JP3029915B2 - 耐熱性アデノシン−5’−ホスホスルフェートキナーゼ及びその製造法 - Google Patents

耐熱性アデノシン−5’−ホスホスルフェートキナーゼ及びその製造法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱安定性に優れたバイ
オリアクターに有用に用いうる性質を有する耐熱性アデ
ノシン−5'−ホスホスルフェートキナーゼ(以下,AP
Sキナーゼという。)及びその製造法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】3'−ホスホアデノシン−5'−ホスホスル
フェート(以下,PAPSという)は、微生物から植
物、高等動物に至るまで広く分布する硫酸基供与体であ
る。生体中のPAPSとプロテオグルカン疾患に代表さ
れるいくつかの疾患との関わりが報告されている〔ブレ
インリサーチ(Brain Research),Vol.20,p.341-360(197
0)〕。このように、PAPSの生体内での役割は非常に
重要であり、医薬などの分野に高い利用価値があると考
えられる。PAPSは、下記のように、アデノシン−5'
−3リン酸(以下,ATPという。)から、アデノシン
−5'−3リン酸スルフリラーゼ(以下,ATPスルフリ
ラーゼという。)とAPSキナーゼの二つの酵素の働き
で合成される物質である。
【0003】 ATPスルフリラーセ゛ ATP + SO4 2- ←───────→ APS + PPi APS キナーセ゛ APS + ATP ←───────→ PAPS + ADP (式中、APSは、アデノシン−5'−ホスホスルフェートを表す。)
【0004】従来、APSキナーゼは、湿菌体当たりの
含量が非常に低く、そのためにPAPSを大量に合成で
きないという問題点があった。また、パン酵母(Dry ba
ker's yeast, Sigma YSC-1)のAPSキナーゼを30℃
で保温したところ、1時間で残存活性が約8%しかな
く、APSキナーゼは非常に熱に不安定であり、PAP
Sを効率的に合成することが出来なかった。
【0005】上述のような理由から、PAPSを効率的
に合成する場合や、APSと病態との関連を調べるため
にAPSキナーゼを体液中のAPS濃度の測定等に利用
しようとする場合、工業的に実施できるものがなく、実
用化することが強く要望されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな観点から、安定性の高いAPSキナーゼ及びその製
造法を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、安定性の
高いAPSキナーゼを効率よく得ることを目的として鋭
意研究した結果、バチルス・アシドカルダリウス(Baci
llus acidocaldarius),バチルス・コアギュランス
(B.coagulans ),バチルス・リケニフォルミス(B.li
cheniformis ),バチルス・シェレゲリ(B.schlegeli
i),バチルス・ステアロサーモフィルス(B.stearothe
rmophilus)などのバチルス属の細菌が、上記の性質を
有するAPSキナーゼを生産することを見出し、本発明
を完成するに至った。
【0008】すなわち、本発明は、以下の理化学的性質
を有する耐熱性アデノシン−5'−ホスホスルフェートキ
ナーゼ及び; (イ)作用:ATPとAPSに作用し、PAPSを生成
する。 (ロ)至適pH:約7.5〜約9.5である。 (ハ)作用適温:約50℃〜約70℃である。 (ニ)耐熱性:約60℃の緩衝液中で約15分間処理し
た後の活性が、処理前の活性の約95%の値を保持して
いる。 (ホ)分子量:約5万(ゲル濾過法)。 バチルス属の細菌(Bacillus sp. )を培養し、培養物
から以下の理化学的性質を有する耐熱性アデノシン−5'
−ホスホスルフェートキナーゼを採取することを特徴と
する耐熱性アデノシン−5'−ホスホスルフェートキナー
ゼの製造法を要旨とするものである。 (イ)作用:ATPとAPSに作用し、PAPSを生成
する。 (ロ)至適pH:約7.5〜約9.5である。 (ハ)作用適温:約50℃〜約70℃である。 (ニ)耐熱性:約60℃の緩衝液中で約15分間処理し
た後の活性が、処理前の活性の約95%の値を保持して
