JP3532937B2 - 耐熱性の高い新規nadph依存性ディアフォラ−ゼおよびその製造法 - Google Patents
耐熱性の高い新規nadph依存性ディアフォラ−ゼおよびその製造法Info
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Description
ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(以下NA
DPHと略す)に特異的に作用する、NADPH依存性新規ディ
アフォラ−ゼ、該酵素を多量に生産する新菌株、該菌株
を使用する当該酵素の製造法、および該酵素を使用した
代謝成分あるいは酵素力価の測定方法に関するものであ
る。
H:(アクセプタ−)オキシドレダクタ−ゼと称され、電子
受容体の存在下、NAD(P)Hの酸化を触媒する酵素であ
る。その他、NAD(P)Hデヒドロゲナ−ゼ、旧黄色酵素
等、種々の別称で呼ばれることもある(以下 "NAD(P)H"
は、NADH(還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチ
ド)、あるいはNADPH(還元型ニコチンアミドアデニンジ
ヌクレオチドリン酸)を、表わすものとする)。ディア
フォラ−ゼは、動物、植物、酵母、ラン藻、さらに嫌気
性菌、好熱菌、古細菌等を含む、生物一般に広く見出さ
れている酵素である。その電子受容体としては、2,6-ジ
クロロフェノ−ルインドフェノ−ル、フェリシアナイ
ド、メナジオン、ニトロブル−テトラゾリウム等のテト
ラゾリウム塩等が挙げられるが、ディアフォラ−ゼの作
用により、NAD(P)Hが酸化される際、通常これらの電子
受容体は、可視光域の吸収が変化する。この性質を利用
して、各種NAD(P)Hの関与する反応に基づく臨床検査、
あるいは研究用各種分析キット、さらにはバイオセンサ
−の検出部への応用が図られ、需要が増大している。
エネルギ−物質である、アデノシン 5'-トリヌクレオチ
ド(ATP)を定量するには、ホタルのルシフェラ−ゼを用
いる方法が知られており、鋭敏かつ特異的であって、適
当な方法であるが、基質として使用するルシフェリンが
高価であるため、汎用性が乏しい。また、ATPないしそ
れを利用するキナ−ゼ、あるいは生成物であるリン酸化
物の定量を、各種酵素の組み合わせで、簡便に測定しよ
うとする場合、最終的にNADHではなく、NADPHが生成さ
れる系が多く利用されている。さらに、上記のATP関連
の測定系以外にも、生体内にはNADPHを要求する酵素系
が多く存在する。かように、ディアフォラ−ゼは、NAD
(P)Hの関与する反応、あるいは反応物質の測定に有用で
あるが、特開昭60-78578, 特開昭60-156381, および特
開平3-151899等に見られる如く、その報告のほとんど
は、NADH依存性ディアフォラ−ゼに関するものであっ
て、NADPH依存性ディアフォラ−ゼに関するものは非常
に少ない。 なかでも、ディアフォラ−ゼの主な用途で
ある、ドライケミストリ−やバイオセンサ−に使用する
場合には、かなりの耐熱性が必要とされているのである
が、これらの条件を満たす、優れたNADPH依存性ディア
フォラ−ゼは、まだ見出されておらず、その出現が強く
待たれていた。
に特異的に作用し、かつ耐熱性の高いディアフォラ−ゼ
生産菌を、広く自然界より分離すべく鋭意検討した結
果、福島県会津若松市の土壌より優秀な一菌株を発見
し、1764a株を得た。この菌株について、培地並びに培
養条件を検討した結果、3日間の培養で、著量のNADPH依
存性ディアフォラ−ゼを蓄積すること、さらに培養時間
を制御することにより、菌体あるいは培養濾液のどちら
にでも、酵素を蓄積せしめ得る特徴を有することを見出
した。また、培養液の状態で100℃、3分間加熱しても失
活せず、優れた耐熱性を有することを認め、本発明を完
成した。すなわち本発明は、ここに得られた極めて優れ
た耐熱性を示す、新規なNADPH依存性ディアフォラ−ゼ
