液を遠
心分離(8000×g、15分間、4℃)により上清液
(2L)を得た。これを透析膜に入れポリエチレングリ
コール20000(和光純薬)をまぶして内液の濃縮を
行った。さらに限外濾過用モジュール(AIP101
0:旭化成)により濃縮、脱塩を行った。さらに1mM塩
化カルシウム及び1mMジチオスレイトールを含む20mM
トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)に対し充分に透析を行
い、得られた粗酵素液(145mL)を同緩衝液にて平衡
化しておいたDEAEトヨパール650Mカラム(3.
5×23cm:東ソー)に添着した。約1000mLの平衡
化緩衝液を用いて非吸着タンパク質を洗浄溶出させた
後、0から0.3M塩化ナトリウムを含む緩衝液(30
0mLずつ)を用い、濃度勾配溶出法により吸着タンパク
質の溶出を行った。約0.1Mの塩化ナトリウム濃度付
近にポリガラクツロナーゼ活性が溶出された。一方、併
産されるペクチン酸リアーゼ活性は、非吸着画分に溶出
されたため、ポリガラクツロナーゼ画分を集め(80m
L)、限外濾過(YM3メンブレン:アミコン)により
濃縮を行った(8.5mL、1.0U、2.0mgタンパク
質)。上記精製操作により得られたポリガラクツロナー
ゼ画分は、前述の酵素学的性質を示した。Embodiment 3 FIG. Purification of polygalacturonase The culture solution of Bacillus sp. KSM-P816 was centrifuged (8000 × g, 15 minutes, 4 ° C.) to obtain a supernatant (2 L). This was put in a dialysis membrane, and polyethylene glycol 20000 (Wako Pure Chemical Industries) was sprinkled thereon to concentrate the internal solution. Furthermore, a module for ultrafiltration (AIP101
0: Asahi Kasei). 20 mM containing 1 mM calcium chloride and 1 mM dithiothreitol
After sufficient dialysis against a Tris-HCl buffer (pH 7.5), the obtained crude enzyme solution (145 mL) was equilibrated with the same buffer to obtain a DEAE Toyopearl 650M column (3.
5 × 23 cm: Tosoh). After washing and eluting the non-adsorbed protein using about 1000 mL of the equilibration buffer, the buffer containing 0 to 0.3 M sodium chloride (30
(0 mL each), and the adsorbed protein was eluted by a concentration gradient elution method. The polygalacturonase activity was eluted near the sodium chloride concentration of about 0.1M. On the other hand, the co-produced pectate lyase activity was eluted in the non-adsorbed fraction, so the polygalacturonase fraction was collected (80 m
L), and concentrated by ultrafiltration (YM3 membrane: Amicon) (8.5 mL, 1.0 U, 2.0 mg protein). The polygalacturonase fraction obtained by the above purification procedure exhibited the above-mentioned enzymatic properties.
【0034】[0034]
【発明の効果】本発明のポリガラクツロナーゼは、pH7
付近に最適反応pHを有し、アルカリ性領域においても作
用すること並びに、界面活性剤に対し安定であり、プロ
トペクチナーゼ活性を有し、特にキレート剤に対し安定
なことから衣料用洗剤酵素、繊維処理用酵素として有用
である。The polygalacturonase of the present invention has a pH of 7
It has an optimum reaction pH in the vicinity, acts even in the alkaline region, is stable to surfactants, has protopectinase activity, and is particularly stable to chelating agents. It is useful as an enzyme for use.
【図1】本発明のポリガラクツロナーゼ活性に及ぼすpH
の影響を示す図である。FIG. 1. Effect of pH on polygalacturonase activity of the present invention
FIG.
【図2】本発明のポリガラクツロナーゼ活性に及ぼす温
度の影響を示す図である。FIG. 2 is a graph showing the effect of temperature on the activity of the polygalacturonase of the present invention.
【図3】本発明のポリガラクツロナーゼ安定性に及ぼす
pHの影響を示す図である。FIG. 3. Effect of polygalacturonase stability of the present invention
It is a figure which shows the influence of pH.
