KR20010032218A

KR20010032218A - 악티노미케테스에 의하여 제조되는 셀룰라제 및 이를제조하는 방법

Info

Publication number: KR20010032218A
Application number: KR1020007005414A
Authority: KR
Inventors: 존스브라이언이.; 반더클레이지빌헬무스에이.에치.; 반졸링엔피터; 웨이러월터
Original assignee: 마가렛 에이.혼; 제넨코 인터내셔날 인코포레이티드
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2001-04-16
Also published as: EP1034280A2; ATE328089T1; CA2309886A1; AU1590899A; WO1999025847A3; ES2267200T3; DE69834741T2; EP1034280B1; WO1999025847A2; JP2001523464A; DE69834741D1

Abstract

본 발명은 Actinomycete에 의하여 생성될 수 있는 신규한 셀룰라제 조성물에 관한다. 셀룰라제는 40℃에서 6, 60℃에서 6이하의 최적 pH 및 대략 35kD의 산출 분자량을 가진다. 또한 상기 셀룰라제를 암호화하는 DNA, 셀룰라제 제조 방법 및 이의 용도에 관한다.

Description

악티노미케테스에 의하여 제조되는 셀룰라제 및 이를 제조하는 방법{CELLULASE PRODUCED BY ACTINOMYCETES AND METHOD OF PRODUCING SAME}

셀룰라제는 셀룰로즈내 β-D-글루코시드 결합을 가수분해할 수 있는 효소이다. 효소는 전통적으로 엔도글루카나제, 엑소글루카나제 또는 셀로바이오하이드롤라제 및 β-글루코시다제(Knowles, J등, (1987), TIBTECH 5, 255-261)의 세부류로 크게 나뉘어 왔으며 다수의 박테리아, 이스트 및 규류에 의하여 셍성되는 것으로 공지되어 있다.

따라서 셀룰라제는 더러움 제거용 세제 조성물, 즉 세척에 유용한 것으로 공지되어 있다. 셀룰로즈 분해 효소의 용도에 대하여 연구해 온 초기출원들은 (바이오)에탄올 제조, '스톤워시' 및 '바이오폴리쉬'와 같은 직물 처리 및 세제 조성물을 위하여 (우드) 셀룰로즈 펄프를 당으로 분해하는 것을 포함한다. 예를들어 영국 출원 제2,075,028호, 제2,095,275호 및 제2,094,826호는 세제가 셀룰라제를 포함할 경우 개선된 세척 효과를 보임을 예시한다. 또한 영국 출원 제1,358,599호는 면 함유 직물의 경도를 감소시키기 위한 세제내 셀룰라제 사용을 예시한다.

직물 처리에서 또다른 유용한 셀룰라제 특성은 색을 보다 생생하게 함으로써 낡은 직물을 재생할 수 있는 것이다. 예를들어 면 함유 직물의 반복 세척은 직물에 회색 그림자를 남기는데 이것은 때때로 ″보풀″로 불리는 기계 작용에 의하여 야기되는 파열 및 일탈된 섬유에 의한 것으로 사료되어진다. 이러한 회색 그림자는 특히 착색 직물상에서 식별할 수 있다. 따라서, 섬유의 일달 상층을 제거하여 직물의 전체 외관을 개선시킬 수 있는 셀룰라제의 특성은 가치가 있다.

셀룰라제 초기 출원들인 세제는 일반적으로 알카리성 조건하에 작동하므로 pH 7-10에서 우수한 활성을 보이는 셀룰라제에 대한 요구가 크다. Humicola insolens 및 Tricoderma reesei와 같은 균류 셀룰라제는 중성 내지 약알카리 pH에서 적당하게 작동한다. 또한, 고 알카리 pH에서 셀룰라제 활성을 보이는 다수의 효소는 Bacillus 및 기타 원핵생물에서 분리되었는데 예를들어 PCT 공개공보 제WO 96/34092호 및 제WO 96/34108호를 참조하시오. 따라서 균류 및 박테리아 셀룰라제 모두 철저히 연구되었다. 그러나 Actinomycetes에서 분리된 셀룰라제 제3그룹은 약간의 주목을 끌어왔을 뿐이다. Wilson등은 Critical Reviews in Biotechnology, Vol.12, pp45-63 (1992)에서 Thermomonospora fusca, Thermomonospora curvata 및 Microbispora bispora에 의하여 생성된 셀룰라제를 연구하고 이들 다수의 셀룰라제가 광범위한 pH 프로파일 및 양호한 온도 안정성을 보임을 예시하였다. 유사하게는, Nakai등의 Agric. Biol. Chem., Vol.51, pp.3061-3065(1987) 및 Nakai등의 Gene, Vol.65, pp229-238(1988)은 알카리 최적 pH 및 우수한 온도 안정성을 가지는 Streptomyces 균주 KSM-9로부터의 내알카리성 셀룰라제 casA를 예시한다.

Actinomycetes(악티노미케테스)로부터의 몇몇 예를 포함하여 바람직한 특성을 가지는 다수의 셀룰라제 조성물과 관련한 업계에 지식에도 불구하고 예를들어 직물 처리에서, 세제 조성물 성분으로서, 펄프 및 종이 처리, 동물 사료 보충물로서, 베이킹 가공 조제로서 및 생물자원 전환에서 유용한 일련의 특성을 가지는 신규한 셀룰라제는 계속 요구되고 있다. 출원인은 이러한 보충적 특성을 가지면서 이러한 공지된 셀룰라제 출원에 유용한 셀룰라제를 발견하였다.

발명의 요약

본 발명의 제1 목적은 세제용으로 유용한 온도 및 pH 프로파일을 가지는 셀룰라제 조성물에서 유도된 신규한 Actinomycetes를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2의 목적은 유용한 직물 처리 특성을 가지는 셀룰라제 조성물에서 유도된 신규한 Actinomycetes를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3의 목적은 동물 사료 첨가제로서, 지지 보조제로서, 펄프 및 종이 처리에서 사용하기에 유용한 특성을 가지는 셀룰라제에서 유도된 신규한 Actinomycetes를 제공하는 것이다.

본 발명의 제4의 목적은 이러한 신규한 Actinomycetes에서 유도된 셀룰라제 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제5의 목적은 본 발명 신규한 셀룰라제 조성물의 상업적 생산을 용이하게 하는 DNA 및 아미노산 서열을 제공하는 것이다.

본 발명의 제6의 목적은 세제, 직물 처리, 사료 보충물로서 및 펄프 및 종이 제조에 사용하기에 우수한 특성을 가지는 신규한 셀룰라제를 제공하는 것이다.

본 발명은 Actinomycetes에서 얻을 수 있는 셀룰라제 또는 상기 셀룰라제의 유도체를 제공한다. 바람직하게는 본 발명 셀룰라제는 도1의 아미노산 서열(서열 제1번) 또는 이와 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 더 바람직하게는 90% 이상의 서열 상동성을 가지는 이의 유도체를 포함한다.

또다른 구체예에서는, 본 발명 셀룰라제를 암호화하는 DNA를 포함하는 조성물을 제공한다. 바람직하게는 DNA는 도2의 아미노산 서열(서열 제2번) 또는 이와 76% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더 바람직하게는 90% 이상의 서열 상동성을 가지는 이의 유도체 및 이에 의하여 생성되는 셀룰라제를 암호화한다. 본 발명은 또한 적절한 조건하에 도2의 DNA에서 취한 DNA 탐침에 잡종형성하는 DNA 및 이에 의하여 생성되는 셀룰라제를 구체화한다.

본 발명의 또다른 구체예서는, 본 발명 셀룰라제를 암호화하는 DNA로 적당한 미생물을 형질전환시키는 방법 및 형질전환된 미생물로부터 본 발명 셀룰라제를 생성시키는 방법을 제공한다.

본 발명의 특히 바람직한 구체예에서, 성숙한 셀룰라제는 Actinomycetes에서 유도되고 SDS-PAGE(본원에서는 35kD 셀룰라제로 언급함)에서 측정할때 약 35kD의 분자량을 가진다. 약 35kD의 성숙한 셀룰라제는 산출 등전기점이 약 5.9이고 CMC에서 최적 pH가 40℃에서 약 8, 60℃에서 7이다. 본 발명 셀룰라제는 40℃에서 보다 60℃에서 높은 활성을 보이며 pH 5-10이상의 광범위한 활성 범위를 보인다.

본 발명은 Actinomycetes에 의하여 제조되는 셀룰라제 조성물, 이러한 셀룰라제를 제조하는 방법 및 이러한 셀룰라제의 용도에 관한다. 본 발명은 또한 세제 조성물 첨가제로서, 셀룰로즈 함유 직물 및 이에 유용한 섬유와 같은 직물 처리에서, 동물 사료 첨가제로서, 베이킹 가공 조제로서, 펄프 및 종이 처리에서 및 프룩토즈 옥수수-시럽 또는 에탄올 제조의 전분 처리에서 유리하게 셀룰라제를 가한 업계에 공지된 조성물에 이러한 신규한 셀룰라제를 사용하는 용도에 관한다.