とその生産菌株、該菌株を使用するNADPH依存性ディア
フォラ−ゼの製造方法、および該酵素を使用した代謝成
分ないし酵素力価の測定方法を、提供するものである。
存性ディアフォラ−ゼ生産菌1764a株は、以下の菌学的
性質を示す。
は半透明で白色。 胞 子: 確認されない。
ル。
アル・オブ・システマティック・バクテリオロジ− 第2巻」
(Bergy's Manual of Systematic Bacteriology Vol.2)
によって、周鞭毛を有する無胞子性のグラム陽性桿菌を
検索したが、本株に該当する属並びに種は、全く見あた
らなかった。また、本菌のグラム陽性は、染色性が判然
としており疑問の余地はなく、その他の項目についても
詳細に検討した結果、胞子着生能を欠損したバチルス(B
acillus)属以外には、該当する属はないと判断されたの
で、バチルス・エスピ− 1764a株(Bacillus sp. 1764
a)と命名した。また、本菌株は、工業技術院生命工学
工業技術研究所に寄託され、その寄託番号は、FERM P-1
3371号である。
64a株はもとより、その人工変異株あるいは自然変異株
も、本酵素を生産する能力を有するものであれば、使用
が可能である。上記1764a株の人工変異株は、例えば紫
外線照射、コバルト60照射、化学変異誘発剤により容易
に得ることができる。また、遺伝子工学的な手法によ
り、本酵素をクロ−ニングすることにより、他の微生物
に、本酵素の生産能力を導入することも可能である。こ
れらの菌株の培養方法としては、通常の細菌類の培養方
法が、利用可能であるが、液体培地を用い、振盪培養あ
るいは攪拌培養による方法が、好適である。酵素生産用
培地の炭素源としては、ふすま、大豆粕、綿実、澱粉、
デキストリン、白糠、コ−ンミ−ル等の多糖類、ラクト
−ス、シュ−クロ−ス等の二糖類、グルコ−ス、フラク
ト−ス、マンノ−ス等の単糖類などの使用が可能であ
り、またこれらを組み合わせて使用することも可能であ
る。窒素源としては、コ−ンスティ−プリカ−(CSL)、
大豆粕、きなこ、グルテン、魚粉、乾燥酵母、麦芽エキ
ス、カゼイン、肉エキス、ペプトン、無機アンモニウム
塩、硝酸塩等を使用することができる。また、KH2PO4,
MgSO4, FeSO4, MnSO4, CaCl2, CoCl2, KCl, NaClなどの
無機塩類や、ビタミン等の有機微量要素、さらにはツイ
−ン40, ツイ−ン80, スパン80等の界面活性剤を、必要
に応じて加えることができる。また、培養の初発pHは、
6.5〜8.5までの広い範囲で可能である。本酵素の生産
は、上記の栄養源等を使用した培地で、20〜45℃、好ま
しくは30〜37℃付近で行うことができ、24〜72時間の培
養で、充分なディアフォラ−ゼ活性が得られる。なお、
ディアフォラ−ゼ活性は、30時間程度で最大に達する
が、培養24時間までは活性の大半は菌体内に存在する。
しかし、次第に培養濾液中に移行し、64時間では、大半
が培養濾液中に存在するようになるという、培養性状の
特徴を有する。回収に当たっては、この性質を利用し
て、菌体あるいは培養濾液のどちらからでも、酵素を得
ることができるので、都合の良い方を選択することが可
能である。
またはこれらの抽出液を、直接用いることも可能である
が、培養濾液、菌体抽出物またはこれらから硫安、食塩
等による塩析、イオン交換クロマトグラフィ、アフィニ
ティクロマトグラフィ、等電点沈澱、溶媒分画、吸着ク
ロマトグラフィ等の精製法を、単独もしくは組合せて得
られる部分精製標品、または精製標品を用いることが望
ましい。
の活性は、以下の方法で測定した。即ち、1mM NADPH、
5μM フラビンアデニンジヌクレオチド、0.6mM MTT[3-
(4,5-シ゛メチル-2-チアソ゛リル)-2,5-シ゛フェニルテトラソ゛リウム フ゛ロミト゛]、
0.1% ウシ血清アルブミン、0.1M トリス塩酸緩衝液(pH
8.0)を含む基質液1mlを、37℃で1分加熱後、酵素液 0.
