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JPH0824574B2 - Method for producing xyloglucan degrading enzyme, and xyloglucan degrading enzyme - Google Patents
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JPH0824574B2 - Method for producing xyloglucan degrading enzyme, and xyloglucan degrading enzyme - Google Patents

Method for producing xyloglucan degrading enzyme, and xyloglucan degrading enzyme

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JPH0824574B2
JPH0824574B2 JP23425993A JP23425993A JPH0824574B2 JP H0824574 B2 JPH0824574 B2 JP H0824574B2 JP 23425993 A JP23425993 A JP 23425993A JP 23425993 A JP23425993 A JP 23425993A JP H0824574 B2 JPH0824574 B2 JP H0824574B2
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xyloglucan
enzyme
cellulose
degrading enzyme
endo
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安 三石
佳次 小杉
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Agency of Industrial Science and Technology
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、セルロースには作用せ
ずにキシログルカンのみに特異的に作用するキシログル
カン分解酵素の製造法、及びキシログルカン分解酵素に
関し、さらに詳しくは、例えば植物の伸長や分化に重要
な役割を担っている生体高分子であるキシログルカンの
構造や機能の解明に用いられる酵素試薬として使用する
ことができるものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a xyloglucan-degrading enzyme that does not act on cellulose but specifically acts only on xyloglucan, and more specifically, relates to, for example, plant elongation. It can be used as an enzyme reagent used for elucidating the structure and function of xyloglucan, which is a biopolymer that plays an important role in differentiation.

【0002】[0002]

【従来の技術】キシログルカンは、グルコース、キシロ
ース、ガラクトース、フコース、アラビノースなどを構
成単糖とするヘテロ多糖であるが、グルコースがβ−
1,4−グルコシド結合で多数結合した主鎖に対して、
キシロースがα−1,6結合で高頻度に分岐結合した構
造を基本とすることから、キシログルカンと呼称されて
いる。このキシログルカンは、植物の一次細胞壁の構成
成分として、またある種の熱帯性マメ科植物の種子貯蔵
多糖として重要な役割を担っており、その構造や機能が
注目されている。特に、植物の一次細胞壁中におけるキ
シログルカンは、セルロースと密接に関わって存在して
いると考えられており、セルロースとの相対的な存在形
態が、植物の伸長や分化に重要な役割を担っているもの
と想像されている。こうしたキシログルカンの役割を解
析するために種々の手法が用いられているが、中でも多
糖類の特異的な分解酵素試薬は、重要で強力な分析手段
となっている。
2. Description of the Related Art Xyloglucan is a heteropolysaccharide composed of glucose, xylose, galactose, fucose, arabinose and the like as constituent monosaccharides.
For the main chain that is linked by a large number of 1,4-glucoside bonds,
It is referred to as xyloglucan because xylose has a basic structure in which it is frequently branched and branched by α-1,6 bond. This xyloglucan plays an important role as a constituent component of the primary cell wall of plants and as a seed storage polysaccharide of certain tropical legumes, and its structure and function have been drawing attention. In particular, xyloglucan in the primary cell wall of plants is considered to exist in close association with cellulose, and the relative existence form with cellulose plays an important role in plant elongation and differentiation. Is supposed to exist. Various techniques have been used to analyze the role of xyloglucan, and a polysaccharide-specific degrading enzyme reagent has become an important and powerful analytical means.

