JPH09297A - Determination of activity of cellulose hydrolase - Google Patents
Determination of activity of cellulose hydrolaseInfo
- Publication number
- JPH09297A JPH09297A JP18107795A JP18107795A JPH09297A JP H09297 A JPH09297 A JP H09297A JP 18107795 A JP18107795 A JP 18107795A JP 18107795 A JP18107795 A JP 18107795A JP H09297 A JPH09297 A JP H09297A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cellulose
- activity
- cellobiose dehydrogenase
- reaction
- cellulase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 101
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 58
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 53
- 108010052085 cellobiose-quinone oxidoreductase Proteins 0.000 claims abstract description 51
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- FYGDTMLNYKFZSV-ZWSAEMDYSA-N cellotriose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@@H](O[C@@H]2[C@H](OC(O)[C@H](O)[C@H]2O)CO)[C@H](O)[C@H]1O FYGDTMLNYKFZSV-ZWSAEMDYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 150000003278 haem Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 50
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 9
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 6
- 241000222385 Phanerochaete Species 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 241001363490 Monilia Species 0.000 claims description 3
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 3
- 241000123326 Fomes Species 0.000 claims description 2
- 241000222393 Phanerochaete chrysosporium Species 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 79
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 description 74
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 description 71
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 23
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 23
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 23
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 description 23
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 23
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 19
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 16
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 15
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 15
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 14
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 9
- 108010052832 Cytochromes Proteins 0.000 description 8
- 102000018832 Cytochromes Human genes 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 108010075031 Cytochromes c Proteins 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- -1 cellulose (β-1 Chemical class 0.000 description 7
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 102100030497 Cytochrome c Human genes 0.000 description 6
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 6
- 239000007974 sodium acetate buffer Substances 0.000 description 6
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 5
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 5
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 5
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 5
- 241000123346 Chrysosporium Species 0.000 description 4
- 101710112457 Exoglucanase Proteins 0.000 description 4
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 4
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 4
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 4
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 4
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 238000004435 EPR spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 3
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 3
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 3
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 description 2
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 description 2
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N [(2s,3r,4s,5r,6r)-2-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-trinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-3,5-dinitrooxy-6-(nitrooxymethyl)oxan-4-yl] nitrate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O1)O[N+]([O-])=O)CO[N+](=O)[O-])[C@@H]1[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O[C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 150000005215 alkyl ethers Chemical class 0.000 description 2
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 2
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 description 2
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 description 2
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(i) oxide Chemical compound [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 2
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 2
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 2
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 2
- 239000012280 lithium aluminium hydride Substances 0.000 description 2
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 2
- 238000001225 nuclear magnetic resonance method Methods 0.000 description 2
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 239000012064 sodium phosphate buffer Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N (2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dimethoxy-2-(methoxymethyl)-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-trimethoxy-6-(methoxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6r)-4,5,6-trimethoxy-2-(methoxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxane Chemical compound CO[C@@H]1[C@@H](OC)[C@H](OC)[C@@H](COC)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](OC)[C@@H](OC)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](OC)[C@H](OC)O[C@@H]2COC)OC)O[C@@H]1COC LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N 0.000 description 1
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 1,4-benzoquinone Chemical compound O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXJGSNRAQWDDJT-UHFFFAOYSA-N 1-acetyl-5-bromo-2h-indol-3-one Chemical compound BrC1=CC=C2N(C(=O)C)CC(=O)C2=C1 KXJGSNRAQWDDJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000022 2-aminoethyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])N([H])[H] 0.000 description 1
- WDMUXYQIMRDWRC-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-3,4-dinitrobenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C([N+]([O-])=O)=C1O WDMUXYQIMRDWRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000094 2-phenylethyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- BMUDPLZKKRQECS-UHFFFAOYSA-K 3-[18-(2-carboxyethyl)-8,13-bis(ethenyl)-3,7,12,17-tetramethylporphyrin-21,24-diid-2-yl]propanoic acid iron(3+) hydroxide Chemical compound [OH-].[Fe+3].[N-]1C2=C(C)C(CCC(O)=O)=C1C=C([N-]1)C(CCC(O)=O)=C(C)C1=CC(C(C)=C1C=C)=NC1=CC(C(C)=C1C=C)=NC1=C2 BMUDPLZKKRQECS-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- WFVBWSTZNVJEAY-UHFFFAOYSA-L 3-[8,13-bis[1-[2-amino-3-(methylamino)-3-oxopropyl]sulfanylethyl]-18-(2-carboxyethyl)-3,7,12,17-tetramethylporphyrin-21,24-diid-2-yl]propanoic acid;iron(2+) Chemical compound [Fe+2].[N-]1C(C=C2C(=C(CCC(O)=O)C(C=C3C(=C(C)C(=C4)[N-]3)CCC(O)=O)=N2)C)=C(C)C(C(C)SCC(N)C(=O)NC)=C1C=C1C(C)=C(C(C)SCC(N)C(=O)NC)C4=N1 WFVBWSTZNVJEAY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100035882 Catalase Human genes 0.000 description 1
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 description 1
- BNABBHGYYMZMOA-IIXPINMKSA-N Celloheptaose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@@H](O[C@@H]3[C@H](O[C@@H](O[C@@H]4[C@H](O[C@@H](O[C@@H]5[C@H](O[C@@H](O[C@@H]6[C@H](O[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]6O)CO)[C@H](O)[C@H]5O)CO)[C@H](O)[C@H]4O)CO)[C@H](O)[C@H]3O)CO)[C@H](O)[C@H]2O)CO)[C@H](O)[C@H]1O BNABBHGYYMZMOA-IIXPINMKSA-N 0.000 description 1
- DQEFEBPAPFSJLV-UHFFFAOYSA-N Cellulose propionate Chemical compound CCC(=O)OCC1OC(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C1OC1C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(COC(=O)CC)O1 DQEFEBPAPFSJLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010075027 Cytochromes a Proteins 0.000 description 1
- 108010007528 Cytochromes c1 Proteins 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-CUHNMECISA-N D-Cellobiose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-CUHNMECISA-N 0.000 description 1
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 108020005199 Dehydrogenases Proteins 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000008015 Hemeproteins Human genes 0.000 description 1
- 108010089792 Hemeproteins Proteins 0.000 description 1
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 1
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000012448 Lithium borohydride Substances 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000237852 Mollusca Species 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010062374 Myoglobin Proteins 0.000 description 1
- 102100030856 Myoglobin Human genes 0.000 description 1
- 102000003992 Peroxidases Human genes 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000008351 acetate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- LUEWUZLMQUOBSB-ZLBHSGTGSA-N alpha-maltotetraose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@H](O[C@@H]3[C@H](O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]3O)CO)[C@H](O)[C@H]2O)CO)[C@H](O)[C@H]1O LUEWUZLMQUOBSB-ZLBHSGTGSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical class N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000007640 basal medium Substances 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- OCIBBXPLUVYKCH-FYTDUCIRSA-N beta-D-cellohexaose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@@H](O[C@@H]3[C@H](O[C@@H](O[C@@H]4[C@H](O[C@@H](O[C@@H]5[C@H](O[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]5O)CO)[C@H](O)[C@H]4O)CO)[C@H](O)[C@H]3O)CO)[C@H](O)[C@H]2O)CO)[C@H](O)[C@H]1O OCIBBXPLUVYKCH-FYTDUCIRSA-N 0.000 description 1
- 108010047754 beta-Glucosidase Proteins 0.000 description 1
- 102000006995 beta-Glucosidase Human genes 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 229920003064 carboxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 108010085318 carboxymethylcellulase Proteins 0.000 description 1
- 125000001547 cellobiose group Chemical group 0.000 description 1
- RUJILUJOOCOSRO-UNLXIWHUSA-N cellooctaose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@@H](O[C@@H]3[C@H](O[C@@H](O[C@@H]4[C@H](O[C@@H](O[C@@H]5[C@H](O[C@@H](O[C@@H]6[C@H](O[C@@H](O[C@@H]7[C@H](O[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]7O)CO)[C@H](O)[C@H]6O)CO)[C@H](O)[C@H]5O)CO)[C@H](O)[C@H]4O)CO)[C@H](O)[C@H]3O)CO)[C@H](O)[C@H]2O)CO)[C@H](O)[C@H]1O RUJILUJOOCOSRO-UNLXIWHUSA-N 0.000 description 1
- OCIBBXPLUVYKCH-UHFFFAOYSA-N cellopentanose Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OC1C(CO)OC(OC2C(OC(OC3C(OC(OC4C(OC(OC5C(OC(O)C(O)C5O)CO)C(O)C4O)CO)C(O)C3O)CO)C(O)C2O)CO)C(O)C1O OCIBBXPLUVYKCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FTNIPWXXIGNQQF-XHCCAYEESA-N cellopentaose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@@H](O[C@@H]3[C@H](O[C@@H](O[C@@H]4[C@H](OC(O)[C@H](O)[C@H]4O)CO)[C@H](O)[C@H]3O)CO)[C@H](O)[C@H]2O)CO)[C@H](O)[C@H]1O FTNIPWXXIGNQQF-XHCCAYEESA-N 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 229920006217 cellulose acetate butyrate Polymers 0.000 description 1
- 229920001727 cellulose butyrate Polymers 0.000 description 1
- 229920006218 cellulose propionate Polymers 0.000 description 1
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000002761 deinking Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010944 ethyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000012921 fluorescence analysis Methods 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 229940109738 hematin Drugs 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- WWDVNHHGXKIDDD-UHFFFAOYSA-N lambda1-arsanylsodium Chemical compound [Na].[As] WWDVNHHGXKIDDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920003087 methylethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 1
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 108040007629 peroxidase activity proteins Proteins 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 238000003918 potentiometric titration Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 150000004053 quinones Chemical class 0.000 description 1
- 239000002824 redox indicator Substances 0.000 description 1
- 238000005185 salting out Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- BEOOHQFXGBMRKU-UHFFFAOYSA-N sodium cyanoborohydride Chemical compound [Na+].[B-]C#N BEOOHQFXGBMRKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002221 trityl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1C([*])(C1=C(C(=C(C(=C1[H])[H])[H])[H])[H])C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、セルロース又はその誘
導体を分解するセルロース加水分解酵素(セルラーゼ)
の活性を測定する方法、この測定方法に有用な活性測定
用キットに関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a cellulose hydrolase (cellulase) which decomposes cellulose or its derivatives.
