JP2003219870A - ニトリルヒドラターゼの保存方法 - Google Patents

ニトリルヒドラターゼの保存方法

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JP2003219870A
JP2003219870A JP2002019717A JP2002019717A JP2003219870A JP 2003219870 A JP2003219870 A JP 2003219870A JP 2002019717 A JP2002019717 A JP 2002019717A JP 2002019717 A JP2002019717 A JP 2002019717A JP 2003219870 A JP2003219870 A JP 2003219870A
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nitrile hydratase
microorganism
temperature
preserving
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JP2002019717A
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Teruo Arii
輝夫 有井
Akihiro Sakamoto
晃大 坂本
Takeya Abe
阿部  剛也
Sakaki Sasaki
佐々木  賢樹
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Mitsui Chemicals Inc
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Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、活性の高いニトリルヒドラタ
ーゼの安定な保存方法、特に凍結保存方法であり、さら
には安定化剤を積極的に添加せずとも安定的に保存する
方法を見出し、工業的に実施可能な凍結保存方法を開発
することである。 【解決手段】本発明者らは、活性の高いニトリルヒドラ
ターゼの安定な保存方法、特に凍結保存方法を鋭意検討
したところ、保存温度を−5℃以下、窒素沸点(−19
5.8℃)以上、より望ましくは−5℃未満、−40℃
以上、さらに望ましくは−20℃以下、−40℃以上さ
らに望ましくは−25℃以下、−40℃以上に制御する
ことにより、安定化剤を積極的に添加せずとも安定的に
保存する方法を見出した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアクリルアマイドの
生産等、工業的に有用な酵素であるニトリルヒドラター
ゼの凍結保存方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、酵素を凍結保存することは良く知
られているが、ニトリルヒドラターゼまたはニトリルヒ
ドラターゼの状態が精製酵素、粗精製酵素、酵素を含む
微生物菌体、酵素または酵素を含む微生物の固定化物、
酵素を含む微生物を含む培養液であるところの保存方法
は、ほとんど知られておらず、安定化剤としてニトリル
類、アミド類、及び有機酸またはその塩類の中から選ば
れた少なくとも一種の化合物を添加して酵素活性を1日
以上安定に維持することをを特徴とするニトリル水和活
性の保持方法(特許第1762976、特許第1842689)、ニト
リルヒドラターゼ活性を有する微生物またはその固定化
物を水生媒体に懸濁した状態で、該酵素活性および菌体
細胞を長期安定に保存する方法において、該水生媒体が
pH7〜10で且つ100mM及至飽和濃度の無機塩類
水溶液であることを特徴とする菌体または固定化菌体の
懸濁液保存方法のみである。また、その特許に記載され
ている温度は0℃付近以上と酵素が凍結する温度ではな
く、ニトリルヒドラターゼを凍結保存する方法について
安定的な凍結保存方法が報告された例はない。さらに、
酵素を凍結する保存際、より低温であることが望ましい
一方、工業的に酵素を凍結保存する際その温度を下げる
ことにより、その保存施設の製作費用、温度を保持する
維持費用が温度を下げるとともに飛躍的に増大する。し
たがって、酵素が安定でより高い温度で保存することが
経済的により望ましい。例えば、トリプトファンシンタ
ーゼ、トリプトファナーゼを還元剤を含有する水溶液中
に懸濁させた後0℃より低い温度にて凍結し保存するこ
とを特徴とする保存方法(特開平1-91781)において凍
結温度として、0℃より低い温度、好ましくは−10℃
から−40℃の記載があるが、その温度について詳細な
検討はされていない。また、その検討は30日と短いも
のであり一年にわたりその安定温度を検討したものはな
い。さらに本発明(特開平1-91781)はトリプトファナ
ーゼ、トリプトファンシンターゼに関するものであり、
ニトリルヒドラターゼの凍結保存方法に関するものでは
なく、安定化剤無添加の検討ではない。そして、酵素を
凍結保存する際、通常安定化剤として還元剤(特開平1-
91781),水溶性カルボキシメチルキチンを積極的に添加
する必要があり、凍結温度のみを制御することにより、