いる。 (ホ)分子量:約5万(ゲル濾過法)。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
耐熱性APSキナーゼは以下の理化学的性質を有するも
のである。 (イ)作用:ATPとAPSに作用し、PAPSを生成
する。 (ロ)基質特異性:正反応においては、APSおよびA
TPが基質となる。しかし、AMPには実質上作用しな
い。逆反応においては、PAPSとADPが基質とな
る。ただし、2'−ホスホアデノシン−5'−ホスホスルフ
ェートは、PAPSの0.005%以下の活性しか示さ
ない。 (ハ)至適pH:後述する力価の測定法に従い、用いる
緩衝液のpHを変えて力価を測定した結果、図1に示す
とおり約7.5〜9.5である。 (ニ)安定pH:pH5.0〜10.0の緩衝液中で、4℃、
20時間保存した後、後述する力価の測定法に従って力
価を測定した。その結果は図2に示すとおり約5.0〜
7.5である。 (ホ)作用適温:温度を20℃〜80℃に変え、後述の
方法で力価の測定を行った。その結果は図3に示すとお
り、作用適温は約50℃〜約70℃である。 (ヘ)耐熱性:約60℃の緩衝液中で約15分間処理し
た後、後述する力価の測定法により活性を測定した結
果、処理前の活性の95%の値を保持している。 (ト)阻害:後述する力価の測定法にリン酸を加えて測
定したところ、リン酸による阻害がみられた。その阻害
定数KIは90mMである。 (チ)分子量:ゲル濾過法により分子量を測定した。分
子量は約5万である。
【0010】(リ)力価の測定法:測定原理は、ATP
とMgSO4 を基質として、ATPスルフリラーゼ(ビ
ール酵母由来)を作用させるとAPSが生成する。これ
に酵素を作用させ、ATPとAPSから生成したPAP
Sを定量するものである。 〔試薬〕 基質: 100mM ATP 1M 硫酸マグネシウム 緩衝液:100mM トリス塩酸緩衝液(pH8.0) 酵素: 50u/ml ATPスルフリラーゼ(ビール酵母由
来) 〔操作〕上記基質ATP5μlと硫酸マグネシウム5μ
lと緩衝液385μlとATPスルフリラーゼ5μlを
撹拌混和した後、酵素溶液100μlを加えて30℃で
10分間反応させる。反応終了後、沸騰水中に1分間浸
し、反応を停止させる。遠心後、上清をHPLCにて分
析し、生成したPAPSを定量する。盲検は、酵素溶液
無添加のものについて同様に処理してPAPSが生成し
ないことを確認する。このようにして得られた値から、
あらかじめ濃度既知のATP溶液を用いてHPLC分析
しておいた値に対し、PAPS濃度を定量する。酵素活
性の表示は、1分間に1μmolのPAPSを生成する
酵素量を1Uとする。
【0011】本発明の耐熱性APSキナーゼは、バチル
ス属の細菌から得られるものであり、そのようなバチル
ス属の細菌としては、例えばバチルス・アシドカルダリ
ウス(Bacillus acidocaldarius),バチルス・コアギ
ュランス(B.coagulans ),バチルス・リケニフォルミ
ス(B.licheniformis ),バチルス・シェレゲリ(B.sc
hlegelii),バチルス・ステアロサーモフィルス(B.st
earothermophilus)などがあげられる。
【0012】次に本発明の耐熱性APSキナーゼの製造
法について説明する。本発明の耐熱性APSキナーゼの
製造法は、上記したようなバチルス属の細菌を培養し、
その培養物から耐熱性のAPSキナーゼを採取するもの
である。本発明におけるバチルス属の細菌を培養するに
際して用いられる栄養培地において、炭素源として、例
えば、グルコース、シュークロース、フルクトース、
加水分解物、糖蜜、亜硫酸パルプ廃液の糖類、酢酸、
乳酸等の有機酸、さらには使用する細菌が資化しうるア
ルコール類、油脂、脂肪酸およびグリセリン等が使用で
き、窒素源として、例えば、硫酸アンモニウム、塩化ア
ンモニウム、リン酸アンモニウム、アンモニア、アミノ
酸、ペプトン、肉エキス、酵母エキス等の無機または有
機物が使用できる。さらに無機塩類として、例えば、カ
リウム、ナトリウム、リン酸、亜鉛、鉄、マグネシウ
ム、マンガン、銅、カルシウム、コバルト等の各塩類、
必要に応じて微量金属塩、コーンスティープリカー、ビ
タミン類、核酸等を使用してもよく、細菌の一般的栄養