The present invention relates to a method for measuring the activity of Escherichia coli, and an activity measuring kit useful for this method.
【0002】[0002]
【従来の技術】セルラーゼは、β−1,4−グルカン
(セルロース)又はその誘導体のβ−1,4−グルコピ
ラノシル結合を加水分解する酵素であり、高等植物、菌
類、細菌などの微生物、軟体動物などに広く分布してい
る。セルラーゼは、セルロース主鎖のβ−1,4−グル
コピラノシル結合をエンド型に加水分解する、いわゆる
エンドグルカナーゼ(CMCアーゼ)と、セルロース主
鎖のうち非還元性末端側から主にセロビオース残基を切
り取る、いわゆるエキソグルカナーゼ(アビセラーゼ)
とに大別されることが知られている。そして、これらの
加水分解酵素がセルロース又はその誘導体に協奏的に作
用することによりセルロース基質が低分子量化し、さら
にβ−グルコシダーゼが関与することにより、セルロー
ス基質が分解するとされている。Cellulase is an enzyme that hydrolyzes the β-1,4-glucopyranosyl bond of β-1,4-glucan (cellulose) or its derivatives. It is a microorganism such as higher plants, fungi, bacteria, or molluscs. It is widely distributed in Japan. Cellulase is a so-called endoglucanase (CMCase) that hydrolyzes a β-1,4-glucopyranosyl bond of a cellulose main chain to an endo type, and mainly cuts out a cellobiose residue from the non-reducing end side of the cellulose main chain. , So-called exoglucanase (avicellase)
It is known to be roughly divided into. It is said that these hydrolases act cooperatively on cellulose or a derivative thereof to lower the molecular weight of the cellulose substrate, and further involve β-glucosidase to decompose the cellulose substrate.
【0003】セルラーゼを利用してセルロースをグルコ
ースへ変換する方法には、以前から強い関心が持たれて
いる。更に最近では、セルラーゼの用途は、家庭用洗剤
への添加、繊維などのセルロース系高分子材料の表面処
理による改質、古紙からの脱インク処理、食品の加工処
理など、極めて多面的に検討されている。このように、
セルロース加水分解酵素は、セルロース又はその誘導体
に関する化学工業などにおいて重要な酵素のひとつであ
る。There has been a strong interest in the method of converting cellulose to glucose by utilizing cellulase. More recently, the use of cellulase has been studied in a very multifaceted manner, such as addition to household detergents, modification by surface treatment of cellulosic polymeric materials such as fibers, deinking treatment from waste paper, and food processing. ing. in this way,
Cellulose hydrolase is one of the important enzymes in the chemical industry regarding cellulose or its derivatives.
【0004】セルロース加水分解酵素の活性を測定する
方法については、例えば、セルロース粉末の懸濁液の濁
度の減少を利用する方法、カルボキシメチルセルロース
(CMC)の高粘度水溶液の粘度の低下を利用する方
法、セルロースなどから生成する還元性末端基を利用す
る活性測定方法などが提案されている。Regarding the method for measuring the activity of cellulose hydrolase, for example, a method utilizing the reduction of the turbidity of a suspension of cellulose powder and a reduction of the viscosity of a highly viscous aqueous solution of carboxymethyl cellulose (CMC) are utilized. A method, an activity measuring method using a reducing terminal group generated from cellulose, etc. have been proposed.
【0005】これらの測定方法のうち、還元性末端基の
量の変化を測定する方法、すなわち、セルロース基質を
セルラーゼで一定時間(通常、数十分〜数時間)処理す
ることにより可溶性セロオリゴ糖を生成させ、セロオリ
ゴ糖の生成に伴う還元性末端基の増加量を化学的に定量
することにより、セルラーゼの酵素活性として評価する
方法が広く利用されている。例えば、一般的に行なわれ
るネルソン−ソモギ(Nelson-Somogyi)法では、セルラ
ーゼによりセルロースなどを一定時間加水分解し、アル
カリ性水溶液中、加熱することにより、生成物の還元性
末端基により二価のCu2+を還元させて酸化銅(I)
の沈澱を生成させ、ネルソン(Nelson)試薬(モリブデ
ン酸アンモニウム、ヒ素ナトリウム、硫酸、水)を添加
して溶解して、Cu+によりモリブデン酸アンモニウム
を還元させ、モリブデンブルーの青色を呈させる。そし
て、前記呈色に伴う吸光度変化を分光光度計で測定する
ことにより、還元性末端基の生成量、さらにはセルロー
ス加水分解酵素の活性を評価している。Among these measuring methods, a method of measuring a change in the amount of reducing end groups, that is, a soluble cellooligosaccharide is obtained by treating a cellulose substrate with cellulase for a certain period of time (usually several tens of minutes to several hours). A method for evaluating the enzymatic activity of cellulase by producing it and chemically quantifying the increased amount of the reducing end group accompanying the production of cellooligosaccharide is widely used. For example, in the generally performed Nelson-Somogyi method, cellulose or the like is hydrolyzed by a cellulase for a certain period of time, and heated in an alkaline aqueous solution, so that the reducing end group of the product causes divalent Cu. 2+ is reduced to copper (I) oxide
Of Nelson's reagent (ammonium molybdate, sodium arsenic, sulfuric acid, water) is added and dissolved, and ammonium molybdate is reduced by Cu + to give a blue color of molybdenum blue. Then, by measuring the change in absorbance with coloration with a spectrophotometer, the amount of reducing terminal groups produced, and further the activity of the cellulose hydrolase is evaluated.
【0006】しかし、ネルソン−ソモギ法による測定限
界は100μMグルコース当量程度であり、ジニトロサ
リチル酸(dinitrosalicylic acid)で処理するいわゆ
るDNS法に至っては測定限界が500μMグルコース
当量程度であるとされている。従って、これら測定法で
は、セルロース加水分解酵素の活性を高感度で検出し、
高い精度で評価することが困難である。また、加水分解
により生成する還元性末端基の量を測定する従来の方法
では、多数の工程を含むため、操作が煩雑であり、測定
効率が低い。However, the measurement limit by the Nelson-Somogi method is about 100 μM glucose equivalent, and it is said that the so-called DNS method of treating with dinitrosalicylic acid has a measurement limit of about 500 μM glucose equivalent. Therefore, in these measurement methods, the activity of cellulose hydrolase is detected with high sensitivity,
It is difficult to evaluate with high accuracy. In addition, the conventional method for measuring the amount of reducing terminal groups produced by hydrolysis involves a large number of steps, so the operation is complicated and the measurement efficiency is low.
【0007】さらには、酵素反応を連続的に追跡できな
いため、酵素の反応特性を知る上で重要な情報となる反
応初期の反応速度の解析などが困難であり、酵素の特性
を正確に評価することができない。Furthermore, since the enzyme reaction cannot be continuously tracked, it is difficult to analyze the reaction rate in the initial stage of the reaction, which is important information for knowing the reaction characteristic of the enzyme, and the characteristic of the enzyme can be accurately evaluated. I can't.
【0008】一方、セルラーゼの種類によって基質特異
性が異なるため、セルロース基質の種類によっては、セ
ルラーゼの活性を測定できない場合がある。一般に、エ
キソグルカナーゼは基質特異性が高く、水溶性セルロー
ス誘導体であるカルボキシメチルセルロースを基質とし
て利用することが困難である。これに対して、エンドグ
ルカナーゼは、セルロースの結晶領域に対する活性が非
常に低いため、例えば、高結晶性セルロースである「ア
ビセル」を基質として用いることができない。なお、エ
キソグルカナーゼは「アビセル」を基質として用いるこ
とができるとされているものの、「アビセル」に対する
酵素活性が低いため、活性測定に数時間を要する場合が
ある。そのため、効率よく酵素活性を測定することがで
きない。On the other hand, since the substrate specificity varies depending on the type of cellulase, the cellulase activity may not be measured depending on the type of cellulose substrate. In general, exoglucanase has high substrate specificity, and it is difficult to use carboxymethylcellulose, which is a water-soluble cellulose derivative, as a substrate. On the other hand, since endoglucanase has a very low activity on the crystalline region of cellulose, for example, “Avicel” which is highly crystalline cellulose cannot be used as a substrate. Although exoglucanase is said to be able to use "Avicel" as a substrate, its activity for "Avicel" is low, and therefore it may take several hours to measure the activity. Therefore, the enzyme activity cannot be measured efficiently.