【0003】上述のようにキシログルカンの主鎖の構造
は、セルロースと同様なものであることから、エンド−
1,4−β−グルカナーゼ、所謂エンド型セルラーゼに
より分解されることが知られており、キシログルカンの
構造や機能の解明に各種起源のエンド型セルラーゼが用
いられてきた。
As described above, since the structure of the main chain of xyloglucan is similar to that of cellulose, the endo-
It is known that it is degraded by 1,4-β-glucanase, so-called endo-type cellulase, and endo-type cellulases of various origins have been used for elucidation of the structure and function of xyloglucan.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このエ
ンド型セルラーゼは、キシログルカンを分解すると同時
にセルロースをも分解してしまう。そして、キシログル
カンはその存在形態から植物細胞壁中でセルロースと密
接に関わって存在しているため、エンド型セルラーゼを
用いた分析では必ずしもキシログルカンのみに特異的に
作用しているとは言えず、分析結果の解釈を複雑なもの
にしてきた。こうした困難を排し、キシログルカンの役
割を明確に把握するためには、セルロースには作用せず
にキシログルカンのみに特異的に作用するような分解酵
素の開発が嘱望されていた。
However, this endo-type cellulase decomposes not only xyloglucan but also cellulose. And since xyloglucan exists in close association with cellulose in the plant cell wall from its existing form, it cannot always be said that the xyloglucan specifically acts only on xyloglucan in the analysis using endo-type cellulase, It has complicated the interpretation of the analysis results. In order to eliminate these difficulties and to clearly understand the role of xyloglucan, it has been desired to develop a degrading enzyme that does not act on cellulose but specifically acts only on xyloglucan.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、キシログ
ルカンとセルロースとがその立体構造において大きな差
異を有していること、並びに酵素は一般的に高い基質特
異性を有していることに着目し、自然界よりキシログル
カンを基質として、新たにエンド−1,4−β−グルカ
ナーゼ生産微生物のスクリーニングを行い、さらに分離
微生物の生産する酵素系を、キシログルカンとカルボキ
シメチルセルロースを分解基質として精査することによ
り、キシログルカンにのみ特異的に作用し、カルボキシ
メチルセルロースには作用しないキシログルカン分解酵
素の存在の可能性について鋭意検討した。その結果、糸
状菌の一種であるペニシリウム属の一菌株(ペニシリウ
ム属菌M451株)が、新規のキシログルカン分解酵素
(以下、本酵素と記す)を生産することを見出し、本発
明を完成するに至った。
The present inventors have found that xyloglucan and cellulose have large differences in their three-dimensional structures, and that enzymes generally have high substrate specificity. Focusing on, we newly screened endo-1,4-β-glucanase-producing microorganisms using xyloglucan as a substrate from nature, and further examined the enzyme system produced by the isolated microorganisms using xyloglucan and carboxymethylcellulose as degradation substrates. As a result, the possibility of the existence of a xyloglucan-degrading enzyme that specifically acts only on xyloglucan and not on carboxymethylcellulose was thoroughly investigated. As a result, it was found that one strain of the genus Penicillium (Penicillium genus M451 strain), which is a type of filamentous fungus, produces a novel xyloglucan-degrading enzyme (hereinafter referred to as the present enzyme), and the present invention was completed. I arrived.

【0006】本発明において使用されるペニシリウム属
菌M451株の菌学的性質は以下の通りである。
The mycological properties of the Penicillium sp. Strain M451 used in the present invention are as follows.

【0007】生育:酵母エキス添加ツァペック寒天培地
上での生育は、25℃,7日間で直径28mmに達す
る。集落は最初白色で胞子形成と共に青緑色になり、培
養後期には灰緑色となる。集落中央から周辺にかけて高
さ2〜3mmの大きく顕著な分生子柄束を形成する。こ
の分生子柄束は単条で緻密である。また、集落裏面は培
養後期には暗色となり、分生子柄束の直下では特に顕著
である。37℃では上記条件でも生育しない。
Growth: Growth on a Czapek agar medium containing yeast extract reaches a diameter of 28 mm at 25 ° C. for 7 days. The colony becomes white at first and turns blue-green with sporulation, and becomes gray-green at the latter stage of culture. Large and conspicuous conidia stalk bundles with a height of 2 to 3 mm are formed from the center of the village to the periphery. This conidia peduncle bundle is single-threaded and dense. In addition, the rear surface of the community becomes dark in the latter half of the culture, and is particularly noticeable just below the conidia peduncle. It does not grow at 37 ° C even under the above conditions.

【0008】形態:菌糸の直径は2.5〜3.5μm
で、無色であり、菌糸には隔壁が認められる。また、菌
糸表面は平滑である。
Morphology: The diameter of the hypha is 2.5 to 3.5 μm
It is colorless and the hyphae have septa. The mycelium surface is smooth.

