JPH02504465A - オキアミ組織からの活性酵素の単離の改良 - Google Patents
オキアミ組織からの活性酵素の単離の改良Info
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- JPH02504465A JPH02504465A JP63506794A JP50679488A JPH02504465A JP H02504465 A JPH02504465 A JP H02504465A JP 63506794 A JP63506794 A JP 63506794A JP 50679488 A JP50679488 A JP 50679488A JP H02504465 A JPH02504465 A JP H02504465A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
オキアミ組織からの活性酵素の単離の改良発明の分野
本発明は、一般にはオキアミと呼ばれるユーファウシア(Euphaus 1a
ceae)目の水生動物からの活性酵素の単離の改良に関する。本発明の方法は
様々のオキアミ組織からの酵素および酵素前駆体、とくに消化器官起源酵素に適
用されるものである。単離される酵素は、様々なヒドロラーゼたとえばグロテア
ーゼ、リパーゼ、ヌクレアーゼ、ポリサラカリダーゼ等、ならびに生物学的物質
たとえばタンパク質、脂質、多糖および核酸またはそれらの構成成分を分解する
他の酵素である。
一般的背景
ユーファウシア目の動物、とくにEuphausia 5uperbaおよびE
uphausia crystallorophiasで代表される南極オキア
ミ、ならびにNeganyctiphanes norvegicaおよびTh
yssanoessa 5peciesで代表される北天西洋オキアミは、生物
学的活性物質の原料としてますます有望視されるようになっている。これらは、
きわめて有効なヒドロラーゼを含有することが知られている。オキアミのエンド
およびエキソペプチダーゼ混合物の、タンパク性物質の分解における高い有効性
が明らかにされている(Ellingsen。
1982 ; 5aether、1986 ; Ellingsen & Mo
hr、1987 ;および5aether、 Ellingsen & Moh
re 1987)。オキアミのベプチドヒドロラーゼはオキアミ組織およびタン
パク質をその死後、広範囲に分解し、遊離アミノ酸と短いペプチドの放出を生じ
る。これは視覚的に自己消化として観察される。この現象を工業的規模での遊離
アミノ酸の製造に用いることが示唆されている(Ellingsen & Mo
hr、 1979)。
オキアミの自己消化が起こる条件は広範囲に研究されてきた(Ell:ngse
n & Mohr、 1979; Ellingsen、 1982;Elli
ngsen & Mohr、 1987および5aether、 Elli
ngsen &Mohr、 1987)。最後の報告は北天西洋オキアミに関
するものであり、前に挙げた報告は南極オキアミを取扱っている。溶液中へ放出
される遊離アミノ酸の量によって測定した自己消化速度は一連の因子、たとえば
温度、インキュベーション時間、pHおよび全オキアミかそのホモジネートのい
ずれが自己消化されるかに依存する(Ellingsen、 1982)。
南極オキアミからのペプチドヒドロラーゼが創傷清浄剤として、この目的で現在
臨床的に用いられている酵素製剤に比べて優れていることを示すがなりの証拠が
現在、蓄積され始めている。in vitroおよび臨床的研究(それぞれHe
llgren Mohr & Vincent、 19868よび1987)か
ら明らかにされた一般像では、オキアミ酵素による創面の洗浄化は、他の臨床的
に用いられている酵素清浄剤による場合より高速度に進行し、壊死組織のより完
全な分解を生じる。
とくに治療的に興味のあるオキアミのペプチドヒドロラーゼが最近単離され、か
なり詳細に研究されている(Osnes & Mohr、 1985a ; 0
snes & Mohr、 1985b ; 0snes& Mohr+ 19
86 ; 0snes、 Ellingsen & Mohr、 1986)。
これらの研究から明らかなように、主要なオキアミペプチドヒドロラーゼには、
3種の異なるトリプシン様セリンプロテアーゼ、2種のカルポキシペグチダーゼ
A型酵素、2種のカルボキシペプチダーゼBfi酵素および1種のアミノペプチ
ダーゼが含まれている。これらの酵素はほとんどすべて消化管に由来するようで
あって、この動物の1982HGrundseth & V、 Mohr、未発
表テーク)。
オキアミの別のプレバレージョンで測定さh f:、 他の酵素活性としては、
各種ポリサンカリダーゼ活性(Kar−1stam、 1988およびChe
n & Gau 1981) 、リパーゼ活性(Nagayama 1979)