【0009】このように、従来の方法では、セルラーゼ
の酵素活性を高い感度で検出したり、セルラーゼによる
酵素反応を連続的に追跡して酵素の反応特性を解析する
ことが困難である。そのため、セルラーゼによりセルロ
ース又はその誘導体を表面改質しても、酵素処理による
効果と、測定された酵素活性との間に必ずしも相関が認
められない場合がある。さらに、従来は見落とされてい
た微弱な酵素活性が、より重要な機能を有している可能
性もある。As described above, it is difficult for the conventional methods to detect the enzymatic activity of cellulase with high sensitivity or to continuously analyze the enzymatic reaction by cellulase to analyze the reaction characteristics of the enzyme. Therefore, even if the surface of cellulose or its derivative is modified with cellulase, there is a case where the correlation between the effect of the enzyme treatment and the measured enzyme activity is not always recognized. Furthermore, a weak enzyme activity that has been overlooked in the past may have a more important function.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、微少であってもセルロース加水分解酵素の活性を高
い精度で測定できる方法およびそのための測定キットを
提供することにある。本発明の他の目的は、セルラーゼ
の基質特異性を低減でき、セルロース加水分解酵素の活
性を効率よく測定できる方法およびそのための測定キッ
トを提供することにある。本発明のさらに他の目的は、
セルロース加水分解酵素の活性を高感度で測定できる方
法およびそのための測定キットを提供することにある。
本発明の別の目的は、セルロース加水分解酵素による反
応過程を連続的に追跡できる方法およびそのための測定
キットを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is, therefore, an object of the present invention to provide a method capable of measuring the activity of a cellulose hydrolase with high accuracy even if the amount is minute, and a measuring kit therefor. Another object of the present invention is to provide a method capable of reducing the substrate specificity of cellulase and efficiently measuring the activity of cellulose hydrolase, and a measurement kit therefor. Still another object of the present invention is to provide
It is an object of the present invention to provide a method capable of measuring the activity of cellulose hydrolase with high sensitivity and a measurement kit therefor.
Another object of the present invention is to provide a method capable of continuously tracking a reaction process by a cellulose hydrolase and a measurement kit therefor.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため鋭意検討した結果、セロビオース脱水素
酵素の酸化還元反応を利用すると、セルラーゼの作用に
よりセルロース基質(セルロース又はその誘導体)から
新たに生成した還元性末端基の量を、セルラーゼの酵素
活性として高感度に検出して定量できることを見いだ
し、本発明を完成した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted extensive studies to achieve the above-mentioned object, and as a result, when the redox reaction of cellobiose dehydrogenase was used, the cellulose substrate (cellulose or its derivative) was produced by the action of cellulase. The present inventors have found that the amount of newly produced reducing end group can be detected and quantified with high sensitivity as the enzyme activity of cellulase, and the present invention has been completed.
【0012】すなわち、本発明の方法では、セルロース
加水分解酵素の作用によりセルロース基質から生成した
還元性基とセロビオース脱水素酵素との反応に伴って生
じる変化を検出することにより、セルロース加水分解酵
素の活性を測定する。この方法において、セルラーゼの
反応によって生成したセロオリゴ糖とセロビオース脱水
素酵素との酸化還元反応に伴って生じる変化は、反応系
に存在する電子受容体の分光学的変化として検出しても
よい。前記の方法で検出された測定データは、セルラー
ゼの活性の指標とすることができる。本発明は、前記セ
ルロース基質、セロビオース脱水素酵素および電子受容
体で構成された活性測定用のキットも提供する。以下
に、本発明を詳細に説明する。That is, in the method of the present invention, by detecting the change caused by the reaction between the reducing group produced from the cellulose substrate by the action of the cellulose hydrolase and the cellobiose dehydrogenase, the activity of the cellulose hydrolase is detected. Measure activity. In this method, the change that accompanies the redox reaction between the cellooligosaccharide produced by the cellulase reaction and cellobiose dehydrogenase may be detected as a spectroscopic change in the electron acceptor present in the reaction system. The measurement data detected by the above method can be used as an index of cellulase activity. The present invention also provides a kit for activity measurement, which comprises the cellulose substrate, cellobiose dehydrogenase and an electron acceptor. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【0013】セルロース基質としては、グルコースがβ
−1,4−グルコシド結合した種々の化合物、例えば、
セルロース(β−1,4−グルカン)などの多糖類、小
糖類及びそれらの誘導体などが挙げられる。小糖類の平
均分子量は、通常、10,000以下である。前記誘導
体には、例えば、セルロース又はグルコース単位の水酸
基の一部又は全部がエステル化されたエステル類、セル
ロース又はグルコース単位の水酸基の一部又は全部がエ
ーテル化されたエーテル類などが含まれる。As the cellulose substrate, glucose is β
Various compounds having -1,4-glucoside bonds, for example,
Examples thereof include polysaccharides such as cellulose (β-1,4-glucan), small sugars and their derivatives. The average molecular weight of the small sugar is usually 10,000 or less. The derivatives include, for example, esters in which part or all of the hydroxyl groups of cellulose or glucose units are esterified, ethers in which part or all of the hydroxyl groups of cellulose or glucose units are etherified, and the like.
【0014】セルロースエステル類としては、例えば、
酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロ
ースなどのC1-4 有機酸とのエステル、ニトロセルロー
ス、硫酸セルロースなどの無機酸エステル、酢酸酪酸セ
ルロース、硝酸酢酸セルロースなどの混酸エステルなど
が例示できる。前記小糖類のエステル類には、上記セル
ロースエステルに対応するエステル類が含まれる。Examples of cellulose esters include, for example,
Examples thereof include esters with C 1-4 organic acids such as cellulose acetate, cellulose propionate and cellulose butyrate, inorganic acid esters such as nitrocellulose and cellulose sulfate, mixed acid esters such as cellulose acetate butyrate and cellulose nitrate acetate. The esters of small sugars include esters corresponding to the above cellulose esters.
【0015】セルロースエーテル類としては、例えば、
メチルセルロース、エチルセルロースなどのアルキルエ
ーテル類、ベンジルセルロース、フェネチルセルロー
ス、トリチルセルロースなどのアラルキルエーテル類、
シアノエチルセルロース、カルボキシメチルセルロー
ス、カルボキシエチルセルロース、アミノエチルセルロ
ース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピ
ルセルロースなどの置換基(シアノ基、カルボキシル
基、アミノ基、ヒドロキシル基など)を有してもよいア
ルキルエーテル類などが挙げられる。前記小糖類のエー
テル類には、上記セルロースエーテルに対応するエーテ
ル類が含まれる。Examples of cellulose ethers include:
Alkyl ethers such as methyl cellulose and ethyl cellulose, aralkyl ethers such as benzyl cellulose, phenethyl cellulose and trityl cellulose,
Examples thereof include cyanoethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, aminoethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, and other alkyl ethers that may have a substituent (cyano group, carboxyl group, amino group, hydroxyl group, etc.). The ethers of small sugars include ethers corresponding to the above cellulose ethers.
【0016】これらのセルロース基質のうち、連続的に
測定するとともに測定精度を高めるためには、水溶性の
セルロース又はその誘導体(例えば、前記セルロースエ
ーテル類)、特に水溶性の小糖類又はその誘導体を用い
るのが有利である。小糖類には、例えば、グルコース単
位の数(重合度)3〜50、好ましくは3〜25程度の
低分子量セルロースが含まれ、特に重合度3〜20(好
ましくは53〜15、さらに好ましくは5〜9)程度の
セロオリゴ糖(例えば、セロトリオース、セロテトラオ
ース、セロペンタオース、セロヘキサオース、セロヘプ
タオース、セロオクタオースなど)が好ましい。セロオ
リゴ糖としては、単分散性の高い水溶性セロオリゴ糖が
好適に使用され、このようなセロオリゴ糖には、例え
ば、磯貝、臼田の方法(木材学会誌、37、339〜3
44、(1991年発行))により、セルロースのリン
酸部分加水分解により得られる平均重合度7程度のセロ
オリゴ糖が含まれる。水溶性小糖類、特に水溶性セロオ
リゴ糖を用いると、セルラーゼによる基質特異性を低減
でき、セルラーゼの活性に応じて加水分解できるので、
測定精度を向上できる。Of these cellulose substrates, water-soluble cellulose or its derivatives (for example, the above-mentioned cellulose ethers), especially water-soluble oligosaccharides or its derivatives are used in order to continuously measure and improve the measurement accuracy. It is advantageous to use. Small sugars include, for example, low molecular weight cellulose having a glucose unit number (degree of polymerization) of 3 to 50, preferably about 3 to 25, and particularly having a degree of polymerization of 3 to 20 (preferably 53 to 15, more preferably 5). ~ 9) cellooligosaccharides (eg, cellotriose, cellotetraose, cellopentaose, cellohexaose, celloheptaose, cellooctaose, etc.) are preferable. As the cellooligosaccharide, a water-soluble cellooligosaccharide having a high monodispersity is preferably used, and examples of such cellooligosaccharide include the method of Isogai and Usuda (Mokuzai Gakkaishi, 37 , 339-3).
44, (published in 1991)), a cellooligosaccharide having an average degree of polymerization of about 7 obtained by partial hydrolysis of cellulose with phosphoric acid is included. When a water-soluble small saccharide, particularly a water-soluble cellooligosaccharide, is used, the substrate specificity by cellulase can be reduced and it can be hydrolyzed according to the activity of cellulase.
The measurement accuracy can be improved.