【0009】ペニシリ:非対称性である。Penicili: Asymmetric.

【0010】メトレ:2〜4本が群生する。Mettle: 2 to 4 grow in groups.

【0011】フィアライド:3〜5本が輪生する。Fear Ride: 3 to 5 rings.

【0012】分生子:約4×3μmの楕円形、滑面、長
い連鎖を形成。
Conidia: An ellipse of about 4 × 3 μm, a smooth surface, and a long chain are formed.

【0013】以上の菌学的性質について、宇田川俊一
[防菌防黴 19巻 第12号 pp657−665
(1991)]を参照した結果、本菌はペニシリウム
クラビフォルメ(Penicillium clavi
forme)に近縁の糸状菌と考えるのが妥当であり、
本菌をペニシリウム属菌M451株(Penicill
ium sp.M451)と命名した。本菌はFERM
P−13798として工業技術院生命工学工業技術研
究所に寄託されている。
Regarding the above-mentioned mycological properties, Shunichi Udagawa [Antibacterial and Antifungal Volume 19 No. 12 pp 657-665]
(1991)], the result showed that this fungus was penicillium.
Claviforme (Penicillium clavi)
It is reasonable to think that it is a filamentous fungus closely related to
This bacterium is a Penicillium sp. Strain M451 (Penicill)
ium sp. It was named M451). This bacterium is FERM
P-13798 has been deposited at the Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Science and Technology.

【0014】上記ペニシリウム属菌M451株より、本
酵素を生産するためには、通常、タマリンド種子キシロ
グルカンを炭素源とし、これに窒素源として、硝酸塩、
アンモニウム塩或いはペプトン、酵母エキスのような無
機または有機の窒素源と少量の金属塩を含む液体または
固体培地を用い、20〜30℃で、4〜10日程度、好
気的に培養される。本酵素は、菌体外に生産される酵素
であるため、液体培地の場合は培養後、濾過或いは遠心
分離した上澄液を、そして固体培養の場合は培養後、水
または適当な無機塩類で抽出した液を、粗酵素液とする
ことができる。粗酵素液中には、従来のエンド型セルラ
ーゼ類似の酵素活性が含まれるため、これを除去する必
要があるが、公知のクロマトグラフィーにより、容易に
共存するエンド型セルラーゼ活性を除去することができ
る。
In order to produce the present enzyme from the above-mentioned Penicillium sp. Strain M451, tamarind seed xyloglucan is usually used as a carbon source, and a nitrogen salt is added as a nitrogen source.
It is aerobically cultivated at 20 to 30 ° C. for about 4 to 10 days using a liquid or solid medium containing an inorganic or organic nitrogen source such as ammonium salt or peptone or yeast extract and a small amount of metal salt. Since this enzyme is an enzyme produced outside the bacterial cells, in the case of a liquid medium, after culturing, a supernatant obtained by filtration or centrifugation is used, and in the case of solid culture, after culturing, water or a suitable inorganic salt is added. The extracted liquid can be used as a crude enzyme liquid. Since the crude enzyme solution contains an enzyme activity similar to conventional endo-type cellulase, it needs to be removed. However, the co-existing endo-type cellulase activity can be easily removed by known chromatography. .

【0015】上記のようにして得られた本酵素(精製
物)は、以下のような性質を有している。
The present enzyme (purified product) obtained as described above has the following properties.

【0016】(1)分子量及び等電点;精製された本酵
素は、分子量が約28,000で、等電点pHは約5.
0である。
(1) Molecular weight and isoelectric point; the purified present enzyme has a molecular weight of about 28,000 and an isoelectric point pH of about 5.
0.