何ら安定化剤を積極的に添加することなく1年以上の長
期にわたり保存できる例は知られていない。ましてやニ
トリルヒドラターゼの凍結保存において、何ら安定化剤
を積極的に添加せず凍結温度のみを制御することによ
り、1年以上の長期にわたり保存できる例は知られてい
ない。なお、安定化剤の添加は添加によるコストの上昇
を招くのみではなく、ニトリルヒドラターゼを利用して
生産するアクリルアマイド等の最終製品の品質に大きな
影響を与え、それを除去するためには製造コストが増大
することは言うまでもない。したがって、安定剤を積極
的に添加することなく保存できることは産業上望まし
い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、活性
の高いニトリルヒドラターゼまたはニトリルヒドラター
ゼの状態が精製酵素、粗精製酵素、酵素を含む微生物菌
体、酵素または酵素を含む微生物の固定化物、酵素を含
む微生物を含む培養液であるところの安定な保存方法、
特に凍結保存方法であり、さらには安定化剤を積極的に
添加せずとも安定的に保存する方法を見出すことであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、活性の高
いニトリルヒドラターゼまたはニトリルヒドラターゼの
状態が精製酵素、粗精製酵素、酵素を含む微生物菌体、
酵素または酵素を含む微生物の固定化物、酵素を含む微
生物を含む培養液であるところの安定な保存方法、特に
凍結保存方法を鋭意検討したところ、保存温度を−5℃
以下、窒素沸点(−195.8℃)以上、より望ましく
は−5℃未満、−40℃以上、さらに望ましくは−20
℃以下、−40℃以上、さらに望ましくは−25℃以
下、−40℃以上に制御することにより、安定化剤を積
極的に添加せずとも安定的に保存する方法を見出した。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明で述べられているニトリル
ヒドラターゼの状態は精製酵素、粗精製酵素、酵素を含
む微生物菌体、酵素または酵素を含む微生物の固定化
物、酵素を含む微生物を含む培養液である。また、これ
らの状態のニトリルヒドラターゼを凍結保存する前に熱
処理した場合も本発明に含まれる。さらに本発明の微生
物は、目的とする酵素触媒を生産し菌体内に蓄積または
菌体外に分泌する性質を有しており、この微生物には自
然界より単離された微生物も遺伝子組換え微生物も含ま
れる。
【0006】ニトリルヒドラターゼを産生する微生物の
具体例としては、シュードノカルディア・サーモフィラ
JCM3095、アクロモバクター・キセロシス(Achro
mobacter xerosis)IFO12668等を挙げることが
できる。また該微生物よりクローニングしたニトリルヒ
ドラターゼ遺伝子を任意の宿主で発現させた形質転換体
も含まれる。ここでいう任意の宿主としては、大腸菌
(Escherichia coli)の他、枯草菌(Bacillus subtili
s)等のバチルス属、酵母や放線菌等が挙げられる。遺伝
子組換替え大腸菌の宿主としては、例えばEscherichia
coli K-12由来W3110株(ATCC27325)、同HB
101株(ATCC33694),同JM109株(ATCC5322
3),同WA802株(ATCC33526)株を挙げることがで
きる。
【0007】また、組換えDNA技術を用いて該タンパ
ク質の構成アミノ酸の1個または2個以上を他のアミノ酸
で置換、欠失、削除もしくは挿入することにより、薬剤
耐性、温度耐性等を更に向上させた変異型のニトリルヒ
ドラターゼを発現させた形質転換体も本発明の微生物に
含まれる。本発明の微生物は通常、分子生物学、生物工
学、遺伝子工学の分野において、公知の一般的な方法を
利用して調製される。例えば、LB培地やM9培地等の
通常液体培地に該微生物を植菌した後、適当な培養温度
(一般的には30〜50℃であるが、好熱菌の場合は5
0℃以上でもよい。)で生育させることにより得られ
る。
【0008】本発明による酵素または酵素を含む微生物
の固定化物とは通常よく知られている、固定化酵素,固
定化微生物の調整方法により調製される酵素または酵素
を含む微生物の固定化物であり、その例としてはポリア
クリルアミド、アルギン酸、κ―カラギーナンで固定化
した酵素または酵素を含む微生物等が挙げられる。
【0009】本発明の凍結保存する保存温度は、保存温
度を−5℃以下、窒素沸点(−195.8℃)以上、よ
り望ましくは−5℃未満、−40℃以上、さらに望まし
くは−20℃以下、−40℃以上、さらに望ましくは−
25℃以下、−40℃以上に制御することにより保存す
ることを特徴とする、また本発明は、安定化剤を積極的
に添加せずとも安定的に保存する方法ではあるが、還元
剤、酵素の基質、生成物等の安定化剤を添加しても良
い。pHについては特に制限はないがpH4以上、pH
10以下、より望ましくはpH4以上、pH8以下であ
れば良い。
【0010】
【実施例】以下、実施例により本発明の充填方法を更に
詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。 (実施例1)本実施例に使用する酵素触媒はニトリルヒ