【0017】さらに、セロオリゴ糖などのセルロース基
質の種類によっては、セロビオース脱水素酵素に対して
反応性を有する場合がある。このようなセルロース基質
を用いると、セロビオース脱水素酵素に対して反応性を
有する還元性基がノイズとして検出され、セルラーゼの
作用により生成した還元性末端基を精度よく検出・測定
できなくなる。そのため、セルラーゼの作用により生成
した還元性末端基とセロビオース脱水素酵素との反応に
伴う変化だけを検出して測定精度を高めるためには、セ
ルロース基質として還元処理して不活性化したセルロー
ス基質を用いるのが好ましい。Further, depending on the type of cellulosic substrate such as cellooligosaccharide, it may have reactivity with cellobiose dehydrogenase. When such a cellulose substrate is used, the reducing group having reactivity with cellobiose dehydrogenase is detected as noise, and the reducing end group generated by the action of cellulase cannot be accurately detected / measured. Therefore, in order to improve the measurement accuracy by detecting only the change associated with the reaction between the reducing terminal group generated by the action of cellulase and cellobiose dehydrogenase, in order to improve the measurement accuracy, a cellulose substrate that has been inactivated by reduction treatment as a cellulose substrate is used. It is preferably used.
【0018】セルロース基質の還元剤としては、慣用の
金属水素化物、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、水素
化ホウ素リチウム、水素化アルミニウムリチウム、シア
ノ水素化ホウ素ナトリウム、シアノ水素化ホウ素リチウ
ム、水素化アルミニウムリチウムなど挙げられる。セル
ロース基質に対する還元剤の使用量は、例えば、セルロ
ース基質100重量部に対して還元剤0.01〜50重
量部程度の範囲から適当に選択できる。セルロース基質
の還元処理は、例えば、基質の種類に応じて適当な溶媒
(例えば、水、メタノール、エタノールなどのアルコー
ル類、アセトンなどのケトン類、エーテル類など)中、
適当な温度(例えば、0〜70℃程度)で行なうことが
できる。As a reducing agent for a cellulosic substrate, a conventional metal hydride such as sodium borohydride, lithium borohydride, lithium aluminum hydride, sodium cyanoborohydride, lithium cyanoborohydride, lithium aluminum hydride is used. Etc. The amount of the reducing agent used with respect to the cellulose substrate can be appropriately selected from the range of about 0.01 to 50 parts by weight of the reducing agent with respect to 100 parts by weight of the cellulose substrate. The reduction treatment of the cellulose substrate is performed, for example, in an appropriate solvent (for example, water, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone, ethers, etc.) depending on the type of the substrate,
It can be carried out at an appropriate temperature (for example, about 0 to 70 ° C.).
【0019】なお、前記セルロース基質を加水分解する
ためのセルラーゼの起源は特に制限されず、カタツムリ
などの動物、植物、コウジ菌などのカビ、細菌、原虫な
どのいずれに由来していてもよい。また、セルラーゼ
は、エキソグルカナーゼ、エンドグルカナーゼのいずれ
であってもよい。セルロース基質にセルラーゼを作用さ
せると、セルラーゼの活性に応じて、還元性末端基を有
するセルロース加水分解物が生成する。また、還元性末
端基の生成量は、セルラーゼの量によっても変化し、セ
ルラーゼの量が増加するにつれて還元性末端基の生成量
も増加する。The origin of the cellulase for hydrolyzing the cellulose substrate is not particularly limited, and may be derived from any of animals such as snails, plants, fungi such as Koji fungi, bacteria and protozoa. The cellulase may be either exoglucanase or endoglucanase. When cellulase is allowed to act on a cellulose substrate, a cellulose hydrolyzate having a reducing end group is produced depending on the activity of cellulase. The amount of reducing end groups produced also changes depending on the amount of cellulase, and the amount of reducing end groups produced increases as the amount of cellulase increases.
【0020】本発明では、セルラーゼの作用によりセル
ロース基質から生成した還元性末端基の量を、セロビオ
ース脱水素酵素との酸化還元反応に伴って生じる変化と
して測定する。すなわち、セロビオース脱水素酵素は、
セルロース基質の加水分解により生成したセロビオー
ス、可溶性セロオリゴ糖やセルロースの還元性末端基を
酸化し、これをラクトンに変換する反応を触媒する酵素
であり、上記酸化還元反応では、セロビオース脱水素酵
素と還元性末端基との間で電子の授受が行なわれる。す
なわち、酸化還元反応において、1つの還元性末端基の
酸化により、セロビオース脱水素酵素は2つの電子を受
け取る。そのため、セルロース基質の加水分解により生
成した還元性基とセロビオース脱水素酵素との間で生じ
る電子の授受に伴って生じる変化を検出することによ
り、セルラーゼの活性として測定できる。In the present invention, the amount of reducing terminal groups produced from a cellulose substrate by the action of cellulase is measured as a change caused by the redox reaction with cellobiose dehydrogenase. That is, cellobiose dehydrogenase is
It is an enzyme that catalyzes a reaction that oxidizes the reducing end group of cellobiose, soluble cellooligosaccharides and cellulose produced by hydrolysis of a cellulose substrate, and converts this into a lactone.In the above redox reaction, cellobiose dehydrogenase and reduction are used. Electrons are exchanged with the sex terminal group. That is, in the redox reaction, cellobiose dehydrogenase receives two electrons due to the oxidation of one reducing end group. Therefore, the activity of cellulase can be measured by detecting a change caused by electron transfer between a reducing group generated by hydrolysis of a cellulose substrate and cellobiose dehydrogenase.
【0021】セロビオース脱水素酵素は、前記のように
還元性基をラクトンに変換する機能を有していればよ
く、脱水素酵素の起源は特に制限されない。セロビオー
ス脱水素酵素としては、例えば、ファネロキーテ(Phan
erochaete)属、スポロトリキューム(Sporotrichume)
属、モニリア(Monilia)属及びフォームス(Fomes)属
などに属する微生物が産生するセロビオース脱水素酵素
が挙げられる。これらの脱水素酵素は単独で又は二種以
上組み合わせて使用することもである。The cellobiose dehydrogenase has only to have a function of converting a reducing group into a lactone as described above, and the origin of the dehydrogenase is not particularly limited. Examples of cellobiose dehydrogenase include, for example, Phaneroquite ( Phan
erochaete ), Sporotrichume ( Sporotrichume )
Examples thereof include cellobiose dehydrogenase produced by microorganisms belonging to the genera, Monilia genus and Fomes genus. These dehydrogenases may be used alone or in combination of two or more.
【0022】好ましいセロビオース脱水素酵素には、フ
ァネロキーテ(Phanerochaete)属に属する微生物、特
に白色腐朽菌ファネロキーテ・クライソスポリウム(Ph
anerochaete chrysosporium)に属する微生物が産生す
るセロビオース脱水素酵素が含まれる。このセロビオー
ス脱水素酵素は、その調製法及び性状が詳しく検討され
ており、セルロースを炭素源として振盪培養することに
より、ファネロキーテ・クライソスポリウムから安定的
に産生させることが可能である。セロビオース脱水素酵
素は、慣用の方法、例えば、微生物などが産生した酵素
を遠心分離、塩析などによる分別、カラムクロマトグラ
フィーなどの慣用の方法により容易に分離精製すること
ができる。得られたセロビオース脱水素酵素は、常温で
も比較的安定であり、4℃では半年以上に亘り保存で
き、凍結保存すればより長期保存が可能である。Preferred cellobiose dehydrogenases include microorganisms belonging to the genus Phanerochaete , especially the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium ( Ph
Anerochaete chrysosporium ) includes cellobiose dehydrogenase produced by microorganisms belonging to anerochaete chrysosporium . The preparation method and properties of this cellobiose dehydrogenase have been studied in detail, and it is possible to stably produce it from Faneroquiete chrysosporium by shaking culture with cellulose as a carbon source. Cellobiose dehydrogenase can be easily separated and purified by a conventional method such as centrifugation, fractionation by salting out, or column chromatography of an enzyme produced by a microorganism. The obtained cellobiose dehydrogenase is relatively stable even at room temperature, can be stored at 4 ° C. for more than half a year, and can be stored for a longer period if frozen.
【0023】なお、本発明の測定方法において、セルラ
ーゼとセルロース基質との酵素反応の後、セロビオース
脱水素酵素との反応を行ってもよいが、測定効率を高め
たり、連続的に測定するためには、セルラーゼとセルロ
ース基質との酵素反応は、セロビオース脱水素酵素の存
在下で行なう場合が多い。In the measuring method of the present invention, the enzymatic reaction between the cellulase and the cellulose substrate may be followed by the reaction with cellobiose dehydrogenase. However, in order to improve the measuring efficiency or to measure continuously, In many cases, the enzymatic reaction between cellulase and a cellulose substrate is carried out in the presence of cellobiose dehydrogenase.
【0024】前記酸化還元反応に伴って生じる変化は、
後述する種々の分析手段により直接検出・測定すること
も可能である。前記酸化還元反応に伴って生じる変化を
さらに高い感度で精度よく検出・測定するためには、反
応系に存在する電子受容体の分光学的又は電気化学的変
化として検出するのが有利である。すなわち、電子受容
体の存在下で反応させると、セロビオース脱水素酵素か
ら電子受容体が電子を受け取る。そのため、電子受容体
として酸化還元反応により分光学的変化又は電気化学的
変化が生じる試薬を用いると、前記酸化還元反応に伴っ
て生じる変化を電子受容体の変化として検出・測定で
き、セルラーゼの酵素活性を評価できる。The change caused by the redox reaction is
It is also possible to directly detect and measure by various analysis means described later. In order to accurately detect and measure the change caused by the redox reaction with higher sensitivity, it is advantageous to detect it as a spectroscopic or electrochemical change of the electron acceptor present in the reaction system. That is, when the reaction is performed in the presence of the electron acceptor, the electron acceptor receives an electron from cellobiose dehydrogenase. Therefore, when a reagent that causes a spectroscopic change or an electrochemical change by a redox reaction is used as the electron acceptor, the change that accompanies the redox reaction can be detected and measured as a change in the electron acceptor, and the enzyme of cellulase can be used. The activity can be evaluated.