、リボヌクレアーゼ活性(Van 1982)等がある。
寅際的用途での使用に際してのオキアミ酵素混合物のきわめて価値のある必須の
性質は、そのペプチドヒドロラーゼによるものと思われる。オキアミの単純な消
化系から考えると、個々の酵素は互いに相互の分解作用に対し保護されているも
のと考えられる。すなわち、哺乳動物の消化管からの酵素と異なり、オキアミペ
プチドヒドロラーゼは混合された場合、分解および活性喪失に対しかなりの不活
性を示すことが最終的に明らかにされているC05nes & Mohr、
1985ab;0snes、 1966、 0snes。
Ellingsen & Mohr* 1986) 。
医学的および工業的応用にとくに興味があるオキアミ酵素は、通常、水溶性で、
全オキアミ、ホモジナイズしたオキアミまたはオキアミの部分から、水または緩
衝水溶液で抽出し、ついで個々の酵素または一群の酵素を適当な確立された方法
で単離精製することによって単離できる(Osnes & Mohr、 198
5a )。このような操作は実験室的作業の場合には満足できるものであるが、
この操作に基づく大規模な工業的方法には問題がある。この問題は、オキアミの
重要な種は通常、高含量の脂質を含み、そのグリセロリン脂質がかなりの比率を
占める事実に関連するものである(Ellingsen、 1982; 5ae
ther、 1986)。様様な形のオキアミを水性溶媒で抽出する場合、グリ
セロリン脂質はタンパク質と会合する傾向があり、このような抽出物を遠心分離
すると、通常、油を含有する最上層、その下にグリセロリン脂質とタンパク質に
富んだ層、その下に水相、最後に底に不溶性沈殿を生じる。
タンパク質−グリセロリン脂質の会合により、相の分離は決して明瞭にならない
。したがって、酵素を含む水相の効果的な分離には、工業的方法の場合、問題が
ある。
さらに、酵素に加えて、水相はオキアミの筋タンパク質を含む大量の可溶性タン
パク質を含有する。活性酵素の他のタンパク質からの分離には高価な処理技術が
必要で、しかもこの種類の方法で副生物として得られる非酵素タンパク質は一般
に市場価値の低い形でしかない。すなゎち、新鮮なオキアミの水による抽出に基
づく大規模な単離操作は、治療的および工業的に重要な酵素の経済的に実行可能
な方法での単離を保証するものではない。これらの問題は、ホモジナイズされて
いないオキアミおよび/またはホモジナイズされたオキアミを、親油性/疎水性
溶媒(たとえば四塩化炭素)で脱脂することによって部分的に克服できる。しか
しながら、このオキアミの処理方法では、少なくとも余分の1工程または2工程
が必製剤としての有望な性質から、このオキアミ酵素の単離および精製を目的と
した効果的な方法の必要に迫られて本発明は、上述の欠点に直面することなく、
オキアミから活性酵素を単離する新規な操作を提案するものである。本発明は、
オキアミの消化酵素が死後にオキアミの組織を広範囲に分解し、油相、水相およ
び不溶相(沈殿)からなる液化系を生成するというよく知られた事実を利用する
。本発明は効率的な条件下における自己消化後に形成される系は、明瞭な相(相
境界)を生じるという事実を利用するものである。物理的な分離は簡単な処理技
術たとえば遠心分離により、新鮮なオキアミを先に略述したようにして抽出した
場合に述べたタンパク質/グリセロリン脂質層によってとくに生じる問題はなく
、効率的に実施される。先行技術の方法は自己消化を回避することを目的として
いた。本発明は分離および抽出を容易にするための前工程として自己消化を使用
する。別個の脱脂工程の必要性は低下する。
したがって、本発明の方法は、全オキアミ、ホモジナイズされたオキアミ、圧搾
されたオキアミまたは同様に処理されたオキアミの部分(消化管は含むことが好
ましい)を、その間に明瞭な相境界を有する油相と水相からなる系を生成するよ
うに自己消化させることを特徴とする。自己消化後の水相には高レベルの酵素活
性が保持される。効率的な相分離は多分、オキアミホスホリパーゼによってグリ
セロリン脂質が分離されるためと考えられる。自己消化工程後、酵素含有水相を
存在する他相から分離し、ついで常法の操作による酵素の単離を企図する。
単離される酵素が油相に分配されている場合にはそれ自体公知の慣用の単離操作
を油相に適用する。自己消化物の各相の分離は、数種の異なる方法で実施できる
。とくに適当な方法は自己消化物を遠心分離に付すものであるが、他の操作たと
えば沈降法および浮遊法を適用することもできる。
得られる酵素の収率は、インキュベーション(自己消化)の時間、温度、pH,
オキアミのプレバレージョンの種類(全、ホモジナイズまたは圧搾オキアミ)お
よび単離すべき特定の酵素に依存する。
自己消化が適切に進行する一般的条件は以下のとおりである。
ある。上限は70℃で、45℃以下が好ましい。ある種のオキアミ酵素は熱感受