도1은 리더 서열을 보이는 본 발명 약 35kD 셀룰라제의 추론 아미노산 서열을 도시한다. 코딩된 문자들은 IUPAC-IUB Biochemical Nimenclature Commission(GenBank Patentln User Manual, PC-DOS/MS-DOS 버전, 1990년 11월에 기술한 바와 같음)에 따른다(서열 제1번).

도2는 본 발명 약 35kD 셀룰라제를 암호화하는 DNA 서열을 도시한다(서열 제2번).

도3은 40℃ 및 60℃에서 본 발명 약 35kD 셀룰라제의 pH/활성 프로파일을 도시한다.

도4는 pHPLT 벡터를 도시한다.

도5는 pHP11AG8 벡터를 도시한다.

도6은 본 발명 셀룰라제를 얻을 수 있는 Actinomycetes의 16s RNA 서열을 도시한다(서열 제3번).

″유도체″란 원래 단백질의 C- 및 N-말단 중 하나 또는 둘다에 하나 이상의 아미노산 부가, 원래 아미노산 서열내 하나 이상의 상이한 부위에서 하나 이상의 아미노산 치환, 원래 단백질의 한말단 또는 양말단에서 또는 아미노산 서열의 하나 이상의 부위에서 하나 이상의 아미노산 제거 또는 원래의 아미노산 서열내 하나 이상의 부위에서 하나 이상의 아미노산 삽입에 의하여 원래 단백질에서 유도되는 단백질을 말하는 것으로 의도된다. 효소 유도체의 제조는 바람직하게는 원래 단백질을 암호화하는 DNA 서열 개질, 적당한 숙주내로 DNA 서열 형질전환 및 개질된 DNA 서열을 발현시켜 유도체 효소를 형성함으로써 한다. 본 발명 유도체는 전구체 효소 아미노산 서열(예를들어 본 발명 야생형 또는 원산지 효소)과 비교할때 변형된 아미노산 서열을 포함하고 전구체 효소의 특징적인 효소 특성을 보유하나 몇가지 구체적인 면에서 변형된 특성을 가지는 펩티드를 포함한다. 예를들어 변형된 셀룰라제는 증가된 최적 pH 및 증가된 온도 내성을 가질 수 있을 것이나 그 특징적인 셀롤로즈 분해 활성을 보유할 것이다.

″숙주 세포″는 본 발명 재조합 DNA 벡터의 숙주 및 발현 담체로서 작용할 수 있는 세포를 말한다. 본 발명 바람직한 구체예에서, ″숙주 세포″는 Bacillus 세포를 의미한다.

″DNA 구축물″ 또는 ″DNA 벡터″는 혹종의 신규한 셀룰라제 또는 상기 기술한 셀룰라제 유도체를 암호화하는 하나 이상의 DNA 단편을 포함하는 누클레오티드 서열을 의미한다.

본 발명의 특히 바람직한 구체예에서 성숙한 셀룰라제는 Actinomycetes에서 유도되고 SDS-PAGE(본원에서는 35kD 셀룰라제로 언급함)상에서 측정할때 약 35kD의 분자량을 가진다. 35kD 셀룰라제는 성숙 단백질에 대하여 산출 pl이 약 4.5이고 카복시메틸셀룰로즈(CMC)상에서의 최적 pH는 40℃에서 약 6, 60℃에서 5이하이다.

35kD 셀룰라제의 아미노산 서열을 암호화하는 유전자는 여러 라이브러리에서 입수가능한 서열 데이타와 비교하여 분석하였다. 공개된 또는 알려진 셀룰라제 유전자 서열로 암호화된 셀룰라제와 본 발명 DNA 서열에 의하여 암호화된 셀룰라제를 비교한 데이타베이스에 대한 연구는 계통발생적으로 가깝게 인접하는 것들을 조사하기 위하여 행하였다. 최고량의 상동성이 발견된 것은 Thermomonospora fusca 에서 유도된 셀룰라제 E5 및 Streptomyces lividans에서 유도된 CelA였다. 약 Pearson ＆ Lipman, Proc. Nat. Acad. Sci., Vol.85, pp2444-2448(1998)에 의하여 기술된 TFastA 프로그램을 사용하여 35kD의 셀룰라제는 268 잔기 오버랩에서 E5에 아미노산 서열이 61.2% 및 244 염기쌍 오버랩에서 CelA에 서열이 54.9% 상동임을 보였다. TFastA Data Searching Program은 Sequence Analysis Software Package Version 6.0으로 시판된다(위스콘신 53705 매디슨, 위스콘신대학 바이오테크놀로지 센터, Genetic Computer Group). TFastA 프로그램을 사용할때 E5 및 CelA를 암호화하는 DNA내 35kD 셀룰라제를 암호화하는 DNA 서열은 1134 염기쌍 오버랩에서 E5를 암호화하는 DNA와 71.3% 및 1306 염기쌍 오버랩에서 CelA를 암호화하는 DNA에 62.8% 누클레오티드 상동성을 보였다.

따라서, 본 발명은 도1(서열 제1번)에 따른 아미노산 서열을 가지는 셀룰라제 또는 이것과 62% 이상, 바람직하게는 75% 이상, 가장 바람직하게는 90% 이상 서열이 동일한 이의 유도체에 관한다. 유사하게, 본 발명은 또한 도2(서열 제2번)에 따른 DNA 또는 이것과 72% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 가장 바람직하게는 90% 이상 서열이 동일한 이의 유도체에 관한다.

주어진 단편 또는 유전자가 본원에 기술된 셀룰라제에 해당하는지 따라서 본 발명의 영역내에 해당하는지를 분석하기 위하여 잡종형성이 사용된다. 잡종형성 분석은 본질적으로 다음과 같다: 제조자의 지시에 따라 예를들어 EcoR I, Hind III, Bam HI, Cla I, Kpn I, Mlu I, Spe I, Bgl II, Nco I, Xba I, Xho I 및 Xma I(New Englands Biolabs, Inc, Beverly, MA 및 Boehringer Mannheim 공급)과 같은 제한 효소(들)로 특정 타겟 소스로부터의 게놈 DNA를 이화시켜 단편화한다. DNA 단편을 육안으로 크기별로 나눌 수 있도록 (예를들어 0.85 아가로즈)와 같은 아가로즈 겔을 통하여 시료들을 전기이동시킨다. 겔을 증류수내에서 빠르게 헹구고 온건하게 흔들어 주면서 (예를들어 0.25M HCl)과 같은 적절한 용액에서 온건하게 흔들어주면서 30분간 변성시키고 온건하게 흔들어주면서 (예를들어 0.4M NaOH에서) 30분간 변성시킨다. 30분간 온건하게 흔들어주면서 1.5M NaCL, IMTris, pH 7.0에 겔을 두는 특성회복 단계를 포함시킬 수 있을 것이다. 이후 DNA는 (예를들어 6XSSC(900mM NaCl, 90mM 트리소듐 시트레이트)와 같은) 전달용액을 사용하여 적절한 양전하 멤브레인, 예를들어 Maximum Strength Nytran Plus 멤브레인(Schleicher ＆ Schuell, Keene, N.H.) 상에 옮겨야한다. 일반적으로 약 2시간 이상 지나 전달이 완결된 후 멤브레인을 헹구고 (예를들어 2X SSC[2X SSC = 300mM NaCl, 30mM 트리소듐 시트레이트]와 같은) 헹굼 용액을 사용한 후 실온에서 자연건조시킨다. 이후 멤브레인은 적당한 예비 잡종형성 용액내에서 (약 2시간 이상) 예비 잡종형성시켜야 한다. 당업자에 알려진 바와 같이, 예비 잡종형성 용액내 포름아미드의 양은 상용 방법에 따라 얻어지는 반응의 성질에 따라 달라질 수 있을 것이다. 따라서, 잡종형성 분자를 확인하는데 있어 더 많은 양의 포름아미드를 사용하는 동일한 절차보다 더 적은 양의 포름아미드로써 더 완전한 겔이 얻어질 수 있을 것이다. 다른 한편, 더 많은 포름아미드를 사용하면 강한 잡종형성띠를 육안으로 더 용이하게 구별할 수 있을 것이다.