【0025】電子受容体は、セロビオース脱水素酵素の
酸化還元電位と、受容体の酸化還元電位との差に応じ
て、セロビオース脱水素酵素との間での電子の授受に伴
う変化が分析手段により検出可能な化合物であれば特に
制限されないが、検出感度を高める上で有用な化合物、
例えば、酸化還元指示薬、3価の鉄化合物(シアノ錯塩
など)、キノン(ヒドロキノン、ベンゾキノンなど)、
ラジカル、分子状酸素などを利用できる。これらの電子
受容体としては、セロビオース脱水素酵素に含まれるヘ
ムよりも酸化還元電位が高い化合物が好適である。これ
らの電子受容体のうち、セロビオース脱水素酵素の活性
に悪影響を及ぼさず、検出感度を高めることができる3
価の鉄化合物、特にヘム鉄を含有する化合物(ヘマチ
ン)が好ましく使用される。ヘム鉄を含む化合物には、
例えば、プロトヘム、ヘムc、ヘムaなどの他、ヘム蛋
白質(例えば、ヘモグロビン、ミオグロビン、チトクロ
ーム、カタラーゼ、ペルオキシダーゼなど)などが含ま
れ、これらのうち、種類に応じて特徴的な強い吸収帯を
有してチトクロームが好ましく使用される。With respect to the electron acceptor, a change accompanying electron transfer between the cellobiose dehydrogenase and the cellobiose dehydrogenase is determined according to the difference between the redox potential of the cellobiose dehydrogenase and the redox potential of the acceptor. The compound is not particularly limited as long as it is a detectable compound, but a compound useful for increasing detection sensitivity,
For example, redox indicators, trivalent iron compounds (cyano complex salts, etc.), quinones (hydroquinone, benzoquinone, etc.),
Radicals and molecular oxygen can be used. As these electron acceptors, compounds having a higher redox potential than heme contained in cellobiose dehydrogenase are preferable. Among these electron acceptors, it does not adversely affect the activity of cellobiose dehydrogenase and can enhance the detection sensitivity. 3
Valuable iron compounds, especially compounds containing heme iron (hematin) are preferably used. Compounds containing heme iron include
For example, in addition to protoheme, heme c, heme a, etc., heme proteins (eg, hemoglobin, myoglobin, cytochrome, catalase, peroxidase, etc.) are included, and among these, there is a characteristic strong absorption band depending on the type. Then, cytochrome is preferably used.
【0026】チトクロームは、吸収帯の位置などにより
分類されるチトクロームa,a1,a2,…,b,b
1,b2,…,c,c1,c2,…,f,hなどのいず
れであってもよく、補欠分子のヘムの構造などにより分
類されるA,A−2,B,C,D郡のいずれに属してい
てもよい。好ましいチトクロームには、特定の波長域
(例えば、540〜560nm程度)で吸光度が著しく
変化するチトクローム、例えば、C群に属するチトクロ
ームc,c1〜c5などが含まれる。このようなチトク
ロームを用いると、セロビオース脱水素酵素から電子を
受け取ったチトクロームのFe3+がFe2+に還元される
際、還元の程度に応じて特徴的な吸収帯での吸光度が増
加する。例えば、前記電子受容体としてチトクロームc
を用いると、Fe3+がFe2+に還元される際、還元の程
度に応じて波長550nmにおける吸光度が著しく増加
する。そのため、吸光度の変化を分光光度計で精度よく
測定することができる。また、吸光度の変化を分光光度
計で連続的に測定することにより、セルラーゼとの酵素
反応により基質から生成した還元性末端基の増加および
変動を観察することができる。その際、チトクロームの
還元反応による吸収域でのモル吸光係数が大きいため、
高い精度で還元性末端基を高感度で検出できる。例え
ば、チトクロームcの還元反応による550nmでのモ
ル吸光係数が23.2mM-1cm-1であるため、1μM
グルコース当量(0.12μg/ml)程度までの測定
が可能である。この検出感度は、ネルソン−ソモギ法の
約100倍、DNS法の約500倍の感度に相当する。Cytochromes are classified according to the position of the absorption band, etc. Cytochromes a, a1, a2, ..., B, b
1, b2, ..., C, c1, c2, ..., f, h, etc., which are classified according to the structure of the heme of the prosthetic group A, A-2, B, C, D You may belong to either. Preferred cytochromes include cytochromes whose absorbance changes remarkably in a specific wavelength range (for example, about 540 to 560 nm), for example, cytochromes c and c1 to c5 belonging to group C. When such a cytochrome is used, when Fe 3+ of cytochrome which has received an electron from cellobiose dehydrogenase is reduced to Fe 2+ , the absorbance in a characteristic absorption band increases depending on the degree of reduction. For example, as the electron acceptor, cytochrome c
When Fe 3+ is reduced to Fe 2+ , the absorbance at a wavelength of 550 nm remarkably increases depending on the degree of reduction. Therefore, the change in absorbance can be accurately measured with a spectrophotometer. In addition, by continuously measuring the change in absorbance with a spectrophotometer, it is possible to observe the increase and fluctuation of the reducing end groups produced from the substrate by the enzymatic reaction with cellulase. At that time, since the molar extinction coefficient in the absorption region due to the reduction reaction of cytochrome is large,
The reducing terminal group can be detected with high accuracy and high sensitivity. For example, since the molar absorption coefficient at 550 nm due to the reduction reaction of cytochrome c is 23.2 mM −1 cm −1 , 1 μM
It is possible to measure up to glucose equivalent (0.12 μg / ml). This detection sensitivity corresponds to about 100 times that of the Nelson-Somogi method and about 500 times that of the DNS method.
【0027】さらに、本発明の方法では、極めて短時
間、例えば、少なくとも最小30秒程度であっても、還
元性末端基を定量することも可能である。なお、セルロ
ース基質に対するセルラーゼの添加量を増加し、還元性
末端基の生成量を増加させることにより、検出感度を高
めてもよい。前記酸化還元反応に伴って生じる変化を検
出又は測定するための手段は、前記のように電子の授受
により生じる変化を測定できる手段であればよく、酸化
還元反応に伴う吸光度、発色などの分光学的変化を検出
する手段(例えば、赤外吸収法、紫外可視吸収法、蛍光
分析法などの分光学的分析手段)、酸化還元電位などの
電気化学的変化を検出する手段(例えば、電位差滴定な
どの電気化学的分析手段)、ラジカルの残存率を検出す
る手段(例えば、核磁気共鳴法(NMR),電子スピン
共鳴法(ESR)や電子常磁性共鳴法(EPR)などの
電磁気的分析手段)などであってもよい。好ましい検出
手段には、測定精度および測定効率の高い分光学的又は
電気化学的分析手段を用いる場合が多い。なお、前記変
化を電気化学的に検出・測定する場合、セロビオース脱
水素酵素を担持した酵素電極を用いることもできる。Further, in the method of the present invention, it is possible to quantify the reducing end group even in an extremely short period of time, for example, at least about 30 seconds. The detection sensitivity may be increased by increasing the amount of cellulase added to the cellulose substrate and increasing the amount of reducing terminal groups produced. The means for detecting or measuring the change caused by the redox reaction may be any means capable of measuring the change caused by electron transfer as described above, and the absorbance associated with the redox reaction, spectroscopy such as color development Means for detecting chemical changes (for example, infrared absorption method, ultraviolet-visible absorption method, spectroscopic analysis method such as fluorescence analysis method), means for detecting electrochemical changes such as redox potential (for example, potentiometric titration, etc.) Electrochemical analysis means), means for detecting the residual rate of radicals (for example, electromagnetic analysis means such as nuclear magnetic resonance method (NMR), electron spin resonance method (ESR) and electron paramagnetic resonance method (EPR)) And so on. As a preferable detection means, a spectroscopic or electrochemical analysis means having high measurement accuracy and high measurement efficiency is often used. When the above change is detected and measured electrochemically, an enzyme electrode carrying cellobiose dehydrogenase can be used.
【0028】このようにして測定すると、セルラーゼに
よる基質の加水分解の程度に応じて還元性末端基が生成
するので、還元性末端基の生成量の検出又は測定データ
を、セルラーゼの活性の指標とすることができる。な
お、セルラーゼの活性の評価においては、前記セルラー
ゼの酵素反応を一定の条件で行なった後に検出又は測定
された値をセルラーゼの活性の指標としてもよく、セル
ラーゼの酵素反応過程において間欠的又は連続的に測定
した値に基づいて得られるデータ(例えば、反応速度な
ど)をセルラーゼの活性の指標としてもよい。When measured in this manner, reducing end groups are produced depending on the degree of hydrolysis of the substrate by cellulase. Therefore, the detection or measurement data of the amount of reducing end groups produced is used as an index of cellulase activity. can do. In the evaluation of the activity of cellulase, the value detected or measured after carrying out the enzymatic reaction of the cellulase under constant conditions may be used as an index of the activity of cellulase, and it may be intermittent or continuous in the enzymatic reaction process of cellulase. The data (for example, reaction rate) obtained on the basis of the values measured in the above may be used as an index of cellulase activity.