培地が使用できる。これらの培地を用いて、バチルス属
の細菌を20〜80℃、好ましくは40〜70℃、最適
には60℃で、2〜6時間、好気的に培養すればよい。
【0013】本発明で細胞破砕液を得る手段としては、
例えば、培養物から菌体を集菌したのち、ホモジナイザ
ー、ブレンダー、マントンゴーリン、ダイノミル、フレ
ンチプレス、超音波処理、凍結融解、リゾチーム処理等
により細胞を破砕して得ることが出来る。
【0014】次に上記細胞破砕液(細胞抽出液)にカチ
オン系高分子凝集剤を添加して、細胞破砕片及び核酸を
沈澱させる。本発明に用いられるカチオン系高分子凝集
剤としては、例えば、ポリアミノアルキルメタアクリレ
ート類、ポリアミノアルキルメタアクリレートとアクリ
ルアミドの共重合物類、ポリアクリルアミドのマンニツ
ヒ変性物類、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩類、
ポリビニルイミダゾリン類、ポリアクリルアミド類、ア
ミン系重縮合物類などがあげられる。その際の高分子凝
集剤の添加量としては、凝集剤の種類によって異なる
が、破砕した微生物の乾燥重量100重量部に対し1〜
40重量部が好ましい。このカチオン系高分子凝集剤を
予め水に溶解した後、細胞破砕液に添加して10分から
24時間撹拌する。また、pHの調整が必要な場合に
は、適宜10〜200mMになるように緩衝液を加える
こともできるし、蛋白質の安定化のために、グルコース
を細胞破砕液100重量部に対し、1〜50重量部添加
してもよい。
【0015】次いで沈澱させた細胞破砕片及び核酸を分
離する。そのためには、例えば、静置するか、遠心分離
するか、あるいは濾過するかして行えばよい。これらの
操作により、粗酵素標品を得ることができる。さらに高
度に精製された酵素標品を得るには、ゲル濾過クロマト
グラフィー、疎水性クロマトグラフィー、アフィニティ
ークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィ等
の各種クロマトグラフィーを用いることができる。本発
明のAPSキナーゼは、特にアフィニティークロマトグ
ラフィーを用いた場合、精製倍率が高くなり、より好ま
しい。上記のような方法により、本発明のAPSキナー
ゼの標品が得られる。
【0016】
【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
る。実施例中、酵素標品の蛋白質量は、280nmの吸
収1を蛋白質1mg/mlと仮定して求めた。 実施例1 グルコース濃度1.2%、酵母エキス濃度1%、リン酸濃
度0.2%及び若干のミネラルを含んだ培地を殺菌した
後、pHを6.3に調整し、バチルス・ステアロサーモフ
ィルス(ATCC7953株)を接種し、培養を行っ
た。60℃で4時間培養後、培地中のグルコースが消費
されたことを確認し、遠心分離にて集菌して菌体を得
た。上記のようにして得られた湿菌体を凍結融解法で破
砕したのち、ポリアクリルアミド系の高分子凝集剤を用
いて除核酸を行った。生じた沈澱を遠心分離で除去し
て、上清を得た。
【0017】あらかじめ50mMトリス塩酸緩衝液(p
H7.5)で平衡化したマトレックスゲルブルーAカラ
ムにアプライした後、同緩衝液で十分洗浄し、1.5M
塩化カリウムを含む緩衝液を送液した。得られた活性
画分に800mMとなるように硫酸アンモニウムを加
え、800mM硫酸アンモニウムを含む50mMトリス
塩酸緩衝液pH7.5で平衡化したフェニルセルロファ
インカラムにアプライした。同緩衝液で十分洗浄した
後、50mMトリス塩酸緩衝液pH8.0を送液した。
活性画分を回収し、あらかじめ50mMトリス塩酸緩衝
液(pH7.5)で平衡化したDEAE−セファロース
カラムにアプライし、同緩衝液で十分洗浄したのち、同
緩衝液を用いて0から500mMの塩化ナトリウムの直
線濃度勾配にて溶出を行なった。その活性画分を回収
し、濃縮後、ポリアクリルアミド電気泳動を行ったとこ
ろ、単一なバンドが得られた。
【0018】酵素標品の比活性は、1.5U/mgであ
った。得られた酵素標品について、理化学的諸性質を調
べたところ前記した(イ)から(チ)に記載した性質を
有していた。
【0019】実施例2 グルコース濃度0.7%、酵母エキス濃度0.8%、リン酸
濃度0.05%及び若干のミネラルを含んだ培地を殺菌し