도2의 서열에서 취한 일반적으로 길이 100-1000 염기의 DNA 탐침은 아가로즈 겔, 젤로부터 잘라낸 단편 및 잘라낸 아가로즈로부터 회수한 단편에서 전기 잉동시켜 분리하여야 한다. 이후 이렇게 정제된 DNA 단편을 (예를들어 제조자의 지시에 따라 DNA내 P³²를 합체시키기 위한 Megaprime 라벨링 시스템(영국, 버킹햄셔, Amersham International plc)을 사용하여) 라벨링한다. 95℃에서 5분간 가열하고 즉시 멤브레인을 함유하는 상기 예비 잡종형성 용액에 가하여 라벨링된 탐침을 변성시킨다. 잡종형성 반응은 온건한 교반하에 (예를들어 37℃에서 18시간동안과 같이) 적절한 시간동안 적절한 조건하에 진행되어야 한다. (예를들어 2X SSC/0.3% SDS내에서) 멤브레인을 헹군 다음 온건하게 교반하면서 적절한 세척 용액으로 세척한다. 의도하는 엄중성은 멤브레인(필터)을 세척하는 조건을 반영한 것일 것이다.

구체적으로 주어진 반응의 엄중성(즉, 성공적인 잡종형성을 위하여 필요한 상동성 정도)은 잡종형성후 서던 블롯으로부터의 필터가 가해지는 세척 조건에 따라 달라질 것이다. 본원에 기술한 바와 같은 ″덜 까다로운″ 조건은 20℃에서 15분간 0.2X SSC/0.1% SDS 용액으로 서던 블롯으로부터의 필터를 세척하는 것을 포함한다. ″표준″ 조건은 37℃에서 30분간 0.2X SSC/0.1% SDS 용액으로 서던 블롯으로부터의 필터를 두번째 세척하는 것을 포함하는 추가 세척 단계를 포함한다.

본 발명은 또한 셀룰라제 제조 방법에 관한다. 적절한 셀룰라제 제조 유기체를 제조 및 분리하기 위하여 소다 레이크 시료들을 스크리닝함으로써 셀룰라제를 제조할 수 있다. 이후 이러한 유기체는 Actinomycetes와 같이 알려진 생장 수단을 통하여 생장시킬 수 있다. 그러나, 올바른 셀룰라제 제조 균주를 분리하기 보다는 셀룰라제를 암호화하는 본원 DNA로 적당한 숙주 세포를 형질전환시키고 숙주 세포 생장 및 셀룰라제 발현에 적절한 조건하에 얻어지는 재조합 미생물을 배양시키는 유전자 공학 기법을 이용하는 것이 소량이 아닌 본 발명 셀룰라제를 제조하는데 더 효율적이다. 제1단계로서, 예를들어 Saito 및 Miura법(Saito ＆ Miura, Biochim. Biophys. Acta., Vol.72, pp619(1963)) 또는 유사방법으로 공여 Actinomycete 균주로부터 염록소 DNA를 얻을 수 있을 것이다. 따라서 얻어진 엽록소 DNA의 제한효소 절단으로 알카리성 셀룰라제 유전자를 함유하는 DNA 단편을 얻는다. 이 목적에서, 상기 유전자 영역을 절단하지 않는다면 혹종의 제한 효소를 사용할 수 있을 것이다. 그러나 이와는 다르게 효소 농도 또는 인큐베이팅 시간을 감소시켜 부분

적인 이화만을 허용함으로써 유전자를 절단하는 제한 효소를 사용할 수 있을 것이다. 바람직한 제한 엔도누클레아제는 Sau3A이다. 얻어지는 이화 혼합물로부터 적당한 단편(4-10kb)을 분리하여 적당한 숙주 세포를 DNA 구축물로 전환시키는데 사용할 수 있을 것이다.

본 발명 셀룰라제를 암호화하는 유전자는 λ-파지 (발현) 벡터 및 E.coli 숙주 세포를 사용하여 클론시킬 수 있다. (이와는 다르게, 보존 도메인 상의 컨센서스 프라이머를 설계하여 PCR 클론시킬 수 있을 것이다). E.coli내에서 제1 클론 단계후 본 발명 셀룰라제 유전자를 Bacillus 또는 Streptomyces 종, Aspergillus 또는 Trichoderma와 같은 선상 균류 및 Saccharomyces와 같은 이스트와 같은 더 바람직한 공업용 발현 숙주로 옮길 수 있다. 이들 숙주 유기체에서 얻어질 수 있는 발현 및 분비 정도가 높아 이후 회수될 수 있는 발효 매질내 셀룰라제 축적이 가능하다.

셀룰라제는 필요하다면 세포분열후 원심분리 또는 여과에 의하여 매질로부터 세포를 분리하는 단계, 예를들어 암모늄 설페이트와 같은 염을 이용하여 상청액 또는 여액의 단백질함유 성분을 침전시키는 단계, 예를들어 이온교환 크로마토그래피 또는 친화 크로마토그래피 또는 업계에 공지된 유사한 절차와 같은 여러가지 크로마토그래피 절차를 이용한 정제를 포함하는 종래 절차로 매질로부터 회수할 수 있을 것이다. 본 발명 알카리성 셀룰라제 제조에 대하여는 셀룰로즈를 베이스로 하는 에너지원을 함유하는 매질을 사용하여 알카리성 조건하에 배양하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 발현 숙주 세포는 Bacillus spp., 더 바람직하게는 Bacillus licheniformis 또는 Bacillus subtilis를 포함한다. 특히 바람직한 구체예에서, 프로테아제 유전자에 대한 형질전환 숙주를 제거하여 셀룰라제 생성물이 발효 배지 또는 이의 농축물내에서 단백질분해되지 않게 한다. 프로테아제가 제거된 Bacillus 균주에 대한 바람직한 일반적 형질전환 및 발현 프로토콜은 본원에 참고문헌으로 합체되어 있는 Ferrari등의 미국 특허 제5,264,366호에 기재되어 있다. Aspergillus에 대한 형질전환 및 발현은 예를들어 본원에 참고문헌으로 포함되어 있는 Berka등의 미국 특허 제5,364,770호에 기재되어 있다. 출원인들은 Bacillus내에 일시적으로 유전자를 형질전환시키는 것은 본래의 정규 기계류를 사용할 경우 얻어지는 발현면에서 빈약하거나 비효과적임을 발견하였다. 따라서, Bacillus내로 형질전환시킬 경우 aprE 촉진유전자를 사용하는 것이 바람직하다. 형질전환 숙주 세포가 Aspergillus일 경우 바람직한 촉진유전자는 glaA이다.

본 발명 직물 처리는 셀룰라제를 포함하는 조성물을 이용한 직물 가공 또는 세척에 관한다. 이러한 처리는 스톤워싱, 셀룰라제 함유 직물의 짜임, 감촉 및/또는 외관 개질 또는 셀룰라제 함유 직물의 제조 또는 세척/조절시 사용되는 기타 기법을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 맥락에서 처리란 셀룰로즈 직물 또는 섬유로부터 '불완전한' 또는 '죽은' 코튼을 제거하는 것에 관한다. 불완전한 코튼은 완전한 코튼보다 현저히 다공성이어서 예를들어 불균일한 염색이 존재할 경우 이로인하여 직물의 질이 떨어진다. 본 발명 조성물은 또한 제조시 오염된 셀룰로즈 함유 직물의 세척에 사용되는 셀룰라제 성분을 포함한다. 예를들어 셀룰라제는 세탁용 세제 조성물에 사용될 수 있을 것이다. 본 발명에 유용한 세제 조성물은 예비세척, 예비담금 및 가정용 칼라 재고정 조성물과 같은 측정 조제물을 포함한다. 본원에 기술된 바와 같은 이러한 처리 조성물은 셀룰로즈 함유 직물에 직접 도포할 수 있는 희석 용액 형태 희석을 요하는 농축물 형태로 존재할 수 있을 것이다. 일반적인 직물의 셀룰라제 처리를 위한 처리 기법은 예를들어 EP 공개공보 제220 016호 및 영국 출원 제1,368,599호 및 제2,095275호에 기술되어 있다.

본 발명의 셀룰로즈 물질 처리는 또한 동물 사료, 펄프 및/또는 종이, 업계에 공지된 목적을 위한 음식 및 곡식의 처리에 관한다. 예를들어 셀룰라제는 동물 사료의 가치를 증가시키고 우드 펄프의 드레인성을 개선시키며 식품을 개선하고 그레인 습식 밀링 또는 건식 밀링 공정시 그레인의 섬유를 감소시키는 것으로 공지되어 있다.