【0029】なお、本発明の測定方法における酵素反応
系のpHは、セルラーゼ、セロビオース脱水素酵素の至
適pHに応じて、pH3〜6程度の範囲から適当に選択
できる。なお、セルラーゼとセルロース基質との反応
は、セルラーゼの種類に応じた至適pH、例えば、カタ
ツムリ由来のセルラーゼではpH5.2〜5.4程度、
コウジ菌由来のセルラーゼではpH4.5程度、細菌由
来のセルラーゼではpH7.0程度で行なうことができ
る。前記pHは緩衝液を用いて調整する場合が多い。ま
た、反応温度は、酵素活性に悪影響を及ぼさない範囲、
例えば、10〜50℃、好ましくは25〜37℃程度の
範囲内で選択できる。The pH of the enzyme reaction system in the measuring method of the present invention can be appropriately selected from the range of about pH 3 to 6 depending on the optimum pH of cellulase and cellobiose dehydrogenase. The reaction between the cellulase and the cellulose substrate has an optimum pH depending on the type of cellulase, for example, a pH of about 5.2 to 5.4 for snail-derived cellulase,
It can be carried out at a pH of about 4.5 for cellulase derived from Koji, and at about 7.0 for cellulase derived from bacteria. The pH is often adjusted using a buffer solution. Further, the reaction temperature is in a range that does not adversely affect the enzyme activity,
For example, it can be selected within the range of 10 to 50 ° C., preferably 25 to 37 ° C.
【0030】本発明のセルロース加水分解酵素の活性測
定用キットは、前記より明らかなように、セルロース基
質とセロビオース脱水素酵素と電子受容体とで構成され
ている。キットは、他の試薬類、例えば、緩衝液などを
備えていてもよい。キットは個別の容器に収容された各
成分で構成されていてもよく、互いに反応性のない複数
の成分(例えば、セルロース基質と電子受容体,セルロ
ース基質と緩衝液との組み合わせなど)であれば1つの
容器に収容してもよい。また、前記酵素は緩衝液との混
合液として容器に収容してもよい。As is apparent from the above, the kit for measuring the activity of the cellulose hydrolase of the present invention comprises a cellulose substrate, cellobiose dehydrogenase and an electron acceptor. The kit may include other reagents such as a buffer solution. The kit may be composed of each component contained in a separate container, as long as the components are non-reactive with each other (for example, a combination of a cellulose substrate and an electron acceptor, a cellulose substrate and a buffer solution, etc.). You may store in one container. The enzyme may be contained in a container as a mixed solution with a buffer solution.
【0031】本発明の方法では、セルラーゼの活性を高
感度でしかも精度よく測定できるため、洗剤、印刷され
た古紙などに対するセルラーゼの使用量、使用方法など
を正確にコントロールできる。また、セルロース系繊維
などのセルロース系高分子の表面処理、食品の加工処理
においても、酵素活性と処理度との関係に基づいて、セ
ルラーゼを有効に利用できる。According to the method of the present invention, since the activity of cellulase can be measured with high sensitivity and accuracy, the amount and method of use of cellulase for detergents, printed waste paper, etc. can be accurately controlled. In addition, cellulase can be effectively used also in the surface treatment of cellulosic polymers such as cellulosic fibers and the processing of foods based on the relationship between the enzyme activity and the degree of treatment.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明の測定方法では、セロビオース脱
水素酵素の酸化還元反応を利用しているため、微少であ
ってもセルラーゼの活性を高い精度で測定できる。ま
た、セルロース基質としてセロオリゴ糖を用いることに
より、セルラーゼの基質特異性を低減でき、セルラーゼ
の活性を効率よく測定できる。また、水溶性セルロース
基質を用いることにより、さらに効率よくセルラーゼ活
性を測定できる。さらに、電子受容体を用いると、セル
ラーゼの活性を高感度で測定できる。さらには、セルラ
ーゼによる反応過程を連続的に追跡できるので、セルラ
ーゼの酵素特性を有効かつ正確に評価できる。本発明の
測定キットは、前記のような利点を有する測定方法に有
用である。INDUSTRIAL APPLICABILITY Since the measuring method of the present invention utilizes the redox reaction of cellobiose dehydrogenase, cellulase activity can be measured with high accuracy even if the amount is very small. Further, by using cellooligosaccharides as the cellulose substrate, the substrate specificity of cellulase can be reduced, and cellulase activity can be efficiently measured. In addition, cellulase activity can be measured more efficiently by using a water-soluble cellulose substrate. Furthermore, by using an electron acceptor, the activity of cellulase can be measured with high sensitivity. Furthermore, since the reaction process by cellulase can be continuously traced, the enzyme characteristics of cellulase can be effectively and accurately evaluated. The measurement kit of the present invention is useful for a measurement method having the above advantages.
【0033】[0033]
【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定され
るものではない。EXAMPLES The present invention will be described below in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
【0034】実施例1セロビオース脱水素酵素の調製 セロビオース脱水素酵素は、ファネロキーテ・クライソ
スポリウムK−3株より、以下に示す手順で得た。すな
わち、ウッド(Wood)らの文献(Biochem. Biophys. Act
a., 1119, 90-96, 1992)に記載されている基本培地
に、イースト抽出物(0.5g/L)、ポリペプトン
(0.5g/L)を添加し、約1×106 個/Lの胞子
を植菌し、27℃で5日間振盪培養した。培養終了後、
濾過または遠心分離によって、培養液と、菌体および基
質とを分離し、セロビオース脱水素酵素を含む培養液を
粗酵素液として得た。Example 1 Preparation of cellobiose dehydrogenase Cellobiose dehydrogenase was obtained from Faneroquiete chrysosporium K-3 strain by the following procedure. That is, Wood et al. (Biochem. Biophys. Act)
a., 1119 , 90-96, 1992), yeast extract (0.5 g / L) and polypeptone (0.5 g / L) were added to the basal medium described above, and about 1 × 10 6 cells / L spores were inoculated and cultured with shaking at 27 ° C for 5 days. After cultivation,
The culture solution was separated from the bacterial cells and the substrate by filtration or centrifugation to obtain a culture solution containing cellobiose dehydrogenase as a crude enzyme solution.
【0035】粗酵素液を70%の飽和硫酸アンモニウム
水で沈澱分別し、得られた沈澱物を20mMアセテート
緩衝液(pH6.0)に溶解し、この緩衝液で透析を行
った後、予め同緩衝液で平衡化したカラム(東ソー
(株)製,QAEトヨパール(QAE-Toyopearl),44
mmφ×170mm)に供した。セロビオース脱水素酵
素活性画分は、酢酸緩衝液の直線濃度勾配(20mM→
1M)によって溶出させた。得られた酵素活性画分を濃
縮し、20mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.8)
で平衡化した後、予め同緩衝液で平衡化したカラム(東
ソー(株)製,DEADトヨパール(DEAD-Toyopear
l),44mmφ×145mm)に供し、塩化カリウム
の直線濃度勾配(0→44mM)により、セロビオース
脱水素酵素活性画分を溶出した。得られた画分を濃縮し
た後、0.7Mの塩化カリウムを含む50mMリン酸ナ
トリウム緩衝液(pH7.0)で平衡化し、0.8Mの
同緩衝液で予め平衡化したカラム(東ソー(株)製,フ
ェニルトヨパール(Phenyl-Toyopearl),32mmφ×
130mm)に供し、目的とする酵素活性画分を塩化カ
リウムの逆勾配(0.8→0M)により溶出し、セロビ
オース脱水素酵素を得た。なお、精製した酵素のRz値
(A421/A280)は0.62であった。また、文献(Eu
r. J. Biochem.,207,103-107,1992)記載の測定方法に
よる活性は15.3ユニット/mg(U/mg)であっ
た。このセロビオース脱水素酵素を、以下に述べるセル
ロース加水分解酵素の活性測定に供した。The crude enzyme solution was subjected to precipitation fractionation with 70% saturated ammonium sulfate water, the resulting precipitate was dissolved in a 20 mM acetate buffer solution (pH 6.0), and dialyzed with this buffer solution. Column equilibrated with liquid (QAE-Toyopearl, manufactured by Tosoh Corp.), 44
mmφ × 170 mm). The cellobiose dehydrogenase activity fraction is a linear concentration gradient (20 mM →
Eluted with 1M). The obtained enzyme active fraction was concentrated and 20 mM sodium phosphate buffer solution (pH 7.8)
Column that has been equilibrated with the same buffer solution in advance (DEAD-Toyopear, manufactured by Tosoh Corporation)
l), 44 mmφ × 145 mm), and the cellobiose dehydrogenase active fraction was eluted with a linear concentration gradient (0 → 44 mM) of potassium chloride. After concentrating the obtained fractions, the column was equilibrated with 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) containing 0.7 M potassium chloride and preliminarily equilibrated with the same 0.8 M buffer (Tosoh Corp. ), Phenyl-Toyopearl, 32mmφ ×
130 mm) and the target enzyme active fraction was eluted with an inverse gradient of potassium chloride (0.8 → 0 M) to obtain cellobiose dehydrogenase. The Rz value (A 421 / A 280 ) of the purified enzyme was 0.62. In addition, the literature (Eu
r. J. Biochem. , 207 , 103-107, 1992) had an activity of 15.3 units / mg (U / mg). This cellobiose dehydrogenase was used for the activity measurement of the cellulose hydrolase described below.
【0036】セルラーゼ活性の測定 500mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.2)、50
0μMチトクロームc水溶液、500mU/mlセロビ
オース脱水素酵素水溶液、および還元処理したセロオリ
ゴ糖の0.25%水溶液をそれぞれ100μl含む水溶
液に、精製水500μlを加え、得られた混合液に濃度
0.4mg/mlのセルロース加水分解酵素(セルラー
ゼオノズカR−10、ヤクルト(株)製)100μlを
添加し、温度30℃で酵素反応を開始した。そして、反
応開始後、波長550nmにおける吸光度(光路長1c
m)を連続的に測定したところ、図1に示す結果を得
た。 Measurement of cellulase activity 500 mM sodium acetate buffer (pH 4.2), 50
500 μl of purified water was added to an aqueous solution containing 100 μl each of a 0 μM cytochrome c aqueous solution, 500 mU / ml cellobiose dehydrogenase aqueous solution, and a 0.25% aqueous solution of reduced cellooligosaccharide, and the concentration of the resulting mixed solution was 0.4 mg / 100 μl of cellulose hydrolase (Cellulase Onozuka R-10, Yakult Co., Ltd.) was added, and the enzyme reaction was started at a temperature of 30 ° C. After the reaction is started, the absorbance at the wavelength of 550 nm (optical path length 1c
When m) was continuously measured, the results shown in FIG. 1 were obtained.