【0017】(2)作用;本酵素は、各種起源のキシロ
グルカン及びキシログルカンのエンド型セルラーゼによ
る部分分解で生ずる重合度12以上のキシログルカン由
来オリゴ糖に作用し、これを特定の場所で分解する。一
方、キシロース側鎖を持たないセルロース等について
は、結晶性セルロースである脱脂綿、微結晶性セルロー
スであるアビセル、及び精製パルプをリン酸処理により
調製した非結晶性セルロースの何れにも全く作用しな
い。また、セルロースの可溶性誘導体であるヒドロキシ
エチルセルロースにも全く作用しない。さらに、陰イオ
ン性の解離基を有する可溶性のセルロース誘導体である
カルボキシメチルセルロースには、ごく僅かに作用する
が、その分解率は1%以下である。上記以外のβ−グル
カン類にも全く作用しない。同様に、セルロースの部分
分解により調製される重合度2〜6の直鎖セロオリゴ糖
にも作用しない。以上のように、本酵素は、キシログル
カンのみを特異的に分解し、セルロースには作用しない
酵素である。
(2) Action: This enzyme acts on xyloglucan of various origins and xyloglucan-derived oligosaccharide having a degree of polymerization of 12 or more generated by partial decomposition of xyloglucan by endo-type cellulase, and decomposes it at a specific place. To do. On the other hand, with regard to cellulose having no xylose side chain, it does not act at all on absorbent cotton which is crystalline cellulose, Avicel which is microcrystalline cellulose, and non-crystalline cellulose prepared by treating purified pulp with phosphoric acid. It also has no effect on hydroxyethyl cellulose, which is a soluble derivative of cellulose. Furthermore, carboxymethylcellulose, which is a soluble cellulose derivative having an anionic dissociative group, acts only slightly, but its decomposition rate is 1% or less. It does not act on β-glucans other than the above at all. Similarly, it does not act on linear cellooligosaccharides having a degree of polymerization of 2 to 6 prepared by partial decomposition of cellulose. As described above, the present enzyme is an enzyme that specifically decomposes only xyloglucan and does not act on cellulose.

【0018】(3)作用pH及び最適作用pH;キシロ
グルカンを分解基質としたときの、本酵素の作用pH範
囲は、45℃で10分間作用させた場合、図1(a)に
示すようにpH3〜6であり、最適作用pHは約5.0
付近に認められた。
(3) Working pH and optimum working pH: When xyloglucan is used as a decomposition substrate, the working pH range of this enzyme is as shown in FIG. 1 (a) when it is allowed to act at 45 ° C. for 10 minutes. pH 3 to 6, optimum working pH is about 5.0
It was found in the vicinity.

【0019】(4)安定pH範囲;本酵素をクエン酸−
リン酸塩緩衝液中で、45℃,3時間放置してその残存
活性からみた安定pH範囲は図1(b)に示すように約
pH5.0〜7.0であった。
(4) Stable pH range; the enzyme is citric acid-
As shown in FIG. 1 (b), the stable pH range was about 5.0 to 7.0 as viewed from its residual activity after leaving it in a phosphate buffer solution at 45 ° C. for 3 hours.

【0020】(5)作用温度範囲及び最適作用温度;キ
シログルカンを分解基質としたときの、本酵素の作用温
度範囲は、pH5.0で10分間作用させた場合、図2
(a)に示すように約55℃まで作用が認められたが、
最適作用温度は50℃であった。
(5) Working temperature range and optimum working temperature: When xyloglucan is used as a decomposition substrate, the working temperature range of this enzyme is as shown in FIG.
As shown in (a), the action was observed up to about 55 ° C,
The optimum working temperature was 50 ° C.

【0021】(6)熱安定性;本酵素を50mM酢酸緩
衝液(pH5.0)のもとで、各温度で10分間加熱処
理した残存活性は図2(b)に示すように50℃までは
殆ど失活せず、55℃で約10%、60℃で約85%が
活性を失った。
(6) Thermostability: The present enzyme was heat-treated in a 50 mM acetate buffer (pH 5.0) at each temperature for 10 minutes, and the residual activity was up to 50 ° C. as shown in FIG. 2 (b). Almost no deactivation, about 10% at 55 ° C and about 85% at 60 ° C lost activity.

【0022】(7)阻害剤;各種金属イオンのうちで、
1mM以上の水銀イオン及び銅イオンにより、本酵素は
強く阻害された。
(7) Inhibitor: Of various metal ions,
This enzyme was strongly inhibited by 1 mM or more of mercury ion and copper ion.