ドラターゼ遺伝子が大腸菌HB101株に導入され、三
井化学株式会社が寄託しているMT-10822株(F
ERM BP―5785、特開平11−253168参
照)を用いた。本菌株の培養は2lのバッフル付三角フ
ラスコに下記の組成の培地500mlを調製し、121
℃・20分間のオートクレーブにより滅菌した。この培
地に終濃度が50μg/mlとなるようにアンピシリン
を添加した後、上記菌株を一白金耳植菌し、37℃・1
30rpmにて20時間培養した。また、この際、培養
開始約15時間後にIPTGを終濃度100μmol/lに
なるよう添加し培養する。遠心分離(15000G×1
5分間)により菌体のみを培養液より分離し、固形分率
が約15重量%となるよう湿菌体(以下菌体液)を得
た。この一部をサンプリングし下記方法にて酵素活性測
定した。その後、100mLのポリエチレン製の容器に
80mlずつ充填し、−5、−20,−25.−40℃の各
温度の冷凍庫にて凍結し各試験区の期間凍結し、保存し
た。当該保存期間終了後、各容器を10℃の水に水浴さ
せることにより溶解させ、各容器よりサンプリングその
活性を測定した。次式、活性残存率(%)=(凍結溶解
後の活性/凍結前の活性)×100にて活性残存率を求
め,各凍結保存温度での活性残存率を比較した。
【0011】 培地組成 酵母エキストラクト 5.0g/L ポリペプトン 10.0g/L NaCl 5.0g/L 塩化コバルト・六水和物 10.0mg/L 硫酸第二鉄・七水和物 40.0mg/L pH7.5
【0012】
【表1】
【0013】(酵素活性測定方法)サンプリングした菌
体液それぞれの、酵素活性を以下の手順で測定する。各
画分液を50mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.5)に
より適当に希釈し、これに1重量%のアクリロニトリル
を添加して10℃で10分間反応させる。反応液にこれ
と等量の1Mリン酸水溶液を添加して反応を停止させ、
生成したアクリルアミド濃度をHPLC分析により測定
する。HPLCカラムはULTRON80HG(50×
8φmm)を用い、10mMリン酸水溶液を展開液とし
て使用する。アクリルアミドは220nmの吸光度によ
り検出する。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、産業上有用な活性の高
いニトリルヒドラターゼまたはニトリルヒドラターゼの
状態が精製酵素、粗精製酵素、酵素を含む微生物菌体、
酵素または酵素を含む微生物の固定化物、酵素を含む微
生物を含む培養液であるところの安定な保存方法、特に
凍結保存方法として、保存温度を−5℃以下、窒素沸点
(−195.8℃)以上、より望ましくは−5℃未満、
−40℃以上、さらに望ましくは−20℃以下、−40
℃以上、さらに望ましくは−25℃以下、−40℃以上
に制御することにより、安定化剤を積極的に添加せずと
も安定的に保存することが可能である。本発明はニトリ
ルヒドラターゼの産業上の利用において有用な保存方法
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 賢樹 千葉県茂原市東郷1900 三井化学株式会社 内 Fターム(参考) 4B024 AA03 BA07 CA02 DA06 GA11 HA20 4B050 CC03 DD02 EE10 HH02 JJ10 KK20 LL05 4B065 AA26X AB01 AC14 BA01 BA02 BD09 BD22 CA27 CA60

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ニトリルヒドラターゼを保存する際に、
    その保存温度を−5℃以下窒素沸点(−195.8℃)
    以上の凍結した状態で保存することを特徴とする酵素触
    媒の保存方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の保存温度が−5℃未満、−4
    0℃以上であるところの請求項1記載のニトリルヒドラ
    ターゼの保存方法
  3. 【請求項3】 ニトリルヒドラターゼの状態が精製酵
    素、粗精製酵素、酵素を含む微生物菌体、酵素または酵
    素を含む微生物の固定化物、酵素を含む微生物を含む培
    養液であることを特徴とする請求項1、2に記載の方
    法。
  4. 【請求項4】請求項3の、 微生物が遺伝子組換え微生
    物であることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 遺伝子組換え微生物が遺伝子組換え大腸
    菌であることを特徴とする請求項4のいずれかに記載の
    方法。
  6. 【請求項6】遺伝子組換え大腸菌の宿主がEscherichia
    coli K-12由来W3110株(ATCC27325)、同HB
    101株(ATCC33694)、同JM109株(ATCC5322
    3)または同WA802株(ATCC33526)株であること
    を特徴とする請求項5に記載の方法。
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