た後、pHを6.5に調整し、バチルス・コアギュランス
(ATCC7050株)を接種し、培養を行った。60
℃で4時間培養後、培地中のグルコースが消費されたこ
とを確認し、遠心分離にて集菌して菌体を得た。上記の
ようにして得られた湿菌体をフレンチプレスにて破砕し
たのち、ポリアクリルアミド系の高分子凝集剤を用いて
除核酸を行った。生じた沈澱を遠心分離で除去して、A
PSキナーゼを含む粗抽出液を得た。
【0020】あらかじめ50mMトリス塩酸緩衝液(p
H7.5)で平衡化したマトレックスゲルブルーAカラ
ムにアプライした後、同緩衝液で十分洗浄し、1.5M
塩化カリウムを含む緩衝液を送液した。得られた活性
画分を50mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)で平衡
化したヒドロキシアパタイトにアプライした。同緩衝液
で十分洗浄した後、100mMリン酸二カリウムを含む
同緩衝液を送液した。溶出した活性画分を濃縮後、50
mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)を溶出液に用いた
セファデックスG−100カラムクロマトグラフィーに
より分画し、活性画分を得た。濃縮後、ポリアクリルア
ミド電気泳動で単一なバンドを与えるまで精製できた。
【0021】この酵素標品の比活性は、2.20U/m
gであった。得られた酵素標品について、理化学的諸性
質を調べたところ前記した(イ)から(チ)に記載した
性質を有していた。
【0022】
【発明の効果】本発明のAPSキナーゼは、従来知られ
ているAPSキナーゼに比べ、はるかに熱安定性に優れ
ているため、バイオリアクタ−等として好適に使用する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のAPSキナーゼの至適pH曲線を示す
図である。
【図2】本発明のAPSキナーゼのpH安定性曲線を示
す図である。
【図3】本発明のAPSキナーゼの作用適温を示す図で
ある。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−268180(JP,A) 特開 昭57−65181(JP,A) 特開 昭56−164787(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12N 9/00 - 9/64 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の理化学的性質を有する耐熱性アデ
    ノシン−5'−ホスホスルフェートキナーゼ。 (イ)作用:アデノシン−5'−3リン酸とアデノシン−
    5'−ホスホスルフェートに作用し、3'−ホスホアデノシ
    ン−5'−ホスホスルフェートを生成する。 (ロ)至適pH:約7.5〜約9.5である。 (ハ)作用適温:約50℃〜約70℃である。 (ニ)耐熱性:約60℃の緩衝液中で約15分間処理し
    た後の活性が、処理前の活性の約95%の値を保持して
    いる。 (ホ)分子量:約5万(ゲル濾過法)。
  2. 【請求項2】 バチルス属の細菌(Bacillus sp. )を
    培養し、培養物から以下の理化学的性質を有する耐熱性
    アデノシン−5'−ホスホスルフェートキナーゼを採取す
    ることを特徴とする耐熱性アデノシン−5'−ホスホスル
    フェートキナーゼの製造法。 (イ)作用:アデノシン−5'−3リン酸とアデノシン−
    5'−ホスホスルフェートに作用し、3'−ホスホアデノシ
    ン−5'−ホスホスルフェートを生成する。 (ロ)至適pH:約7.5〜約9.5である。 (ハ)作用適温:約50℃〜約70℃である。 (ニ)耐熱性:約60℃の緩衝液中で約15分間処理し
    た後の活性が、処理前の活性の約95%の値を保持して
    いる。 (ホ)分子量:約5万(ゲル濾過法)。
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KR102269115B1 (ko) * 2019-08-28 2021-06-24 이태준 시각적인 확인이 가능한 대류현상 실험장치

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