1mlを加え、37℃にて10分間反応させる。0.1N 塩酸を2m
l加えて反応を停止させ、550nmの吸光度を測定する。酵
素力価は、1分間に1マイクロモルのNADPHを酸化する酵素量を1
単位と定義した。
に示すとおりである。 (1) 作用pHおよび安定性 37℃における作用pHは、図1に示すように、8.0近傍が
至適であった。また、80℃に1時間保持した際の安定性
は、図2のとおり、pH5.5以上で安定であった。なお緩
衝液には、酢酸緩衝液、燐酸緩衝液、3-(N-モルフォリノ)フ゜ロハ
゜ンスルフォン酸(MOPS)緩衝液、N-トリス(ヒト゛ロキシメチル)メチル-3-アミノフ゜
ロハ゜ンスルフォン酸(TAPS)緩衝液、トリス緩衝液、ク゛リシン緩衝液、
あるいは2-(シクロヘキシルアミノ)エタンスルフォン酸(CHES)を使用した。 (2) 基質特異性 基質濃度を 1mMとしたときの相対活性の比較を、表1に
示した。本酵素が、NADPHのみに特異的に作用すること
が示されている。
酵素の、電子受容体の選択性を検討した。テトラゾリウ
ム塩としては、3-(4,5-シ゛メチル-2-チアソ゛リル)-2,5-シ゛フェニルテトラ
ソ゛リウム フ゛ロミト゛ (MTT)、ニトロフ゛ル-テトラソ゛リウム (NBT)、および3
-(p-ヨ-ト゛フェニル)-2-(p-ニトロフェニル)-5-フェニルテトラソ゛リウム クロリト゛
(INT)を、それぞれ 0.6mMの濃度で用い、相対活性を、
表2に示した。
たところ、測定した温度範囲(50℃まで)では、直線的に
反応が増加した。また、pH8.0で1時間保持した際の温度
安定域は70℃までであった。次いで、市販通常酵素(旭
化成製)について、同様にして温度安定性を比較し、図
3に対比した。
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
ヨン培地に接種し、30℃で16時間振盪培養を行い、前培
養液を得た。ついで、この前培養液を、100mlの同培地
に、濃度2%となるよう接種し、30℃で2日間振盪培養し
た。培養液を超音波処理後、遠心分離によって残渣を除
去し、上清液を採取した。得られた上清中の、NADPH依
存性ディアフォラ−ゼ活性は、1.5 U/mlであった。
ン培地を含む、5L容ミニジャ−ファ−メンタ−に、濃度
2%となるよう接種し、30℃, 300rpm, 1VVMで40時間培養
した。培養液を超音波処理後、遠心分離によって残渣を
除去して、上清液を採取した。得られた上清中のNADPH
依存性ディアフォラ−ゼ活性は、2.4 U/mlであった。ま
た培養液を、直接遠心分離して得られた培養濾液中の活
性は、1.8 U/mlであった。
型限外濾過装置により、約10倍に濃縮・透析した。濃縮
液のNADPH依存性ディアフォラ−ゼ活性は、22.6U/ml、
比活性は5.4 U/mg protein であった。
存性新規ディアフォラ−ゼ、該酵素を多量に生産するバ
チルス属新菌株、および該菌株を使用する当該酵素の製
造法が、提供され、さらに該酵素を使用して、代謝成分
あるいは酵素力価の測定する方法が可能となった。
活性、横軸はpHである。
液、3:MOPS緩衝液、4:TAPS緩衝液、5:トリス緩衝
液、6:ク゛リシン緩衝液、7:CHES緩衝液によるものであ
る。
活性残存率、横軸はpHである。
液、3:MOPS緩衝液、4:TAPS緩衝液、5:トリス緩衝
液、6:CHES緩衝液によるものである。
示す。縦軸は相対活性残存率、横軸は温度(℃)である。
素である。
Claims (4)
- 【請求項1】 Bacillus 属に属する微生物( Bacillus
sp.1764a FERM P−13371)が産生する酵素
であって、下記の理化学的性質を有することを特徴とす
るNADPH依存性ディアフォラーゼ。 (1)作用:NADPHに特異的に作用し、電子受容体
共存下でNADPHをNADPに変換する。 (2)基質特異性:NADHにほとんど作用せず、NA
DPHに特異的。 (3)至適pH:7.5〜8.5。 (4)至適作用温度:50℃以上。 (5)熱安定性:pH8.0で1時間保持した場合、8
0℃で90%以上の活性を保持する。 - 【請求項2】 請求項1に記載の微生物を培養し、培養
物から請求項1に記載のNADPH依存性ディアフォラ
ーゼを分離・精製することを特徴とするNADPH依存
性ディアフォラーゼの製造法。 - 【請求項3】 請求項2に記載の細菌株を培地中に接種
し、培養して請求項1に記載のディアフォラ−ゼを、菌
体内または培地中に生成蓄積せしめ、蓄積区分よりこれ
を採取することを特徴とする、耐熱性の高いNADPH依存
性ディアフォラ−ゼの製造法。 - 【請求項4】 請求項1に記載のディアフォラ−ゼを、
反応関与成分として使用する、生体代謝成分あるいは酵
素力価の測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06250393A JP3532937B2 (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 耐熱性の高い新規nadph依存性ディアフォラ−ゼおよびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06250393A JP3532937B2 (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 耐熱性の高い新規nadph依存性ディアフォラ−ゼおよびその製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06253834A JPH06253834A (ja) | 1994-09-13 |
JP3532937B2 true JP3532937B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=13202043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06250393A Expired - Lifetime JP3532937B2 (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 耐熱性の高い新規nadph依存性ディアフォラ−ゼおよびその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3532937B2 (ja) |
-
1993
- 1993-03-01 JP JP06250393A patent/JP3532937B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Eur.J.Biochem., 1967, Vol.1, No.1, p.102−109 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06253834A (ja) | 1994-09-13 |
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