【0023】(8)精製法;本酵素は、培養濾液を限外
濾過により濃縮・脱塩した後、Q−セファロース及びS
−セファロースを用いたカラムクロマトグラフィーによ
り大部分の夾雑タンパク質を吸着除去し、これらカラム
に未吸着の活性画分をさらに陰イオン交換体PBE94
のカラムを用いたイオン交換及び吸着クロマトグラフィ
ーを行い、さらにトヨパールHW50Fカラムによるゲ
ル濾過により、SDS電気泳動的に均一なまで分離精製
することができた。
(8) Purification method: This enzyme was prepared by concentrating and desalting the culture filtrate by ultrafiltration, and then using Q-sepharose and S.
-Most of the contaminating proteins were adsorbed and removed by column chromatography using Sepharose, and the active fractions not adsorbed on these columns were further subjected to anion exchanger PBE94.
By performing ion exchange and adsorption chromatography using the column of No. 3, and further by gel filtration with a Toyopearl HW50F column, it was possible to separate and purify to a uniform SDS electrophoresis.

【0024】(9)活性測定法;本酵素は、キシログル
カンのみを特異的に分解することから、タマリンド種子
より調製したキシログルカンの0.5%水溶液500μ
l(pH5.0)に対して、適量の酵素を添加して全量
を1000μlとし、45℃で10分間反応させ、生成
する還元糖をネルソン−ソモギー法により測定し、活性
を求めた。この条件で、1分間に1μmolのグルコー
スに相当する還元力を生成する酵素量を1単位とした。
(9) Method for measuring activity: This enzyme specifically decomposes only xyloglucan. Therefore, a 0.5% aqueous solution of xyloglucan prepared from tamarind seeds 500 μm
An appropriate amount of enzyme was added to 1 (pH 5.0) to make the total amount 1000 μl, and the mixture was reacted at 45 ° C. for 10 minutes, and the reducing sugar produced was measured by the Nelson-Somogy method to determine the activity. Under this condition, the amount of enzyme that produces a reducing power corresponding to 1 μmol of glucose per minute was defined as 1 unit.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明を図示実施例により詳細に説明
する。
The present invention will be described in detail below with reference to illustrated embodiments.

【0026】実施例1;まず、タマリンド種子キシログ
ルカン1%とペプトン0.8%と硫酸マグネシウム0.
05%とリン酸一カリウム0.2%と酵母エキス0.0
5%とを含む培地(pH6.0)20mlを200ml
容の三角フラスコに入れ、常法により殺菌した後、ペニ
シリウム属菌M451株(FERM P−13798)
を接種し、30℃で6日間通気培養した。その後、濾過
により除菌し、得られた上澄液について前記活性測定法
により活性を測定した結果、培養液1ml当り0.05
単位であった。
Example 1 First, tamarind seed xyloglucan 1%, peptone 0.8% and magnesium sulfate 0.
05%, monopotassium phosphate 0.2%, yeast extract 0.0
200 ml of 20 ml of medium (pH 6.0) containing 5%
Put in a Erlenmeyer flask and sterilize by a conventional method, and then Penicillium sp. Strain M451 (FERM P-13798)
Was inoculated and aerobically cultured at 30 ° C. for 6 days. Then, the bacteria were removed by filtration, and the activity of the resulting supernatant was measured by the above-mentioned activity measuring method.
Units.