性であることが明らかにされているので、このような酵素を最終生成物中に保持
させるI;めには温度を注意深く選択する必要がある。たとえば、オキアミヒア
ルロニダーゼまたはオキアミアミラーゼを単離するのであれば、自己消化は45
°C未満で行うことが推!される。オキアミプロテアーゼはかなり熱に安定で、
至適温度は55〜60°C付近である。これは、オキアミプロテアーゼが最終生
成物における重要な酵素である場合には、自己消化は70℃までの温度で実施で
きる。酵素混合物の単離が意図され、それらの酵素のひとつが熱感受性である場
合には、温度はかなり低く、たとえば45℃未満とすべきである。結論として、
温度は15〜70℃の範囲、好ましくは20〜45°Cの範囲で選択される。
pH二二の値は6〜8.5の範囲で選択されるべきであるが、自己消化はpH−
5までの低値でも実施できる。好ましい範囲は6〜7.5である。本発明者らは
処理を効果的に行うために、プロテアーゼの至適pH(pH= 8.2)で実験
を行った。しかしながら、このpH値では自己消化後の相分離は満足できるもの
ではなかった。これは、効率的に自己消化を達成するにはプロテアーゼ以外の酵
素(たとえばホスホリパーゼ)が重要であることを示すものかもしれない。
インキュベーション時間:この変数は、結果として最も経済的に実施可能な方法
になるように選択されるべきである。pHおよび温度を上述のような範囲に選択
することにより、インキュベーション時間は1時間〜2週間、好ましくは5〜4
8時間とすることができる。
温度、p)Iおよびインキュベーション時間の組合せが、単離を意図する酵素の
有意な分解および/または不活性化を招来しないことを予備的な実験で検討する
ことが重要である。すなわち、それぞれの酵素または酵素混合物は、最良の品質
および収率を達成するだめの至適条件を上述の限界内にもっている。
自己消化物、または適当な個々の分画(相)から活性酵素のサンプルを単離する
I;めには、単離する特定の酵素または酵素群に応じて、まt;要求される純度
に応じて、本技術分野の熟練者にはよく知られた方法を使用することができる。
すなわち、分子の大きさ、形状、電荷、官能基、溶解特性またはこれらの原理の
組合せに基づく濃縮および/または分離、たとえば限外濾過のような膜技術、ゲ
ルクロマトグラフィー、イオン交換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、電気泳動、電気透析、塩もしくは酸による沈殿または選択抽出を
使用できる。プレバレージョンからの最終的沈殿および溶媒除去は、それぞれ酵
素活性に悪影響を与えない、たとえば膜技術および凍結乾燥によって達成される
。
特定の酵素の精製については、たとえば以下の報告、ペプチドヒドロラーゼ:
0snes & Mohr 1985a 、 1985b 。
1986 ; 0snes、 Ellingsen & Mohr 1986
; Chenら1978およびHellgren、 Mohr & Vince
nt 1985;ヒアルロニダーゼ、エンド−(1,3)−β−D−グルカナー
ゼおよびβ−グルクロニダーゼ: Karlstam 1987 ;リボヌクレ
アーゼ= Van1982、が参考になる。オキアミ分野での本発明者らの研究
によれば、トリズシン様オキアミプロテアーゼはベンズアミジン吸着剤上および
トリプシン阻害剤が結合する大部分の吸着剤でもおそらく精冥できる。また、オ
キアミカルボキシペプチダーゼはアルギニンもしくはフェニルアラニン(R水性
)吸着剤、また一部のポリサラカリダーゼ(オキアミヒアルロニダーゼ、β−グ
ルクロニダーゼおよびエンド−(1,3)−β−D−グルカナーゼ)はCon
A吸着剤上で精製できる。
実施例 1
凍結した南極オキアミ(Euphausia 5uperba) 259を室温
で解凍し、脱イオン水25mffと一緒に、Jacks & Kunkelのホ
モジナイザーTP 18を用い室温で45分間ホモジナイズした。ホモジネー
トは著しく粘稠で、かなりの比率の粒状物を含んでいた。ホモジネートの一部を
取り、酵素活性を測定した。ホモジネートをそのままのpH(約7)において、
50°Cで20時間インキュベートした。インキュベーション後、ホモジネート
を冷却状態において、13.0009で40分間遠心分離した。遠心分離された
ホモジネートは3層の明瞭な、よく分離された相を形成した。すなゎち、カロチ
ノイドにより赤色を帯びた最上層の油相、澄明な中間の水層および粒状の最下層
になった。中間の水層をピペットで取り出すと、低粘度の澄明な溶液の形となっ
た。水相の一部を取うて酵素活性を測定した。
ホモジナイズされたオキアミおよび自己消化物の水相のタンパク分解活性は、基
質としてTAMEを用い、Rickの方法(Methods of Enzym
atic Analysis(H,Bergmeyer編)第2版、第12巻、
1013〜1023頁、Academic Press、 NewYork、1