【0037】図1に示されるように、反応時間と吸光度
との間には明瞭な正の相関関係が認められ、反応開始か
ら1分間の反応で吸光度が0.26増加した。チトクロ
ームcのモル吸光係数は23.2mM-1cm-1であるか
ら、前記1分間の反応により還元性末端基の生成量が
5.6μM、セルラーゼ1mg当たり140μMの還元
性末端基を生成したことになる。また、吸光度の変化と
して信頼できる検出感度が0.05であると仮定する
と、1分間の反応時間で還元性末端基1.1μMが生成
すれば、検出できることになる。従って反応時間を10
分間とすれば、0.1μM程度の還元性末端基の生成量
が測定可能となる。As shown in FIG. 1, a clear positive correlation was observed between the reaction time and the absorbance, and the absorbance increased by 0.26 in the reaction for 1 minute from the start of the reaction. Since the molar extinction coefficient of cytochrome c was 23.2 mM -1 cm -1, it was confirmed that the reaction for 1 minute produced 5.6 μM of reducing end groups and 140 μM of reducing end groups per mg of cellulase. become. Further, assuming that the reliable detection sensitivity as a change in absorbance is 0.05, if the reducing terminal group of 1.1 μM is produced in a reaction time of 1 minute, it can be detected. Therefore, the reaction time is 10
In the case of minutes, it is possible to measure the production amount of the reducing terminal group of about 0.1 μM.
【0038】実施例2 500mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.2)200
μl、0.5%カルボキシメチルセルロース(置換度
0.63)水溶液200μl、820mU/mlセロビ
オース脱水素酵素100μl、500μMチトクローム
c水溶液100μlをそれぞれ含む水溶液に、精製水3
00μlを加え、得られた混合液に濃度0.5mg/m
lのセルロース加水分解酵素(セルラーゼオノズカR−
10、ヤクルト(株)製)100μlを添加し、温度3
0℃で1分間酵素反応を行なった。波長550nmにお
ける吸光度(光路長1cm)の変化より求めた還元性末
端基の生成量は5.6μMであり、セルラーゼ1mg当
たり116μMの還元性末端基を生成したことになる。 実施例3 500mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.2)100
μl、500μMチトクロームc水溶液100μl、2
50mU/mlセロビオース脱水素酵素水溶液100μ
l、および還元処理したセロオリゴ糖の0.25%水溶
液100μlを含む水溶液に、濃度0.4mg/mlの
セルロース加水分解酵素(セルラーゼオノズカR−1
0、ヤクルト(株)製)の所定量を添加し、精製水で1
00μlとし、温度30℃で酵素反応を開始した。な
お、前記濃度のセルロース加水分解酵素の添加量は0〜
125μlの範囲で変化させた。そして、反応開始後、
波長550nmにおける吸光度(光路長1cm)を連続
的に測定し、反応時間(秒)と吸光度との関係を求めた
ところ、図2に示す結果を得た。Example 2 500 mM sodium acetate buffer (pH 4.2) 200
μl, 0.5% carboxymethylcellulose (substitution degree 0.63) aqueous solution 200 μl, 820 mU / ml cellobiose dehydrogenase 100 μl, 500 μM cytochrome c aqueous solution 100 μl, and purified water 3
00 μl was added, and the resulting mixed solution had a concentration of 0.5 mg / m 2.
l Cellulose hydrolase (Cellulase Onozuka R-
10, Yakult Co., Ltd.) 100 μl was added, and the temperature was adjusted to 3
The enzymatic reaction was carried out at 0 ° C. for 1 minute. The amount of reducing end groups produced was 5.6 μM, which was determined from the change in absorbance (optical path length 1 cm) at a wavelength of 550 nm, which means that 116 μM reducing end groups were produced per mg of cellulase. Example 3 500 mM sodium acetate buffer (pH 4.2) 100
μl, 500 μM Cytochrome c aqueous solution 100 μl, 2
50mU / ml cellobiose dehydrogenase aqueous solution 100μ
1 and an aqueous solution containing 100 μl of a 0.25% aqueous solution of reduced cellooligosaccharide, a cellulose hydrolase (cellulase Onozuka R-1) having a concentration of 0.4 mg / ml was added.
0, a predetermined amount of Yakult Co., Ltd.) was added, and purified water was added to 1
The enzyme reaction was started at a temperature of 30 ° C. with a volume of 00 μl. In addition, the addition amount of the cellulose hydrolase having the above concentration is 0 to
The range was 125 μl. And after starting the reaction,
The absorbance at a wavelength of 550 nm (optical path length 1 cm) was continuously measured, and the relationship between the reaction time (seconds) and the absorbance was determined. The results shown in FIG. 2 were obtained.
【0039】図2に示されるように、反応時間と吸光度
との間には明瞭な正の相関関係が認められるとともに、
セルロース加水分解酵素の添加量が増加するにつれて、
吸光度も大きくなる。そのため、セルロース加水分解酵
素の添加量を調整することによっても、生成した還元性
末端基を精度よく定量できる。As shown in FIG. 2, a clear positive correlation is observed between the reaction time and the absorbance, and
As the amount of cellulose hydrolase added increases,
The absorbance also increases. Therefore, the produced reducing terminal group can be accurately quantified by adjusting the addition amount of the cellulose hydrolase.
【0040】比較例1 500mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.2)および
還元処理したセロオリゴ糖の0.25%水溶液をそれぞ
れ100μl含む水溶液に、精製水700μlを添加
し、得られた混合液に濃度0.4mg/mlのセルロー
ス加水分解酵素(セルラーゼオノズカR−10、ヤクル
ト(株)製)100μlを添加し、温度30℃で1分間
酵素反応を行なった。反応終了後、生成した還元性末端
基量の測定をネルソン−ソモギ法により測定したとこ
ろ、検出感度が低いため、セルラーゼを含まないブラン
クとの差が認められず、セルラーゼの活性を定量するこ
とができなかった。Comparative Example 1 700 μl of purified water was added to an aqueous solution containing 100 μl each of a 500 mM sodium acetate buffer solution (pH 4.2) and a 0.25% aqueous solution of a reduced cellooligosaccharide, and the resulting mixed solution had a concentration of 0. 100 μl of 4 mg / ml cellulose hydrolase (Cellulase Onozuka R-10, manufactured by Yakult Co., Ltd.) was added, and the enzyme reaction was performed at a temperature of 30 ° C. for 1 minute. After completion of the reaction, the amount of reducing end group produced was measured by the Nelson-Somogyi method, and the detection sensitivity was low.Therefore, no difference from the blank containing no cellulase was observed, and the activity of cellulase can be quantified. could not.
【0041】比較例2 500mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.2)100
μlおよび1%カルボキシメチルセルロース(置換度
0.63)水溶液500μlの水溶液に、0.5mg/
mlのセルロース加水分解酵素(セルラーゼオノズカR
−10、ヤクルト(株)製)400μlを添加し、反応
温度30℃で10分間酵素反応を行なった。反応終了
後、生成した還元性末端基の量を、ネルソン−ソモギ法
により測定したところ、生成した還元性末端基の量は1
分間当たり99μMと算出され、セルラーゼ1mg当た
りの生成量は495μMであった。なお、吸光度の測定
波長660nmにおいて、吸光度0.05当たりの変化
は還元性末端基の生成量170μMに相当した。従っ
て、この測定方法による感度(還元性末端基生成量17
0μM/吸光度0.05)は、実施例1の方法における
感度(還元性末端基生成量1.1μM/吸光度0.0
5)に比べて1/100程度である。Comparative Example 2 500 mM sodium acetate buffer (pH 4.2) 100
μl and 1% carboxymethylcellulose (degree of substitution 0.63) aqueous solution of 500 μl, 0.5 mg /
ml of cellulose hydrolase (Cellulase Onozuka R
-10, 400 μl of Yakult Co., Ltd. was added, and the enzyme reaction was carried out at a reaction temperature of 30 ° C. for 10 minutes. After the reaction was completed, the amount of reducing end groups produced was measured by the Nelson-Somogyi method, and the amount of reducing end groups produced was 1
It was calculated to be 99 μM per minute, and the amount produced per 1 mg of cellulase was 495 μM. At the measurement wavelength of 660 nm of the absorbance, the change per absorbance of 0.05 corresponded to the production amount of reducing end groups of 170 μM. Therefore, the sensitivity (reducing end group production amount 17
0 μM / absorbance 0.05) is the sensitivity in the method of Example 1 (reducing end group production amount 1.1 μM / absorbance 0.0
It is about 1/100 of that of 5).