【図4】本発明のポリガラクツロナーゼ安定性に及ぼす
温度の影響を示す図である。FIG. 4 is a graph showing the effect of temperature on the stability of polygalacturonase of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12R 1:07) C12R 1:07) (72)発明者 澤田 和久 栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会 社研究所内 (72)発明者 海藤 洋子 栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会 社研究所内 (72)発明者 小林 徹 栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会 社研究所内 (72)発明者 川合 修次 栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会 社研究所内 Fターム(参考) 4B050 CC01 DD02 FF05E FF11E LL04 LL10 4B065 AA15X CA31 CA57 CA60──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12R 1:07) C12R 1:07) (72) Inventor Kazuhisa Sawada 2606 Kabane, Kaigamachi, Haga-gun, Tochigi Pref. Inside the company research institute (72) Inventor Yoko Kaito 2606 Kabane-cho, Akaga-cho, Haga-gun, Tochigi Prefecture Inside the Kao Co., Ltd. research institute (72) Inventor Toru Kobayashi 2606 Kabane-cho, Akaba-machi, Haga-gun, Tochigi pref. Person Shuji Kawai 2606 Akabane, Kaiga-cho, Haga-gun, Tochigi Prefecture F-term in Kao Corporation Research Laboratory 4B050 CC01 DD02 FF05E FF11E LL04 LL10 4B065 AA15X CA31 CA57 CA60
Claims (5)
ロナーゼ。 (1)作用:ポリガラクツロン酸(ペクチン酸)、ペク
チン及びプロトペクチンに作用し、ポリガラクツロン酸
のα−1,4結合をエキソ的に加水分解し、モノガラク
ツロン酸を生成する。 (2)最適反応pH:pH7付近(MOPS緩衝液、トリス
−塩酸緩衝液)。 (3)最適反応温度:約60℃(トリス−塩酸緩衝液、
pH8.0)。 (4)pH安定性:pH8〜11(40℃、30分間処
理)。 (5)耐熱性:約50℃(トリス−塩酸緩衝液、pH8.
0、15分間処理)。 (6)分子量:約175000(ゲル濾過法)。 (7)等電点:pH6.3付近(等電点電気泳動法)。 (8)金属イオンの影響:キレート剤の添加によって阻
害されないが、カルシウム、ストロンチウム及びマンガ
ンの各イオンによって活性化される。1. A polygalacturonase having the following enzymatic properties: (1) Action: Acts on polygalacturonic acid (pectic acid), pectin and protopectin, exo-hydrolyzes the α-1,4 bond of polygalacturonic acid to produce monogalacturonic acid. (2) Optimal reaction pH: around pH 7 (MOPS buffer, Tris-HCl buffer). (3) Optimal reaction temperature: about 60 ° C (Tris-HCl buffer,
pH 8.0). (4) pH stability: pH 8 to 11 (treated at 40 ° C for 30 minutes). (5) Heat resistance: about 50 ° C. (Tris-HCl buffer, pH 8.
0, 15 minutes). (6) Molecular weight: about 175000 (gel filtration method). (7) Isoelectric point: around pH 6.3 (isoelectric focusing). (8) Effect of metal ions: not inhibited by the addition of a chelating agent, but activated by calcium, strontium and manganese ions.
生産するバチルスエスピー KSM−P816(FER
M P−17565)。2. A Bacillus sp. KSM-P816 (FER) that produces the polygalacturonase according to claim 1.
MP-17565).
生産する微生物を培養し、培養物から該ポリガラクツロ
ナーゼを採取するポリガラクツロナーゼの製造法。3. A method for producing a polygalacturonase, which comprises culturing the microorganism producing the polygalacturonase according to claim 1 and collecting the polygalacturonase from the culture.
る請求項3記載の製造法。4. The method according to claim 3, wherein the microorganism is a bacterium belonging to the genus Bacillus.
P816(FERMP−17565)である請求項3又
は4記載の製造法。5. The method according to claim 5, wherein the microorganism is Bacillus sp.
The production method according to claim 3 or 4, wherein the production method is P816 (FERMP-17565).
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