【0027】実施例2;前記実施例1と同様な組成の培
養液4000mlを調製し、ペニシリウム属菌M451
株を接種して同様に培養し、培養濾液を得た。培養液中
の全酵素活性は200単位であった。培養濾液を限外濾
過により濃縮・脱塩した後、Q−セファロース及びS−
セファロースを用いたカラムクロマトグラフィーにより
大部分の夾雑タンパク質を吸着除去し、これらカラムに
未吸着の活性画分をさらに陰イオン交換体PBE94の
カラムを用いたイオン交換及び吸着クロマトグラフィー
を行い、さらにトヨパールHW50Fカラムによるゲル
濾過により精製した。精製酵素はSDS−電気泳動的に
均一であり、活性の収率は培養濾液に対して12%であ
った。また、精製酵素タンパク質1mg当たりの活性
は、24.1単位であった。
Example 2; 4000 ml of a culture solution having the same composition as in Example 1 was prepared, and Penicillium sp.
The strain was inoculated and cultured in the same manner to obtain a culture filtrate. The total enzyme activity in the culture was 200 units. The culture filtrate was concentrated and desalted by ultrafiltration, followed by Q-sepharose and S-
Most of the contaminating proteins were adsorbed and removed by column chromatography using Sepharose, and the active fractions not adsorbed on these columns were further subjected to ion exchange and adsorption chromatography using a column of anion exchanger PBE94. Purified by gel filtration on a HW50F column. The purified enzyme was SDS-electrophoretically uniform, and the yield of activity was 12% based on the culture filtrate. The activity per mg of the purified enzyme protein was 24.1 units.

【0028】実施例3;前記実施例2で得られた本精製
酵素0.1単位を、0.5%タマリンド種子キシログル
カン、0.5%カルボキシメチルセルロース、0.5%
ヒドロキシエチルセルロースに対してpH5.0,45
℃で作用させ、経時的に一部を採取し、分解作用により
生じた直接還元糖をネルソン−ソモギー法で、また全糖
をフェノール−硫酸法で測定して分解率を求めた。その
結果、図3に示すように本精製酵素はタマリンド種子キ
シログルカン(XG)のみを速やかに分解し、他の可溶
性セルロース誘導体であるカルボキシメチルセルロース
(CMC)或いはヒドロキシエチルセルロース(HE
C)を殆ど或いは全く分解しなかった。
Example 3; 0.1 unit of the purified enzyme obtained in Example 2 was added to 0.5% tamarind seed xyloglucan, 0.5% carboxymethyl cellulose, 0.5%
PH 5.0, 45 for hydroxyethyl cellulose
The decomposition rate was calculated by measuring the direct reducing sugars produced by the decomposition action by the Nelson-Somogy method and the total sugars by the phenol-sulfuric acid method by allowing them to act at 0 ° C. and collecting a part thereof with time. As a result, as shown in FIG. 3, the purified enzyme rapidly decomposes only tamarind seed xyloglucan (XG), and other soluble cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose (CMC) or hydroxyethyl cellulose (HE).
Little or no decomposition of C).

【0029】実施例4;前記実施例2で得られた本精製
酵素0.1単位を、表1に示す各種起源のキシログルカ
ン、セルロース類、各種多糖類に実施例3と同様に作用
させ、18時間反応させた後、同様に分解率を測定し
た。その結果、本酵素は、キシログルカンのみを特異的
に分解し、セルロースや他の多糖類に殆ど或いは全く作
用しないことが示された。
Example 4; 0.1 unit of the purified enzyme obtained in Example 2 was applied to xyloglucan of various origins, celluloses and various polysaccharides shown in Table 1 in the same manner as in Example 3, After reacting for 18 hours, the decomposition rate was measured in the same manner. As a result, it was shown that this enzyme specifically decomposes only xyloglucan and has little or no effect on cellulose and other polysaccharides.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】実施例5;前記実施例2で得られた本精製
酵素0.1単位を、表2に示す構造を有する各種キシロ
グルカン、セルロース関連オリゴ糖の0.8%溶液に実
施例3と同様に作用させ、18時間反応させた後、分解
産物をリクロソルブNH2 カラムを用いた高速液体クロ
マトグラフィーで分析した。加えた基質が完全に消失し
たものを分解率100%として分解率を測定した結果、
表2に示すように直鎖セロオリゴ糖やキシログルカンの
エンド型セルラーゼによる完全分解物である重合度7〜
9のオリゴ糖には全く作用せず、エンド型セルラーゼに
よるタマリンド種子キシログルカンの限定分解より得ら
れた重合度14、18の高級ヘテロオリゴ糖のみに作用
した。
Example 5: 0.1 unit of the purified enzyme obtained in Example 2 was added to Example 3 in 0.8% solutions of various xyloglucans and cellulose-related oligosaccharides having the structures shown in Table 2. After the same action and reaction for 18 hours, the decomposition products were analyzed by high performance liquid chromatography using a lychrosolv NH 2 column. As a result of measuring the decomposition rate with the added substrate completely disappeared as the decomposition rate of 100%,
As shown in Table 2, a polymerization degree of 7 to 7, which is a complete degradation product of linear cellooligosaccharide or xyloglucan by endo-type cellulase
It did not act on oligosaccharides of No. 9 at all, but acted only on higher heterooligosaccharides of polymerization degrees of 14 and 18 obtained by limited decomposition of tamarind seed xyloglucan by endo-type cellulase.

