JP2873936B2 - 低温活性プロテアーゼ及びその製法 - Google Patents

低温活性プロテアーゼ及びその製法

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JP2873936B2 JP8151344A JP15134496A JP2873936B2 JP 2873936 B2 JP2873936 B2 JP 2873936B2 JP 8151344 A JP8151344 A JP 8151344A JP 15134496 A JP15134496 A JP 15134496A JP 2873936 B2 JP2873936 B2 JP 2873936B2
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保 星野
紘三 石崎
勲 湯本
悟 扇谷
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温下の酵素反応
条件で高い蛋白質分解活性を示す酵素及びその製法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】酵素は通常35〜60℃に活性の至適温度を
持っている。一方、寒冷地など低温環境下に生息する微
生物の中には、より低い温度に至適温度を持つ酵素、低
温活性酵素を生産している可能性がある。低温活性酵素
は、低温下で高い酵素活性を持つその性質から、水でも
よく汚れの落ちる洗剤の開発や温度処理にともなう食味
の低下をおこさずに風味を持たせるなどといった産業用
酵素として多くの可能性を有している。特に、蛋白質分
解酵素、プロテアーゼは、現在、産業用酵素として多く
の需要があるが、今までのところ、耐冷菌などから低温
活性プロテアーゼを単離しようとする試みが幾つかなさ
れたが、至適温度を低温域に持ち、かつ低温で高い活性
を有するプロテアーゼは報告されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、前記の
背景を踏まえ、低温下で高い蛋白質分解活性を示す特徴
を持つプロテアーゼを見出そうと種々試みた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
した結果、シュードモナス(Pseudomonas) 属菌株が低温
下で活性が高い蛋白質分解活性を示す新規な酵素を生産
することを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、
本発明の第1は、シュードモナス属細菌由来のプロテア
ーゼであって、至適温度が25〜30℃付近で、 0℃におい
て20%以上の相対活性を示すプロテアーゼであり、本発
明の第2は、下記の理化学的性質: (1)作用:カゼインを加水分解し、アミノ酸及び低分
子ペプチドを生成する。
【0005】(2)至適温度:25〜30℃付近 (3)熱安定性:25 mM Tris-HCl緩衝液 (pH 7.5) 中で
1時間保温した場合、30℃まで安定である。
【0006】(4)至適pH: 7.0付近 (5)安定pH範囲: 6.0〜11.0 (6)分子量:約45,000(SDS-PAGE法) を有するプロテアーゼであり、本発明の第3は、シュー
ドモナス属に属し、前記プロテアーゼを生産する能力を
有する菌株を培養し、培養物から当該プロテアーゼを採
取することを特徴とするプロテアーゼの製法である。
【0007】本発明の第1のプロテアーゼは、前記の理
化学的性質を全て有する必要はないが、これらの性質を
有するものが好ましい。また、本発明の第2のプロテア
ーゼは、シュードモナス属細菌由来のものに限定されな
いが、シュードモナス属細菌由来のプロテアーゼが好ま
しい。本発明の第1及び第2のプロテアーゼは、通常、
カゼイン、ウシ血清アルブミン等の蛋白質を加水分解
し、チロシン等のアミノ酸及び分子量3000以下の低
分子ペプチドを生成する。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明のプロテアーゼの製造に用
いる微生物は、当該プロテアーゼを生産しうる菌株であ
れば、いずれの菌株でもよく、好ましくはシュードモナ
ス属細菌が挙げられ、またこれらの菌株の変種又は変異
株でもよい。シュードモナス属細菌の好適な例として
は、シュードモナス・エスピー(Pseudomonas sp.) PL-4
が挙げられる。
【0009】Pseudomonas sp. PL-4は、本発明者らが北
海道産ホッケ腸内より新たに分離した菌株であり、その
菌学的性質は下記のとおりである。なお、本菌を電子顕
微鏡で観察した結果を図1に示す。本菌株は、鞭毛を持
つグラム陰性桿菌で、大きさ 1.0×2.0 μm、乳白色、
円形で、平滑なコロニーを形成する。胞子形成能をもた
ず、全DNA中のG+C含量(モル%)が58.7%などと
いった菌学的性質を有する。分類同定の基準として、
「バージェイズ・マニュアル・オブ・デターミネイティ
ブ・バクテリオロジー(Bergey's Manual of Determinat
ive Bacteriology) 」第8版(1974年)を参考にし
た。以上の文献及び菌学的性質から、本菌株はシュード
モナス属に属するとみなされ、本菌株をPseudomonas s
p. PL-4と命名した。なお、本菌株は工業技術院生命工
学工業研究所に平成8年1月31日付けにて、FERM P-1
5410として寄託されている。
【0010】本発明の酵素は、前記プロテアーゼ生産菌
を酵素生産用培地にて培養し、該培養物からプロテアー
ゼを採取することにより製造することができる。プロテ
アーゼ生産菌の培養に使用する培地としては、使用菌株
が資化し得る炭素源、窒素源、無機物、その他必要な栄
養素を適量含有するものであれば、合成培地、天然培地
のいずれも使用できる。炭素源としては、例えばグルコ
ース、マルトースなどが使用される。窒素源としては、
例えばペプトン類、酵母エキス、肉エキスなどの窒素含
有天然物や硝酸ナトリウム、塩化アンモニウムなどの無
機窒素含有化合物が使用される。無機物としては、例え
ばリン酸カリウム、リン酸ナトリウム、硫酸マグネシウ
ム、塩化カルシウム、塩化第二鉄などが使用される。ま
た、プロテアーゼの生産誘導物質として、カゼイン、ゼ