본 발명 처리는 효과량의 셀룰라제와 예를들어 완충액, 계면활성제 및/또는 연마제를 포함하는 기타 임의 성분을 함유하는 수성 용액을 제조하는 것을 포함한다. 효과량의 셀룰라제 효소 조성물은 의도하는 용도에 충분한 셀룰라제 효소 농축물이다. 따라서, 예를들어 본 발명 스톤워싱 조성물내 ″효과량의″ 셀룰라제는 예를들어 이음새 및 직물 패널에 마모되고 퇴색한 외관을 제공하는데 바람직한 효과를 제공할 것이다. 유사하게, 셀룰라제 함유 직물의 촉감 및/또는 외관을 개선시키려는 의도의 조성물내 ″효과량″의 셀룰라제는 예를들어 직물의 부드러움을 증가시키는 것과 같은 감촉 개선 또는 예를들어 직물의 선명한 외관을 손상시키는 가는섬유 및 필을 제거하는 것과 같은 외관 개선을 측정가능한 정도로 이루는 양이다. 사용되는 셀룰라제의 양은 또한 사용하는 장비, 사용하는 공정 파라미터(셀룰라제 처리 용액의 온도, 셀룰라제 용액에의 노출 시간등) 및 셀룰라제 활성(예를들어 특정 용액은 저활성 셀룰라제 조성물과 비교할때 고활성 셀룰라제 조성물을 사용할 경우 셀룰라제 농도가 더 낮을 것을 요할 것이다)에 따라 달라진다. 처리시킬 직물을 가하는 수성 처리 용액내 정확한 셀룰라제 농도는 의도하는 결과 및 상기 요소들을 기준하여 당업자가 용이하게 결정할 수 있다. 스톤워시 공정에서 셀룰라제는 수성 처리 용액내 일반적으로 총 단백질 약 0.5-5000ppm, 가장 바람직하게는 10-200ppm의 농도로 존재하는 것이 바람직하다. 셀룰라제 함유 직물의 촉감 및/또는 외관 개선 조성물에서 셀룰라제는 수성 처리 용액내 일반적으로 총 단백질 약 0.1-2000ppm, 가장 바람직하게는 0.5-200ppm의 농도로 존재하는 것이 바람직하다.

바람직한 처리 구체예에서, 완충액은 용액의 pH를, 사용되는 셀룰라제가 활성을 보이는 즉 사용하는 셀룰라제의 성질에 의존하는 범위내로 유지시키기에 충분하도록 조성물을 처리하는데 사용한다. 사용하는 완충액의 정확한 농도는 당업자가 용이하게 고려할 수 있는 여러가지 요소에 따라 달라질 것이다. 예를들어, 바람직한 구체예에서, 완충액 및 완충액 농도는 최종 셀룰라제 용액내 pH를 최적 셀룰라제 활성에 요구되는 pH 범위내로 유지할 수 있도록 선택된다. 본 발명 셀룰라제의 최적 pH 범위의 결정은 널리 공지된 방법으로 확인한다. 셀룰라제 활성 범위 pH의 적당한 완충액은 당업자에 널리 공지되어 있다.

셀룰라제 및 완충액 외에 처리 조성물은 임의로 계면활성제를 함유할 수 있을 것이다. 적당한 계면활성제는 셀룰라제 및 예를들어 음이온성, 비이온성 및 양쪽성 계면활성제를 포함하는 직물과 상용성인 혹종의 계면활성제를 포함한다. 본원에 사용되는 적당한 음이온성 계면활성제는 선형 또는 분지형 알킬벤젠설포네이트; 선형 또는 분지형 알킬 또는 알케닐 그룹을 가지는 알킬 또는 알케닐 에테르 설페이트; 알킬 또는 알케닐 설페이트; 올레핀설포네이트; 알칸설포네이트등을 포함한다. 음이온성 계면활성제에 대한 적당한 카운터 이온은 소듐 및 포타슘과 같은 알카리 금속 이온; 칼슘 및 마그네슘과 같은 알카리토금속 이온; 암모늄 이온; 및 1-3개의 C₂또는C₃알칸올 그룹을 가지는 알칸올아민을 포함한다. 양쪽 계면활성제는 4차 암모늄염 설포네이트 및 베타인-형 양쪽성 계면활성제를 포함한다. 이러한 양쪽성 계면활성제는 동일한 분자에 양전하 및 음전하를 띤 그룹을 모두 포함한다. 비이온성 계면활성제는 일반적으로 폴리옥시알킬렌 에테르 및 고급 지방산 알칸올아미드 또는 이의 알킬렌 옥사이드 부가물 및 지방산 글리세린 모노에스테르를 포함한다. 당업자에 공지된 방법으로 계면활성제 혼합물 또한 사용할 수 있다.

본원에 기술된 방법에 사용하도록 농축 셀룰라제 조성물을 제조할 수 있다. 이러한 농축물은 상기 기술한 농축량의 셀룰라제 조성물, 완충제 및 계면활성제를 바람직하게는 수성 용액으로 함유한다. 이렇게 조제할 경우, 각 성분을 필요한 농도로 가지는 셀룰라제 제조물을 빠르고 정확하게 제조할 수 있도록 셀룰라제 농축물을 물로 용이하게 희석할 수 있다. 수성 농축물을 조제할 경우, 이들 농축물을 희석시켜 상기 기술한 바와 같이 셀룰라제 용액내 성분들을 필요한 농도에 이르게 할 수 있다. 분명히 알 수 있는 바와 같이 이러한 셀룰라제 조성물은 셀룰라제 조성물의 제조를 용이하게 할 뿐만 아니라 사용될 장소로 조성물을 용이하게 이동시킬 것이다. 농축물 처리는 예를들어 액체, 유액, 젤 또는 페이스트와 같은 혹종의 업계에 공지된 형태일 수 있다.

고체 셀룰라제 농축물을 사용할 경우, 셀룰라제 조성물은 과립, 분말, 응집물 또는 고체 디스크일 수 있을 것이다. 과립은 세척 매질내 과립의 용해 속도를 감소시키는 물질을 함유하도록 조제할 수 있다. 이러한 물질 및 과립은 본원에 그 전체가 참고문헌으로 포함되어 있는 미국 특허 제5,254,283호에 기술되어 있다.

조성물의 실질적인 용도에 따라 스톤, 경석, 충전재, 용매, 효소 활성화제 및 재증착 방지제를 포함하는 다른 물질들을 의도하는 본 발명 셀룰라제 조성물과 함께 사용하거나 그 내부에 함유시킬 수 있다.

예로써 스톤워시 방법을 상세히 기술할 것이나 다른 용도, 즉 직물의 촉감 및/또는 외관을 개선시키기 위하여 당업자는 기술된 파라미터를 용이하게 개질한다. 처리 조성물과 스톤워시 조성물을 혼합시켜 셀룰라제 효소를 직물과 근접시킴으로써 셀룰로즈 함유 직물을 효과량의 셀룰라제를 함유하는 셀룰라제 함유 스톤워시 조성물과 접촉시킨다. 이후 직물 및 셀룰라제를 함유하는 수성 용액을 교반한다. 처리 조성물이 수성 용액일 경우 직물은 용액에 직접 담글 수 있을 것이다. 유사하게 스톤워시 조성물이 농축물일 경우 농축물은 수조에서 셀룰로즈 함유 직물로 희석시킨다. 스톤워시 조성물이 예비-세척 젤 또는 고체 스틱과 같은 고체 형태일 경우 스톤워시 조성물은 조성물을 직접 도포하여 직물 또는 세척액에 접촉시킬 수 있을 것이다.

셀룰로즈 함유 직물은 셀룰로즈 함유 직물에 스톤워시 외관을 부여하는 효소작용을 허용하는데 효과적인 조건하에 스톤워시 용액으로 인큐베이팅시킨다. 예를들어 스톤워시중 pH, 액체비율, 온도 및 반응시간을 조절하여 스톤워시 조성물이 작용하는 조건을 최적화시킬 수 있을 것이다. 스톤워시 효과를 얻으려는 경우 ″효과적인 조건″은 셀룰라제 효소가 셀룰로즈 함유 직물과 효과적으로 반응할 수 있도록 하는 pH, 액체비율 및 온도를 반드시 포함한다. 일반적으로 본 발명 셀룰라제는 모 셀룰라제(들)의 사용에 대하여 작용할 수 있는 조건하에 이용하여야 한다. 그러나 이러한 조건은 당업자가 용이하게 확인할 수 있다. 본 발명 스톤워시 조성물에 효과적인 반응조건은 실질적으로 선행하는 해당 셀룰라제 조성물에 사용되는 널리 공지된 방법과 유사하다. 따라서 본 발명 스톤워시 조성물을 사용하는 조건을 최대화하는 것은 당업자의 기술범위이다.

본원에서 사용되는 스톤워시 액체비율, 즉 스톤워시 조성물 용액(즉, 세척액)과 직물 중량비는 일반적으로 데님 직물에 의도하는 스톤워시 효과를 부여하는데 충분한 양으로서 사용하는 공정에 따라 달라진다. 바람직하게는 액체비율은 약 4:1-50:1, 더 바람직하게는 약 5:1-20:1, 가장 바람직하게는 약 10:1-15:1이다.