【0032】従来知られているエンド型セルラーゼは、
直鎖セロオリゴ糖を分解するのに対して、本酵素はこれ
らに作用しない点で既知エンド型セルラーゼとは明らか
に異なるものである。また、キシログルカンオリゴ1
4、18糖は、既知エンド型セルラーゼにより、それぞ
れオリゴ7糖及び9糖に分解されることが知られている
が、本酵素によるこれらオリゴ糖の分解産物も、既知エ
ンド型セルラーゼの分解産物と同様であった。したがっ
て、本酵素のキシログルカンの切断部位は、キシロース
側鎖を持たないグルコース残基の還元末端側であった。
しかし、直鎖セロヘキサオースに作用せず、キシログル
カンオリゴ14糖に作用することは、本酵素の基質認識
に、キシロース側鎖が重要であることを強く示唆してい
た。この結果は、本酵素が従来知られているエンド型セ
ルラーゼとは全く異なる基質特異性を持つ酵素であるこ
とを示すものであった。
The conventionally known endo-type cellulase is
In contrast to the degradation of linear cellooligosaccharides, this enzyme is distinct from known endo-type cellulases in that it does not act on them. In addition, xyloglucan oligo 1
It is known that 4, 18 saccharides are decomposed into oligo 7-sugar and 9-sugar by known endo-type cellulases, respectively, and the degradation products of these oligosaccharides by this enzyme are also known as the degradation products of known endo-type cellulases. It was similar. Therefore, the cleavage site of this enzyme for xyloglucan was on the reducing end side of the glucose residue having no xylose side chain.
However, the fact that it does not act on linear cellohexaose but acts on xyloglucan oligo-14 sugar strongly suggested that the xylose side chain is important for the substrate recognition of this enzyme. This result showed that this enzyme has an entirely different substrate specificity from the conventionally known endo-type cellulase.

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】実施例6;前記実施例2で得られた本精製
酵素0.1単位を、実施例5で用いた重合度14の高級
ヘテロオリゴ糖に、イソプリメベロース生成酵素を限定
的に作用させて調製した。重合後8〜14の表3に示す
構造を有する各種オリゴ糖に実施例5と同様に作用さ
せ、同様に分解率を測定した。その結果、本酵素は、基
質切断部位の非還元末端側に少なくとも二つのイソプリ
メベロース(キシロシルα−1,6−グルコース)単位
が必要であり、それより短い基質には作用しないことが
示された。一方、既知のエンド型セルラーゼは表3中に
示した構造を有するオリゴ糖の全てを分解できることが
知られており、この結果からも本酵素が従来のエンド型
セルラーゼとは全く異なる基質特異性を有するものであ
ることが示された。
Example 6; 0.1 unit of the purified enzyme obtained in the above Example 2 was added to the higher heterooligosaccharide having a degree of polymerization of 14 used in Example 5 to limit the action of the isoprimeverose-forming enzyme. Was prepared. After polymerization, various oligosaccharides having the structures shown in Table 3 of 8 to 14 were allowed to act in the same manner as in Example 5, and the decomposition rate was measured in the same manner. As a result, this enzyme requires at least two isopimeverose (xylosyl α-1,6-glucose) units on the non-reducing end side of the substrate cleavage site, and it is shown that it does not act on substrates shorter than that. Was done. On the other hand, known endo-cellulase is known to be able to degrade all oligosaccharides having the structures shown in Table 3, and the results also show that the enzyme has a substrate specificity completely different from that of conventional endo-cellulase. It was shown to have.