ラチン、ウシ血清アルブミンなどの蛋白質を培地中に添
加しておくことが望ましい。培養は通常振盪培養又は通
気撹拌培養で行う。培養温度は、通常 5〜30℃、好まし
くは10〜15℃に制御する。これら以外の条件でも使用す
る菌株が生育できれば実施できる。培養期間は通常1〜
7日で、菌体外にプロテアーゼが分泌される。
【0011】本発明の酵素の精製は一般に使用される精
製法を用いればよい。例えば、菌体の分離法には遠心分
離、濾過、限外濾過などのいずれを用いてもよい。更
に、培養上清液については、硫安や芒硝などによる塩析
法、アセトンやエタノールによる有機溶媒沈殿法、更に
はCM(カルボキシメチル)担体あるいはDEAE(ジエチル
アミノエチル)担体などによるイオン交換クロマトグラ
フィー法、アガロース誘導体などを用いたゲル濾過法な
どにより精製することができる。また、これらの方法で
得られた粗酵素液や精製酵素液はグリセロール、シュー
クロース、エチレングリコールなどの安定化剤を添加し
液状酵素剤として、また、スプレードライや凍結乾燥な
どの乾燥法を用いて粉末酵素剤として、更には適当な担
体に固定化して固定化酵素剤として使用可能である。
【0012】次に、本発明のプロテアーゼの活性測定法
を示す。反応液は、0.5 % (w/v)カゼインを含む50 mM
リン酸緩衝液 (pH 7.0) 800 μlに酵素液 200μlを添
加したものである。反応液は、25℃で60分間反応させ
る。反応終了後、5.4 % (w/v)トリクロロ酢酸を含む1
M 酢酸−0.67 M酢酸ナトリウム水溶液を 270μl添加
し、反応を停止させる。反応停止後、反応液を遠心分離
し、上清液の遊離アミノ酸をフェノール法により測定す
る。盲検は酵素液添加前に反応停止液を酵素反応基質と
なるカゼイン水溶液に添加し、前記と同様に操作を行
う。プロテアーゼの活性の表示は、前記の条件下で1マ
イクロモルのチロシンを遊離させる活性を1単位 (U)と
する。
【0013】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明の範囲は以下の実施例によって何ら限定
されるものではない。
【0014】(実施例1)カゼイン1.0 % (w/v)、酵母
エキス0.1 % (w/v)、硫酸マグネシウム0.15%(w/v) 、
塩化カルシウム0.05%(w/v) 及び塩化第二鉄0.0015%(w
/v) を含む液体培地100 mlを500 ml容三角フラスコに移
し、121 ℃で15分間オートクレーブ滅菌を行った。種菌
としてPseudomonas sp. PL-4(FERM P-15410)を接種
し、10℃で72時間培養し、培養液を得た。該培養液を遠
心分離し、得られた上清液を透析の後、CM−バイオゲル
カラムクロマトグラフィー、次いでQ-セファロースカラ
ムクロマトグラフィーで分画し、酵素標品を得た。得ら
れたプロテアーゼは下記の性質を有していた。
【0015】(1)下記の反応を触媒した。カゼイン、
ウシ血清アルブミン等の蛋白質を加水分解し、チロシン
等のアミノ酸及び分子量3000以下の低分子ペプチド
を生成する。 (2)至適温度 各温度における酵素活性を測定した。その結果は図2に
示すとおりであって、至適温度は25〜30℃であった。ま
た、0〜4℃においても約25%の相対活性を示した。こ
のような低温下においても高い蛋白質分解活性を示す酵
素の存在はこれまで報告されていない。 (3)熱安定性 本酵素を、25 mM Tris-HCl緩衝液 (pH 7.5) 中で1時間
保温した後、残存する活性を測定した。その結果は図3
に示すとおりであって、30℃まで安定であった。
【0016】(4)至適pH ブリトン−ロビンソン緩衝液(pH 3.0〜10.0)中での酵
素活性を測定した。その結果は図4に示すとおりであっ
て、至適pHは7.0 付近であった。 (5)安定pH範囲ブリトン−ロビンソン緩衝液(pH 3.0
〜12.0)中で20℃、1時間保存してその残存活性を測定
した。その結果は図5に示すとおりであって、安定pH域
は6.0 〜11.0であった。 (6)分子量SDS-PAGE法により分析したところ、約45,0
00であった。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、低温下で高い活性を有
するプロテアーゼを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Pseudomonas sp. PL-4を電子顕微鏡で観察した
結果を表す生物の形態を示す写真である。
【図2】反応温度と本発明酵素の相対活性との関係を示
す図である。
【図3】本発明酵素の熱安定性を示す図である。
【図4】反応pHと本発明酵素の相対活性との関係を示す
図である。
【図5】本発明酵素のpH安定性を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯本 勲 北海道札幌市豊平区月寒東2条17丁目2 番1号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (72)発明者 扇谷 悟 北海道札幌市豊平区月寒東2条17丁目2 番1号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12N 9/52 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の理化学的性質: (1)作用:カゼインを加水分解し、アミノ酸及び低分
    子ペプチドを生成する。 (2)至適温度:25〜30℃付近 (3)熱安定性:25 mM Tris-HCl緩衝液 (pH 7.5) 中で
    1時間保温した場合、30℃まで安定である。 (4)至適pH: 7.0付近 (5)安定pH範囲: 6.0〜11.0 (6)分子量:約45,000(SDS-PAGE法)を有するプロテ
    アーゼ。
  2. 【請求項2】 シュードモナス属に属し、請求項1記
    のプロテアーゼを生産する能力を有する菌株を培養し、
    培養物から当該プロテアーゼを採取することを特徴とす
    るプロテアーゼの製法。
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