스톤워시중 본 발명 스톤워시 조성물과의 반응온도는 두가지 경쟁적인 요인에 의하여 지배된다. 먼저, 일반적으로 온도를 증가시키면 반응 카이네틱스를 증가시켜, 즉 반응을 빠르게 하여 저온에서 요구되는 반응시간에 비교할때 반응시간을 감소시킬 수 있다. 두번째로, 셀룰라제는 주어진 반응온도(사용하는 셀룰라제 성질에 따라 달라짐)를 넘어 활성을 잃는 단백질이다. 따라서 반응온도가 너무 높을 경우 셀룰라제 변성 결과 셀룰로즈 분해활성을 잃는다. 업계의 표준 셀룰라제 사용 온도는 일반적으로 35-65℃이나(또한 본 발명 셀룰라제에 대하여도 적당하다고 예상되어짐) 최적온도 조건은 사용되는 특정 셀룰라제에 대하여 널리 공지된 기술을 통하여 확인하여야 한다.

반응시간은 스톤워시가 일어나는 구체적인 조건에 따라 달라진다. 예를들어 pH, 온도 및 셀룰라제 농도는 모두 최적 반응시간에 영향을 미칠것이다. 일반적으로 반응시간은 약 5분 내지 5시간, 바람직하게는 약 10분 내지 3시간, 가장 바람직하게는 약 20분 내지 약 1시간이다.

본 발명의 또다른 바람직한 구체예에서 본 발명 셀룰라제는 세제 조성물에 사용할 수 있을 것이다. 본 발명 세제 조성물은 예비-세탁 조성물, 예비-담금 조성물로서 또는 통상의 세탁 또는 헹굼 싸이클에서 세정에 유용하다. 바람직하게는 본 발명 세제 조성물은 효과량의 셀룰라제, 계면활성제 및 임의로 아래 기술하는 기타 성분들을 포함한다.

본 발명 세제 조성물에 사용되는 효과량의 셀룰라제는 예를들어 보풀제거, 연화, 보풀방지, 표면 섬유 제거, 혼탁방지 및 세정과 같이 셀룰라제에 의하여 생성되는 것으로 공지된 바람직한 효과를 셀룰로즈 함유 직물상에 부여하는데 충분한 양이다. 바람직하게는, 세제 조성물내 셀룰라제는 세제의 약 10-20,000ppm의 농도로 사용한다.

세제 조성물내 사용되는 셀룰라제 효소의 농도는 바람직하게는 희석시 세척매질내 셀룰라제 효소의 농도가 총 단백질 약 0.01-1000ppm, 바람직하게는 약 0.02-500ppm, 가장 바람직하게는 약 0.5-250ppm이 되도록 선택한다. 세제 조성물내 사용되는 셀룰라제 효소의 양은 물에 부가시 세척 용액을 생성시키도록 세제가 희석되는 정도에 따라 달라질 것이다.

셀룰라제 효소 농도는 총 단백질 약 0.01-1000, 바람직하게는 약 0.02-500, 가장 바람직하게는 약 0.5-250ppm 범위내이다. 세제 조성물에 사용되는 셀룰라제 효소의 양은 세탁 용액을 제조하기 위하여 물에 가할때 세제를 희석시키는 정도에 따라 달라질 것이다.

본 발명 세제 조성물은 예를들어 액체, 과립, 유액, 젤 또는 페이스트로서 혹종의 업계에 공지된 형태일 수 있을 것이다. 이러한 형태는 당업자에 널리 공지되어 있다. 고체 세제 조성물을 사용할 경우 셀룰라제는 바람직하게는 과립으로 조제된다. 바람직하게는, 과립은 셀룰라제 보호제를 추가로 함유하도록 조제될 수 있다. 과립은 과립의 세척 매질내 용해 속도를 감소시킬 물질을 함유하도록 조제될 수 있다. 이러한 물질 및 과립은 본원에 그 전체가 참고문헌으로 포함되어 있는 미국 특허 제5,254,283호에 기술되어 있다.

본 발명 세제 조성물은 계면활성제, 즉 세제 조성물에서의 용도가 널리 공지된 음이온성, 비이온성 및 양쪽성 계면활성제를 포함하는 계면활성제를 사용한다.

본 발명 세제 조성물에 사용하는 적당한 음이온성 계면활성제는 선형 또는 분지형 알킬벤젠설포네이트; 선형 또는 분지형 알킬 그룹 또는 알케닐 그룹을 가지는 알킬 또는 알케닐 에테르 설페이트; 알킬 또는 알케닐 설페이트; 올레핀설포네이트; 및 알칸설포네이트를 포함한다. 음이온성 계면활성제에 대한 적당한 카운터 이온은 소듐 및 포타슘과 같은 알카리 금속 이온; 칼슘 및 마그네슘과 같은 알카리 토금속 이온; 암모늄 이온; 및 1-3개의 C₂또는C₃알칸올 그룹을 가지는 알칸올아민을 포함한다. 양쪽 계면활성제는 4차 암모늄염 설포네이트 및 베타인-형 양쪽성 계면활성제를 포함한다. 이러한 양쪽성 계면활성제는 동일한 분자에 양전하 및 음전하를 띤 그룹을 모두 포함한다. 비이온성 계면활성제는 일반적으로 폴리옥시알킬렌 에테르 및 고급 지방산 알칸올아미드 또는 이의 알킬렌 옥사이드 부가물, 지방산 글리세린 모노에스테르등을 포함한다. 본 발명에 사용하는 적당한 계면활성제는 그 내용이 본원에 참고문헌으로 포함되어 있는 영국 특허 출원 제2 094 826 A호에 기술되어 있다. 이러한 계면활성제 혼합물 또한 사용할 수 있다. 계면활성제 또는 계면활성제 혼합물은 일반적으로 전체 세제 조성물의 약 1-95중량%, 바람직하게는 약 5-45중량%의 양으로 본 발명 세제 조성물에 사용한다. 셀룰라제 조성물 및 계면활성제(들) 외에, 본 발명 세제 조성물은 임의로 하나 이상의 다음 성분들을 함유할 수 있다:

셀룰라제를 제외한 하이드롤라제

적당한 하이드롤라제는 에스테르 결합상에서 작용하는 카복실레이트 에스테르 하이드롤라제, 티오에스테르 하이드롤라제, 포스페이트 모노에스테르 하이드롤라제 및 포스페이트 디에스테르 하이드롤라제; 글리코실 화합물상에서 작용하는 글리코시드 하이드롤라제; N-글리코실 화합물을 가수분해하는 효소; 에테르 결합상에서 작용하는 티오에테르 하이드롤라제; 및 펩티드 결합상에서 작용하는 아미노-아실-펩티드 하이드롤라제, 펩티드-아미노산 하이드롤라제, 아실-아미노산 하이드롤라제, 디펩티드 하이드롤라제 및 펩티드-펩티딜 하이드롤라제를 포함한다. 이들 중에서 카복실레이트 에스테르 하이드롤라제, 글리코시드 하이드롤라제 및 펩티딜-펩티드 하이드롤라제가 바람직하다. 적당한 하이드롤라제는 (1)펩신, 펩신B, 렌닌, 트립신, 키모트립신A, 키모트립신B, 엘라스타제, 엔테로키나제, 카텝신C, 파파인, 키모파파인, 피신, 트롬빈, 피브리놀리신, 레닌, 서브틸리신, 아스퍼질로펩티다제A, 콜라게나제, 클로스트리디오펩티다제B, 칼리크레인, 가스트리신, 카텝신D, 브로멜린, 케라티나제, 키모트립신C, 펩신C, 아스퍼질로펩티다제B, 우로키나제, 카복시펩티다제A 및 B 및 아미노펩티다제와 같은 펩티딜-펩티드 하이드롤라제에 속하는 프로테아제; (2)글루코시드 하이드롤라제(필수적인 셀룰라제는 이 그룹에서 제외됨)α-아밀라제, β-아밀라제, 글루코 아밀라제, 인버타제, 리소자임, 펙티나제, 키티나제 및 덱스트라나제를 포함한다. 이들 중에서 α-아밀라제 및 β-아밀라제가 바람직하다. 이들은 산성 내지 중성 시스템에서 작용하나 박테리아에서 얻어지는 것은 알카리성 시스템에서 높은 활성을 보인다. 리파제가 이들 중에서 특히 효과적이다.

셀룰라제를 제외한 하이드롤라제는 목적에 따라 필요한 만큼 세제 조성물에 포함시킨다. 이것은 정제 단백질면에서 바람직하게는 0.001-5 중량%, 더 바람직하게는 0.02-3 중량%의 양으로 포함되어야 한다. 이 효소는 조 효소 단독으로 이루어지는 과립 형태 또는 세제 조성물내 다른 성분들과 함께 사용하여야 한다. 조 효소의 과립은 정제된 효소가 과립내 0.001-50 중량% 있도록 하는 양으로 사용한다. 사용하는 과립의 양은 0.002-20, 바람직하게는 0.1-10 중량%의 양으로 사용한다. 셀룰로즈에 있어서, 이들 과립은 효소 보호제 및 용해 지연 물질을 함유하도록 조제할 수 있다.