【0042】比較例3 500mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.2)100
μlおよび1%アビセル懸濁液500μlの水溶液に、
0.5mg/mlのセルロース加水分解酵素(セルラー
ゼオノズカR−10、ヤクルト(株)製)400μlを
添加し、反応温度30℃で60分間酵素反応を行なっ
た。還元性末端基の生成量をネルソン−ソモギ法により
定量したところ、生成した還元性末端基は1分間当たり
5.5μMと算出され、セルラーゼ1mg当り27.5
μMの還元性末端基が生成した。Comparative Example 3 500 mM sodium acetate buffer (pH 4.2) 100
μl and 500 μl of 1% Avicel suspension in water,
400 μl of 0.5 mg / ml cellulose hydrolase (Cellulase Onozuka R-10, manufactured by Yakult Co., Ltd.) was added, and the enzyme reaction was carried out at a reaction temperature of 30 ° C. for 60 minutes. When the amount of reducing end groups produced was quantified by the Nelson-Somogi method, the amount of reducing end groups produced was calculated to be 5.5 μM per minute, and 27.5 per mg of cellulase.
μM reducing end groups were generated.
【図1】図1は実施例1における波長550nmでの吸
光度と反応時間との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the absorbance at a wavelength of 550 nm and the reaction time in Example 1.
【図2】図2は実施例3における波長550nmでの吸
光度と反応時間との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the absorbance at a wavelength of 550 nm and the reaction time in Example 3.
Claims (11)
ルロース基質から生成した還元性基とセロビオース脱水
素酵素との反応に伴って生じる変化を検出する、セルロ
ース加水分解酵素の活性を測定する方法。1. A method for measuring the activity of a cellulose hydrolase, which detects changes caused by the reaction between a reducing group produced from a cellulose substrate by the action of a cellulose hydrolase and cellobiose dehydrogenase.
セロビオース脱水素酵素との酸化還元反応に伴って生じ
る変化を、反応系に存在する電子受容体の分光学的又は
電気化学的変化として検出する請求項1記載の活性測定
方法。2. A change caused by a redox reaction between a reducing group generated from a cellulose substrate and cellobiose dehydrogenase is detected as a spectroscopic or electrochemical change of an electron acceptor existing in the reaction system. The activity measuring method according to claim 1.
その誘導体である請求項1又は2記載の活性測定方法。3. The activity measuring method according to claim 1, wherein the cellulose substrate is water-soluble cellulose or a derivative thereof.
誘導体である請求項1又は2記載の活性測定方法。4. The activity measuring method according to claim 1, wherein the cellulose substrate is cellooligosaccharide or a derivative thereof.
元処理したセルロース基質を用いる請求項1又は2記載
の活性測定方法。5. The activity measuring method according to claim 1, wherein a cellulose substrate having a reducing terminal group subjected to a reduction treatment is used as the cellulose substrate.
元処理した水溶性セロオリゴ糖を用いる請求項1又は2
記載の活性測定方法。6. The water-soluble cellooligosaccharide whose reducing end group is subjected to reduction treatment is used as the cellulose substrate.
The method for measuring activity described.
ーテ(Phanerochaete)属、スポロトリキューム(Sporo
trichume)属、モニリア(Monilia)属およびフォーム
ス(Fomes)属から選ばれた少くとも一種の微生物が産
生するセロビオース脱水素酵素である請求項1又は2記
載の活性測定方法。7. cellobiose dehydrogenase, Fanerokite (Phanerochaete) genus, sports Lot requeue arm (Sporo
Trichume) genus Monilia (Monilia) genus and form scan (Fomes) according to claim 1 or 2 activity measurement method described kind of microorganisms at least member selected from the genus is cellobiose dehydrogenase produced.
ーテ・クライソスポリウム(Phanerochaete chrysospor
ium)が産生するセロビオース脱水素酵素である請求項
1又は2記載の活性測定方法。8. The cellobiose dehydrogenase is Phanerochaete chrysospor.
3. The activity measuring method according to claim 1 or 2, which is a cellobiose dehydrogenase produced by ( ium ).
求項2記載の活性測定方法。9. The activity measuring method according to claim 2, wherein the electron acceptor is a trivalent iron compound.
理した水溶性セロオリゴ糖と、ファネロキーテ・クライ
ソスポリウム(Phanerochaete chrysosporium )が産生
するセロビオース脱水素酵素との酸化還元反応に伴って
生じる分光学的変化を測定し、セルロース加水分解酵素
の活性の指標とする方法。10. A component produced by a redox reaction between a water-soluble cellooligosaccharide reduced in the presence of a compound containing heme iron and a cellobiose dehydrogenase produced by Phanerochaete chrysosporium. A method in which the optical change is measured and used as an index of the activity of cellulose hydrolase.
酵素と電子受容体とで構成されているセルロース加水分
解酵素の活性測定用キット。11. A kit for measuring the activity of a cellulose hydrolase, which comprises a cellulose substrate, cellobiose dehydrogenase and an electron acceptor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18107795A JPH09297A (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Determination of activity of cellulose hydrolase |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18107795A JPH09297A (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Determination of activity of cellulose hydrolase |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09297A true JPH09297A (en) | 1997-01-07 |
Family
ID=16094413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18107795A Pending JPH09297A (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Determination of activity of cellulose hydrolase |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09297A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011087131A1 (en) * | 2010-01-18 | 2011-07-21 | 株式会社Ihi | Solid-acid-catalyzed saccharification device and method |
| CN112903627A (en) * | 2021-03-06 | 2021-06-04 | 中国烟草总公司郑州烟草研究院 | Method for online determination of biological enzyme activity in tobacco processing process |
| CN115656071A (en) * | 2022-11-14 | 2023-01-31 | 青岛科技大学 | Preparation method of hydroxypropyl cellulose solution and determination method of cellulase activity |
-
1995
- 1995-06-22 JP JP18107795A patent/JPH09297A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011087131A1 (en) * | 2010-01-18 | 2011-07-21 | 株式会社Ihi | Solid-acid-catalyzed saccharification device and method |
| CN102892905A (en) * | 2010-01-18 | 2013-01-23 | 株式会社Ihi | Solid-acid-catalyzed saccharification device and method |
| CN112903627A (en) * | 2021-03-06 | 2021-06-04 | 中国烟草总公司郑州烟草研究院 | Method for online determination of biological enzyme activity in tobacco processing process |
| CN112903627B (en) * | 2021-03-06 | 2023-01-24 | 中国烟草总公司郑州烟草研究院 | A method for on-line determination of biological enzyme activity in tobacco processing |
| CN115656071A (en) * | 2022-11-14 | 2023-01-31 | 青岛科技大学 | Preparation method of hydroxypropyl cellulose solution and determination method of cellulase activity |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Deng et al. | Carbohydrate hydrolases | |
| Coward‐Kelly et al. | Suggested improvements to the standard filter paper assay used to measure cellulase activity | |
| Sazci et al. | Detection of cellulolytic fungi by using Congo red as an indicator: a comparative study with the dinitrosalicyclic acid reagent method | |
| GARCIA et al. | Assessment of endo‐1, 4‐beta‐D‐glucanase activity by a rapid colorimetric assay using disodium 2, 2′‐bicinchoninate | |
| Kipper et al. | Processive action of cellobiohydrolase Cel7A from Trichoderma reesei is revealed as ‘burst’kinetics on fluorescent polymeric model substrates | |
| Lee et al. | Some properties of extracellular acetylxylan esterase produced by the yeast Rhodotorula mucilaginosa | |
| EP0265832A2 (en) | Novel alkaline cellulases and a microorganism for producing the same | |
| Malet et al. | Mechanism of Bacillus 1, 3-1, 4-β-D-glucan 4-glucanohydrolases: kinetics and pH studies with 4-methylumbelliferyl β-D-glucan oligosaccharides | |
| Ray et al. | Phanerochaete chrysosporium produces a diverse array of extracellular enzymes when grown on sorghum | |
| Keller et al. | A simple enzymatic assay for the quantification of C1-specific cellulose oxidation by lytic polysaccharide monooxygenases | |
| Castellanos et al. | Comparative evaluation of hydrolytic efficiency toward microcrystalline cellulose of Penicillium and Trichoderma cellulases | |
| Božinović et al. | Standardization of 3, 5-dinitrosalicylic acid (DNS) assay for measuring xylanase activity: Detecting and solving problems | |
| Halliwell et al. | Interactions between components of the cellulase complex of Trichoderma koningii on native substrates | |
| Reese et al. | A new α-glucanase: mycodextranase | |
| Nero et al. | Amperometric method for the determination of cellulase activity and its optimization using response surface method | |
| Abuajah et al. | A glucose oxidase peroxidase-coupled continuous assay protocol for the determination of cellulase activity in the laboratory: the Abuajah method | |
| Deshpande et al. | 1, 4-β-Glucosidases of Sporotrichum pulverulentum | |
| FR2555197A1 (en) | NOVEL MALTOSE DEHYDROGENASE, PRODUCTION THEREOF, METHOD OF ANALYSIS USING THE SAME, AND COMPOSITION USED THEREFOR | |
| Velleste et al. | Reducing end-specific fluorescence labeled celluloses for cellulase mode of action | |
| Johnston et al. | Kinetic measurements of cellulase activity on insoluble substrates using disodium 2, 2′ bicinchoninate | |
| Mangan et al. | A novel automatable enzyme-coupled colorimetric assay for endo-1, 4-β-glucanase (cellulase) | |
| Wang et al. | Function of a low molecular weight peptide from Trichoderma pseudokoningii S38 during cellulose biodegradation | |
| JPH09297A (en) | Determination of activity of cellulose hydrolase | |
| TWI649420B (en) | Myrmecridium flexuosumnuk-21, novel lactose oxidase produced bymyrmecridium flexuosumnuk-21, and method of conversion into lactobionic acid | |
| Heptinstall et al. | Fluorimetric estimation of exo-cellobiohydrolase and β-D-glucosidase activities in cellulase from Aspergillus fumigatus Fresenius |