【0035】[0035]

【表3】 [Table 3]

【0036】以上本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明は前記した実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りど
のようにでも実施することができる。
The present invention has been described above based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be carried out in any manner as long as the configuration described in the claims is not changed. You can

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように本発明は特殊な技術
や装置を用いることなく、セルロース類に全く、或いは
殆ど作用しない新規なキシログルカン分解酵素を提供す
るものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention provides a novel xyloglucan-degrading enzyme that does not act on cellulose at all or hardly acts without using any special technique or device.

【0038】そして、得られた本酵素は、セルロースと
キシログルカンの植物一次細胞壁における関係の解明
や、キシログルカンの構造解明のための強力な酵素試薬
として利用することができる。
The obtained enzyme can be used as a powerful enzyme reagent for elucidating the relationship between cellulose and xyloglucan in the primary cell wall of plants and for elucidating the structure of xyloglucan.

【0039】また、セルロースに全く作用せず、セルロ
ースの周囲に存在すると考えられているキシログルカン
を分解、除去できるので、より精製度の高いパルプを製
造できることも見込まれる。
Further, since it does not act on cellulose at all and can decompose and remove xyloglucan, which is considered to exist around cellulose, it is expected that pulp with a higher degree of purification can be produced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のキシログルカン分解酵素の45℃にお
ける最適作用pH(a)、pH安定範囲(b)を示すグ
ラフである。
FIG. 1 is a graph showing the optimum action pH (a) and pH stable range (b) of the xyloglucan-degrading enzyme of the present invention at 45 ° C.

【図2】本発明のキシログルカン分解酵素のの酢酸緩衝
液(pH5.0)中での最適作用温度(a)、及び熱安
定性(b)を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the optimum action temperature (a) and thermal stability (b) of the xyloglucan-degrading enzyme of the present invention in an acetate buffer (pH 5.0).

【図3】本発明のキシログルカン分解酵素によるキシロ
グルカン(XG)、カルボキシメチルセルロース(CM
C)及びヒドロキシエチルセルロース(HEC)の分解
の経時変化を示すグラフである。
FIG. 3 shows xyloglucan (XG) and carboxymethyl cellulose (CM) produced by the xyloglucan-degrading enzyme of the present invention.
It is a graph which shows the time-dependent change of the decomposition of C) and hydroxyethyl cellulose (HEC).

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ペニシリウム属菌M451株(FERM
P−13798)を培養し、得られる粗酵素液からク
ロマトグラフィー等により共存するエンド型セルラーゼ
類似の酵素活性を除去するようにしたことを特徴とする
キシログルカン分解酵素の製造法。
1. A Penicillium strain M451 strain (FERM
P-13798) is cultivated, and the coexisting endo-cellulase-like enzyme activity is removed from the resulting crude enzyme solution by chromatography or the like, thereby producing a xyloglucan-degrading enzyme.
【請求項2】 以下の理化学的性質を有するキシログル
カン分解酵素。 (1)基質特異性: キシログルカンのみを特異的に加水分解し、セルロース
は分解しない。 (2)至適pH及び安定pH範囲: 至適pHは、キシログルカンを基質とした場合pH5.
0である。 安定pH範囲はpH5.0〜7.0である。 (3)作用適温の範囲: 30℃〜55℃の範囲である。 (4)分子量 分子量は約28,000である。
2. A xylogle having the following physicochemical properties:
Can-degrading enzyme. (1) Substrate specificity: Only xyloglucan is specifically hydrolyzed to give cellulose.
Does not decompose. (2) Optimum pH and stable pH range: The optimum pH is pH 5 when xyloglucan is used as a substrate.
It is 0. The stable pH range is pH 5.0 to 7.0. (3) Optimum temperature range of action: It is in the range of 30 ° C to 55 ° C. (4) Molecular weight The molecular weight is about 28,000.
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