양이온성 계면활성제 및 장사슬 지방산염

이러한 양이온성 계면활성제 및 장사슬 지방산염에는 포화 또는 불포화 지방산염, 알킬 또는 알케닐 에테르 카복실산염, α-설포지방산염 또는 에스테르, 아미노산-형 계면활성제, 포스페이트 에스테르 계면활성제, 3-4개의 알킬 치환체 및 1 이하의 페닐 치환된 알킬 치환체를 가지는 것들을 포함하는 4차 암모늄염이 포함된다. 적당한 양이온성 계면활성제 및 장사슬 지방산염은 그 내용이 본원에 참고문헌으로 포함되어 있는 영국 특허 출원 제2 094 826 A호에 기술되어 있다. 조성물은 약 1-20 중량%의 이러한 양이온성 계면활성제 및 장사슬 지방산염을 함유할 수 있을 것이다.

빌더

A. 2가 격리제

조성물은 포스페이트, 포스포네이트, 포스포노카복실레이트, 아미노산염, 아미노폴리아세테이트 고분자 전해질, 비분해 중합체, 디카복실산염 및 알루미노실리케이트염의 알카리 금속염 및 알칸올아민염으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상의 0-50 중량% 화합물을 함유할 수 있을 것이다. 적당한 2가 격리제는 그 내용이 본원에 참고문헌으로 포함되어 있는 영국 특허 출원 제2 094 826A호에 기술되어 있다.

B. 알카리 또는 무기 전해질

이 조성물은 알카리 또는 무기 전해질로서 트리에탄올아민, 디에탄올아민, 모노에탄올아민 및 트리이소프로판올아민과 같은 유기 알카리 뿐만 아니라 실리케이트, 카보네이트 및 설페이트와 같은 화합물의 하나 이상의 금속염을 조성물을 기준으로 약 1-50 중량%, 바람직하게는 약 5-30 중량% 함유할 수 있을 것이다.

재증착방지제

이 조성물은 재증착방지제로서 약 0.1-5 중량%의 하나 이상의 다음 화합물, 즉 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐피롤리돈 및 카복실메틸셀룰로즈를 함유할 수 있을 것이다.

이들 중에서 본 발명 카복시메틸-셀룰로즈 및/또는 폴리에틸렌 글리콜과 셀룰라제 조성물의 조합물은 특히 유용한 먼지 제거 조성물을 제공한다.

표백제

포타슘 모노퍼설페이트, 소듐 퍼카보네이트, 소듐 퍼보레이트, 소듐 설페이트/과산화수소 부가물 및 소듐 클로라이드/과산화수소 부가물과 같은 표백제 및/또는 설폰화된 프탈로시아닌의 아연 또는 알루미늄염과 같은 광-감지 표백 염료와 함께 본 발명 셀룰라제를 사용하면 분해 효과가 더 개선된다. 유사하게, 제EP 684 304호에 기술된 바와 같은 표백제 및 표백 촉매를 사용할 수 있을 것이다.

청색제 및 형광염료

필요하다면 여러가지 청색제 및 형광염료를 조성물내에 포함시킬 수 있을 것이다. 적당한 청색제 및 형광염료는 그 내용이 본원에 참고문헌으로 포함되어 있는 영국 특허 출원 제2 094 826 A호에 기술되어 있다.

응고 방지제

p-톨루엔설폰산염, 크실렌설폰산염, 아세트산염, 설포숙신산염, 탤크, 미분된 실리카, 무정질 실리카, 진흙, 칼슘 실리케이트, (Johns Manvill Co.사의 Micro-Cell과 같은)칼슘 카보네이트 및 마그네슘 옥사이드와 같은 응고 방지제를 분말 세제내에 포함시킬 수 있을 것이다.

셀룰라제-활성화제

활성화제는 여러가지 셀룰라제에 따라 달라진다. 단백질, 코발트 및 이의 염, 마그네슘 및 이의 염 및 칼슘 및 이의 염, 포타슘 및 이의 염, 소듐 및 이의 염 또는 마노즈 및 크실로즈와 같은 단당류 존재하에 셀룰라제는 활화되고 그 분해력이 상당히 개선된다.

산화방지제

산화방지제는 예를들어 t-부틸-하이드록시톨루엔, 4,4'-부틸리덴비스(6-t-부틸-3-메틸페놀), 2,2'-부틸리덴비스(6-t-부틸-4-메틸페놀), 모노스티렌화된 크레졸, 디스티렌화된 크레졸, 모노스티렌화된 페놀, 디스티렌화된 페놀 및 1,1-비스(4-하이드록시-페놀)싸이클로헥산을 포함한다.

용융제

용융제는 예를들어 에탄올과 같은 저급 알콜, 벤젠설포네이트염, p-톨루엔설포네이트염과 같은 저급 알킬벤젠설포네이트염, 프로필렌 글리콜과 같은 글리콜, 아세틸벤젠-설포네이트염, 아세트아미드, 피리딘디카복실산 아미드, 벤조에이트염 및 우레아를 포함한다.

본 발명 세제 조성물은 산성에서 알카리성 pH까지 광범위한 pH 범위내에서 사용할 수 있다. 바람직한 구체예에서, 본 발명 세제 조성물은 5이상 약 12 이하의 pH를 가지는 온건한 산성, 중성 또는 알카리성 세제 세척 매질에서 사용할 수 있다.

상기 성분들 외에, 바란다면 본 발명 세제 조성물과 함께 향료, 완충제, 보존제, 염료등을 사용할 수 있다. 이러한 성분들은 종래적으로 지금까지 업계에서 사용된 양으로 사용된다.

본 발명에서 사용되는 세제 베이스가 분말일 경우, 분무-건조법 및 과립화법을 포함하는 혹종의 공지된 제조방법에 의하여 제조되는 것일 수 있을 것이다. 특히 분무-건조법, 응집범, 건 혼합법 또는 논-타워 루트법에 의하여 얻어지는 세제 베이스가 바람직하다. 분무-건조법에 의하여 얻어지는 세제 베이스는 제조 저건에 있어서 제한되지 않는다. 분무-건조법에 의하여 얻어지는 세제 베이스는 표면활성제 및 빌더와 같은 내열 성분들의 수성 슬러리를 고온의 스페이스내에 분무하여 얻어지는 속이 빈 과립이다. 분무-건조후, 향료, 효소, 표백제, 무기 알카리성 빌더를 가할 수 있을 것이다. 이를테면 분무-건조-과립화 또는 응집법에 의해서 얻어지는 고밀도 과립 세제 베이스와 함께, 베이스 제조후 여러가지 성분들을 가할 수 있을 것이다.

세제 베이스가 액체일 경우, 이것은 균질 용액 또는 비균질 분산액일 수 있을 것이다. 세제내 셀룰라제에 의한 카복시메틸셀룰로즈의 분해를 막기 위하여 조성물에 포함시키기전 카복시메틸셀룰로즈를 과립화 또는 피복시키는 것이 바람직하다.

본 발명 세제 조성물은 공업용 및 가정용 셀룰로즈 함유 직물, 예를들어 더러워진 직물을 이러한 환경에서 종래 사용되는 온도, 반응시간 및 액체비율로 인큐베이팅시킬 수 있을 것이다. 인큐베이팅 조건, 즉 셀룰로즈 함유 직물을 본 발명 세제 조성물로 처리하는 효과적인 조건은 당업자가 용이하게 확인할 수 있을 것이다. 따라서 본 세제를 이용한 처리에 효과적인 적절한 조건은 공지된 셀룰라제를 포함하는 유사한 세제 조성물을 사용하는 조건에 해당할 것이다.

본 발명 세제는 연화, 보풀제거, 보풀방지, 표변 섬유 제거 또는 세정에 바람직한 개선점을 제공하는 표면 활성이 존재할 경우 중간 pH의 적절한 용액내 예비-세척액으로서 조제할 수 있을 것이다. 세제 조성물이 미리-담금(예를들어 예비-세척 또는 예비-처리) 조성물일 경우 셀룰라제 효소는 액체, 분무, 젤 또는 페이스트 조성물로서 일반적으로 미리-담금 또는 예비-처리 조성물 총 중량을 기준으로 하여 약 0.0001-1 중량%로 사용된다. 이러한 조성물에서 계면활성제를 임의로 사용할 수 있는데 사용할 경우 일반적으로 예비-담금 총 중량을 기준으로 하여 약 0.005-20 중량%의 농도로 존재한다. 조성물의 나머지는 예비-담금에 사용되는 종래의 성분들, 즉 희석제, 완충제, 기타 효소(프로테아제)등을 종래의 농도로 포함한다

본원에 기술된 셀룰라제 효소를 포함하는 조성물은 탈색 직물의 색을 강화하는데 적당한 표준 단독 조성물로서 가정에서 사용하고 보풀제거 및 보풀방지용으로 및 얼룩-제거제에서 사용할 수 있다.