974)に1.!:つて測定した。
本発明の請求範囲に従うと、50℃で20時間自己消化したのちの水分面は、自
己消化前の元のホモジネートの活性の95%に相当する酵素活性を含有した。
え乳i−1
実施例1に従って製造したオキアミ自己消化物の水相10rtrQを、低分子量
物質から酵素プレバレージョンを分離するために限外濾過に付した。分離はAm
1con Diafl。
Ultrafilter PM 10型を用いAm1con@外濾過ユニツトで
実施した。この濾過で分子量10,000を越える物質が残存した。限外濾過は
室温で、窒素1.4気圧の圧力を用い2.5諺Q/cm”7時の速度で行った。
自己消化物の水性分画は粘度が低いので、限外が過はきわめて効果的に進行した
。限外か過は自己消化物の容量が最初の容量の1/10になるまで継続しt;。
限外濾過後の高分子量分画は酵素活性を含んでいたが、透過液は主として遊離ア
ミノ酸と自己消化後の他の分解生成物の低分子量物質を含有した。
実施例 3
圧搾したオキアミは、全新鮮または凍結オキアミから、原料を圧縮および遠心分
離することにより得られた。短時間凍結し、−20〜−30℃に保存したオキア
ミを室温に20時間放ftLで解凍し、ツイテl、500〜3,00oxgテ1
0〜30分間遠心分離して不溶性の物質を除去した。粘稠な液体を集め、これを
圧搾オキアミと定義した。新鮮なオキアミは解凍を省いて同じ方法で処理された
。
様なpH(6,8〜7.0)で、様々な時間(IQ〜48時間〕保存して自然の
自己消化に付した。インキュベーション終了後、混合物を3.500X9で60
分間遠心分離しt;。これにより、pH8未満では、原料は3つの明瞭な相に分
配されt;。
澄明な水性液体である中間相は、実施例2の場合と同様に、タンパク質、多糖お
よびポリヌクレオチドを分解する加水分解酵素が高レベルに含有された。これを
吸引して取り出し、膜濾過による濃WA/精製に付した。高分子量物質(>10
.000ダルトン)をイオン交換クロマトグラフィー(たとえばQ−Sepha
rose■、Pharmacia AB、 Sweden)または疎水性相互作
用クロマトグラフィー(たとえばPhenyl 5epharoseeまたはA
lkyl 5epharose■)により、連続または様々な酵素/タンパク質
を溶出するためには不連続塩勾配を用いて、さらに精製した。酵素活性を異なる
酵素群について収集し、ゲル濾過または透析操作によって脱塩した。この方法で
、1種または数種のバルク酵素混合物が得られ、さらに側々の加水分解酵素の単
離および精製が行われた。
操作時、タンパク質含量、総タンパク分解酵素活性、トリプシン様活性およびヒ
アルロニダーゼ活性を追跡した(第工〜■表)、さらに、アミラーゼ、β−グル
クロニダーゼ、エンド−(1,3)−β−D−グルカナーゼおよびカルボキシペ
プチダーゼの活性を測定した。
第 m 表
タンパク質の分解
温度の影響
時間の影響
実験は25℃で実施した。
文鴬:づ11
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補正書の翻訳文提出書
(特許法第184条の8)
平成2年2月5日
Claims (5)
- 1.オキアミ(Euphausiaceae)目の動物から活性酵素を単離する にあたり、その動物または動物の部分に自己消化を誘導して明瞭に分かれた油相 と水相を形成させ、これらの相を分離し、適当な相から1種または2種以上の活 性酵素を常法によって単離することを特徴とする方法。
- 2.自己消化前の動物または動物の部分は、非冷凍、冷凍および/もしくはホモ ジナズ、または圧搾されている請求項1記載の方法。
- 3.自己消化は、動物または動物の部分を15〜70℃の範囲の温度で、1時間 〜2週間の範囲の時間インキユベートすることによって達成される請求項1記載 の方法。
- 4.自己消化は6〜8の範囲のpH値で行われる請求項1〜3のいずれかに記載 の方法。
- 5.1種または2種以上の酵素は水層から単離される請求項1〜4のいずれかに 記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE8703064-9 | 1987-08-06 | ||
SE8703064A SE8703064D0 (sv) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | Method for isolating active enzyme preparations from animal tissues |
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JP (1) | JPH02504465A (ja) |
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