본 발명 셀룰라제의 사용은 펄프 및 페이퍼 제조에 및 식품 첨가제에 특히 효과적일 수 있을 것이다. 이들 추가의 산업 출원은 각각 예를들어 PCT 출원 제95/16360호 및 핀란드 특허 제87372호에 기술되어 있다.

본 발명 및 이점을 보다 예시하기 위하여 다음 구체적인 실시예를 제시하였으나 이는 본 발명을 예시하려는 의도이지 한정하는 범위를 제한하려는 것으로 해석되어서는 안된다.

실시예 1

알카리성 토양 및 물 시료로부터 셀룰라제 생성 미생물의 분리

알카리성 진흙 시료를 5ml의 4%(w/v)NaCl:1%(w/v)Na₂CO₃내에 현탁시키고 격렬하게 흔들어주었다. 동일한 용액내 일련의 희석물을 50㎍ ml^-1의 리팜피신을 함유하는 pH10의 Soil Extract Agar상에 플레이팅시켰다.

Soil Extract Agar는 다음과 같이 제조하였다: 1l의 탈염수내 1㎏의 정원 토양을 현탁시킨다. 현탁액을 120℃에서 20분동안 오토클레이브시킨다. 현탁액을 유리 섬유 필터(Whatman, GF/A) 상에서 여과하고 고체를 탈염수(1x200ml, 1x100ml)로 두번 세척한다. 여액은 1l 이하의 물로 맞추었다. 동부피의 살균된 여액을 고화를 위하여 2%(w/v)한천을 가한 8%(w/v)NaCl:2%(w/v)Na₂CO₃살균 용액과 혼합한다.

플레이트를 폐쇄상자에서 몇주간 30℃에서 인큐베이팅시켜 증발을 막았다. 플레이트를 스테레오-현미경 하에서 주기적으로 조사하고 마이크로콜로니를 0.3%(w/v)의 카복시메틸셀룰로즈를 함유하는 알카리성 한천에 옮겼다. 복제 배양액을 사용하여 15분간 0.1%(w/v) 콩고 레드로 플레이트 중 하나를 범람시켜 셀룰라제 활성을 검출하였다. 30분간 1M NaCl로 플레이트 얼룩을 제거하였다. 콜로니 주위에 세정 존을 보이는 균주들을 잠재적인 셀룰라제 생성 미생물로서 선택하였다.

세정 존을 보이는 균주를 PCT 출원 제96/34108호(8페이지)에 기술된 바와 같이 25ml내에서 발효시킨 다음 CMC를 가하였다.

상기 기술한 방법을 사용하여 본 발명 셀룰라제를 생성시키는 균주를 분리하고 외관 및 부분적 16s rRNA 유전자 서열 분석(실시예 4)을 기준으로 할때 이 미생물은 Streptomyces의 일종으로 분류하였다.

셀룰라제 생성 균주의 모폴로지 실험을 하였다. pH10의 Soil Extract Agar상에서 생장시킬 경우 처음 작고 둥근 반짝이는 투명 콜로니는 몇일후 백색에서 회백색 균사를 발달시켰다. 알카리성 한천상에서 균주는 성숙도에 따라 균사를 생성시키는 크림색 불투명 콜로니를 생성시킨다. 현미경하에서 균주는 불규칙한 막대, 고립된 포자 및 포자들로 잘리는 광범위하게 가지달린 유사-균사를 보인다.

실시예 2

셀룰라제 DNA 분리, 셀룰라제 형질전환 및 발현

실시예1에서 분리한 친알카리성 Actinomycete를 E.coli에서 발현 클로닝을 위한 공여 균주로 선택하였다. 염록체 DNA를 Saito ＆ Miura, Biochim. Biophys. Acta., Vol.72, pp619-629(1963) 방법으로 분리하였다.

분리된 엽록체 DNA를 일련의 희석된 효소 용액을 사용하여 제한 효소 Sau3A에 의하여 부분 이화시킨다. 이화된 DNA를 아가로즈 겔 전기영동에 의하여 절단하고 적당한 단편(2-6kb)을 공급자(QIAGEN Inc, 미국, 캘리포니아, 채츠워스)탤리의 프로토콜에 따라 QIAquick 겔 추출 키트를 사용하여 겔로부터 분리한다.

내알카리 Actinomycete균주의 게놈 유전자 라이브러리를 pUC19-유도된 플라스미드(Yanisch-Perron, C등, (1985) Gene 33:103)내에 구축한다. Wood등, Meth. Enzym., Vol.160, pp59-74(1988)에 의하여 기술된 바와 같이 한천 확산에 의하여 재조합 클론을 스크리닝한다. 콜로니 주위에 세정 존을 보이는 균주를 분리한다. 공급자(QIAGEN Inc)가 기술한 프로토콜에 따라 QIAprep 플라스미드 키트를 사용하여 셀룰라제를 생성시키는 재조합 플라스미드 DNA를 분리한다. 3.5kb 단편의 누클레오티드 서열은 공지된 보존 셀룰라제 서열과 유사한 서열이 데이타베이스에 대한 FastA 연구에 의하여 확인될때까지 양 말단으로부터 측정한다. 보존 서열 측정시 유전자의 나머지를 시퀀싱하였다.

분리된 유전자는 27 아미노산의 시그널 서열을 포함하는 371 아미노산을 가지는 전구체 단백질을 암호화하는 1173 염기쌍을 함유한다. 성숙한 단백질은 344 아미노산 및 35,766의 추론 분자량 및 5.9의 pl로 이루어진다. 상기 셀룰라제를 암호화하는 유전자의 누클레오티드 서열(서열 제2번) 및 성숙한 셀룰라제의 추론 아미노산 서열(서열 제1번)은 도1 및 2에 예시하였다.

상기 기술한 바와 같이 제조한 구조 유전자를 암호화하는 셀룰라제 유전자의 DNA 단편을 벡터 pHPLT에서 클론하였다(도4를 참조하시오). 이 벡터는 Bacillus licheniformis의 열안정성 아밀라제 유전자의 촉진유전자 및 시그널 서열을 함유하고 Bacillus에 높은 발현을 전달한다(도5를 참조하시오). 숙주 세포들의 경쟁적인 형질전환은 클론된 셀룰라제를 생성시키는 적당한 조건하에 분리 및 생장된 Bacillus 클론을 생성시키는 재조합 셀룰라제로 행하였다.

실시예 3

셀룰라제 정제

실시예2에서 얻은 Bacillus licheniformis 클론을 생성시키는 셀룰라제를 Trypton Soya Broth(Oxoid CM129) 3%, 20㎍/ml의 네오마이신을 포함하는 복합 매질내에서 생장시켰다. 다음과 같이 정제시킬 수 있을 것이다: 원심분리(8000rpm)하여 배양액으로부터 배양 브로스를 분리시킨다. 상청액내 셀룰라제를 암모늄 설페이트(65% 포화)로 침전시킨다. 침전물을 25mM의 포스페이트 완충액 pH7 + 5mM의 EDTA에 용해시킨다. 이 용액을 Q-Sepharose FF(직경 5cm, 길이 10cm) 음이온 교환 칼럼에 도포한 다음 흡수도가 0.2AU가 될때까지 25mM의 포스페이트 완충액 pH7 + 5mM의 EDTA로 칼럼을 세척한다. 25mM의 포스페이트 완충액 pH7내 0-0.5M 경사의 NaCl을 80분후 칼럼에 가한 다음 10분후에 0.5-1M 경사의 NaCl이 이어진다. 처음 경사에 용출시킬 수 있을 것이다. 용출후 칼럼을 1M NaOH로 세정하고(상향흐름) 25mM의 포스페이트 완충액 pH7 + 5mM의 EDTA로 다시 평형을 맞춘다.

실시예 4

셀룰라제를 생성시키는 Actinomycete로부터 16S rDNA의 특화

실시예2 및 3의 셀룰라제를 생성시키는, 실시예1에서 분리시킨 공여 유기체의 16S-rDNA 서열 처음 400bps의 누클레오티드 서열을 얻어 도6(서열 제3번)에 나타내었다. FastA 서열 분석 소프트웨어 패키지로 이 서열을 분석하여 공공 데이타베이스 서열과 비교하였다. 분석 결과는 465 염기쌍 오버랩에서 95.5%의 16S rDNA 상동성을 가지는 Streptomyces thermoveolaceous가 가장 가까움을 나타내었다. 균주의 부분 16S rDNA 단편의 상동성 퍼센트는 균주가 공지되지 않은 Actinomycete종임을 강하게 암시한다. (실시예 1, 외관과 더불어) 얻어지는 16S rRNA 서열 분석을 기준으로 할때 이 미생물은 Streptomyces종으로 분류되었다.

실시예 5

본 발명 셀룰라제의 특성

대략 35kD의 본 발명 셀룰라제의 pH/온도 프로파일을 측정하기 위하여, 셀룰라제 활성은 여러가지 pH 및 온도치에서 CMC에 대하여 측정하였다. 이 절차는 기질로서 카복시 메틸 셀룰로즈(CMC)를 이용하여 (총) 셀룰로즈 활성 측정을 위한 비색 방법이었다. 셀룰라제는 높은 pH 및 온도에서 ″PAHBAH″와 반응하는 환원당을 방출한다. 이 반응 생성물은 스펙트로포토미터로 측정할 수 있다. 글루코스 눈금구경 커브를 사용하여 활성을 특정하였다.

화학물질: - CMC, 저점도(Sigma C-5678, 배취 # 23HO244)

- p-하이드록시벤조산 하이드라지드(″PAHBAH″, Sigma H-9882)

- D-글루코스 모노하이드레이트(Boom 8342)

- NaH2PO4*1 aq (Merck 6346)

- H3PO4(85%; Merck 573)

- 시트르산*1 aq(Merck 244)

- 4N NaOH

- 0.5N HCl

인큐베이팅 완충제 A(0.01M 포스페이트)

1.38g의 NaH2PO4*1 aq를 800ml의 데미 워터에 용해시켰다. 4N의 NaOH로 pH를 7로 조절하고 혼합물을 데미 워터로 1000ml까지 채웠다. 최종적으로 pH를 체크하고 필요할 경우 조절하였다. 이 완충제를 사용하여 효소 시료를 용해 및 희석시키는데 사용하였다.

인큐베이팅 완충제 B(0.1M 시트레이트 + 0.1M 포스페이트)

23.06g의 H3PO4를 데미 워터에 용해시켜 최종 부피 200ml(=1M)로 하였다. 데미 워터에 42g의 시트르산을 용해시켜 최종 부피 200ml(=1M)로 하였다. 20ml의 시트르산 용액을 20ml의 포스포르산과 조합시킨 다음 데미 워터로 부피를 150ml로 채웠다. pH(4-10)를 4N NaOH로 조절하고 데미 워터로 최종 부피를 200ml로 채웠다. 이 완충제를 사용하여 기질 제조물을 희석하였다.

인큐베이팅 완충제 C(0.05M 시트레이트 + 0.05M 포스페이트)

인큐베이팅 완충제B를 데미 워터로 1:1로 희석하였다. pH를 체크하고 필요할 경우 조정하였다. 이 용액을 글루코스 구경측정 곡선에 사용하였다.

기질 제조물(1%)

강하게 교반시키면서 1g의 CMC를 100ml의 데미 워터에 서서히 가하였다. 1시간 이상 계속하여 격렬히 교반시킨 다음 30초간 울트라투랙스로 처리하였다.

효소 용액

효소 시료를 약 0.05U/ml의 활성으로 인큐베이팅 완충제 A에 용해 및 희석시켰다.

색 시약(5%)

5g의 PAHBAH를 80ml의 0.5N HCl에 용해시킨 다음 0.5N HCl로 용액을 100ml로 채웠다. 사용전에 PAHBAH 용액 일부를 4부의 0.5N NaOH로 희석시켰다.

구경측정 곡선

스톡 용액 #1: 1000mg의 글루코스를 100ml의 데미 워터에 용해시켰다.

스톡 용액 #2: 0.5ml의 스톡 용액 #1을 의도하는 pH의 9.5ml의 인큐베이팅 완충제 C(0.5mg/ml)로 희석시켰다.

다음 적정 도식을 사용하였다:

분석 절차

(1)글루코스 스탠다드, 대조구, 시료 및 빈 튜브에 0.5ml의 기질(1%) 및 의도하는 pH의 0.5ml 인큐베이팅 완충제 B로 채우고 의도하는 온도의 수조에 놓았다;

(2)용액을 10분간 예비-인큐베이팅시켰다;

(3)15초마다 100㎕의 글루코스 스탠다드, 대조구 또는 시료를 기질이 들어있는 튜브에 가하였다;

(4)용액에 3초간 소용돌이를 일으키고 수조에 돌려놓았다;

(5)각 시료를 30분간 인큐베이팅시켰다;

(6)3ml의 PAHBAH 시약을 가하여 효소 반응을 중단하였다;

(7)얻어지는 용액에 3초간 소용돌이를 일으키고 수조 외부의 랙에 위치시켰다;

(8)튜브를 모두 중단시키고 100㎕의 시료를 빈 튜브에 가하고 3초간 소용돌이를 일으켰다;

(9)시료를 15분간 끓는물 조에 위치시켰다;

(10)얻어지는 시료를 5-10분간 차가운 수도물에서 냉각시킨다음 다시 3초간 소용돌이를 일으켰다;

(11)참고로서 410nm에서 물로 혼합물의 흡수를 측정하였다.

결과는 표3에 나타내었다. 도3에 나타낸 바와 같이 35kD 셀룰라제의 최적pH는 40℃에서 약 8, 60℃에서 약 7이다.

Claims

서열 제1번에 제공된 아미노산 서열 또는 셀룰로즈분해 활성을 가지는 이의 이의 유도체를 포함하는 셀룰라제.
제1항에 있어서, 상기 유도체가 서열 제1번에 50% 이상의 서열 상동성을 가지는 셀룰라제.
제2항에 있어서, 상기 유도체가 서열 제1번에 70% 이상의 서열 상동성을 가지는 셀룰라제.
제1항에 있어서, 상기 셀룰라제가 서열 제2번의 서열에 해당하는 DNA, 서열 제2번에 76% 이상의 서열 상동성을 가지는 DNA 및 최소한 서열 제2번 서열의 일부를 포함하는 제2 DNA 분자에 잡종형성된 DNA로 이루어지는 그룹에서 선택된 DNA로 암호화되는 셀룰라제.
제1항에 있어서, 상기 셀룰라제가 서열 제1번에 제공된 아미노산 서열을 포함하는 셀룰라제.
제1항에 있어서, 상기 셀룰라제가 Actinomycete에서 얻을 수 있는 셀룰라제.
제1항의 셀룰라제를 암호화하는 DNA.
제2항의 셀룰라제를 암호화하는 DNA.
제3항의 셀룰라제를 암호화하는 DNA.
제4항의 셀룰라제를 암호화하는 DNA.
(a)제7항의 DNA 분자를 분리시키는 단계;

(b)상기 DNA를 적당한 발현 유기체내에 형질전환시키는 단계;

(c)상기 셀룰라제를 암호화하는 상기 DNA의 발현에 적당한 조건하에 상기 형질전환된 유기체를 생장시키는 단계;

(d)얻어지는 상기 셀룰라제를 포함하는 수성 혼합물을 수거하는 단계

를 포함하는 셀룰라제 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 수성 혼합물로부터 상기 셀룰라제를 추가 정제하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 유기체가 Bacillus sp.를 포함하는 방법.
(a)제2 DNA에 잡종형성시 검출할 수 있는 신호를 낼 수 있는, 서열 제2번에 해당하는 서열의 최소한 일부를 포함하는 DNA 탐침을 제조하는 단계;

(b)상기 유기체로부터 상기 제2 DNA를 분리하고 상기 제2 DNA를 무작위로 절단하여 DNA 단편 라이브러리를 얻는 단계;

(c)온건한 조건하에 상기 DNA 탐침과 상기 제2 DNA를 반응시키는 단계;

(d)단계(c)의 잡종형성된 DNA 단편을 검출 및 분리하는 단계;

(e)상기 DNA 탐침과 잡종형성된 상기 제2 DNA의 단편에 해당하는 완전 길이 유전자를 얻는 단계

를 포함하는 미생물내 셀룰라제를 암호화하는 DNA를 확인하는 단계.
제14항에 있어서,

(a)상기 DNA를 적당한 발현 유기체로 형질전환시키는 단계;

(b)상기 DNA가 포함하는 유전자의 발현에 적당한 조건하에 상기 형질전환된 유기체를 생장시키는 단계;

(c)상기 셀룰라제를 포함하는 수성 혼합물을 수거하는 단계

를 포함하는, 유리된 유전자에 의하여 암호화된 셀룰라제를 제조하는 방법.
제1항의 셀룰라제를 포함하는 세제 조성물.
제4항의 셀룰라제를 포함하는 세제 조성물.
제1항의 셀룰라제를 동물 사료 첨가제로서 사용하는 용도.
제1항의 셀룰라제를 직물 처리를 위해 사용하는 용도.
제1항의 셀룰라제를 펄프 및 종이 처리에 사용하는 용도.