JPH0314426B2 - - Google Patents

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JPH0314426B2
JPH0314426B2 JP60080885A JP8088585A JPH0314426B2 JP H0314426 B2 JPH0314426 B2 JP H0314426B2 JP 60080885 A JP60080885 A JP 60080885A JP 8088585 A JP8088585 A JP 8088585A JP H0314426 B2 JPH0314426 B2 JP H0314426B2
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JP
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glucose
approximately
optimal
pyranose oxidase
enzyme
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JP60080885A
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Japanese (ja)
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JPS61239886A (en
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Tomoko Uchida
Susumu Matsui
Akira Oohayashi
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Takara Shuzo Co Ltd
Original Assignee
Takara Shuzo Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明はピラノース・オキシダーゼおよびその
製造法に関する。さらに詳しくはβ−D−グルコ
ースのみならずα−D−グルコースにも作用する
ピラノース・オキシダーゼおよびポリポラス属に
属する担子菌によるその製造法に関する。 本発明のピラノース・オキシダーゼは、酸素の
存在下、α−D−グルコースおよびβ−D−グル
コースに作用した場合、D−グルコゾンと過酸化
水素を生成する。それ故、過酸化水素の生成量あ
るいは酸素の減少量を公知の方法で測定すること
によつて、生体試料中または食品中のグルコース
量を迅速に測定することが可能である。 〔従来技術〕 従来、D−グルコースを酸化して、D−グルコ
ゾンと過酸化水素を生成するピラノース・オキシ
ダーゼが担子菌ポリポラス・オブツサスに見出さ
れている(バイオキミカ・エ・バイオフイジカ・
アクタ)〔Biochimica et Biophysica Acta〕
Vol167、p493、p501(1968)〕。しかし、この酵素
はβ−D−グルコースに作用するが、α−D−グ
ルコースは基質となり得ない。また最近、特開昭
58−43785号公報にコリオラス属、ダエダレオプ
シス属、プロイロタス属またはグロエオフイルム
属に属する微生物がD−グルコースに特異性が高
いピラノース・オキシダーゼを生産するという報
告もある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 生体試料中あるいは食品中のD−グルコースを
特異的に定量する方法としては従来よりグルコー
ス・オキシダーゼが繁用されている。しかし、グ
ルコース・オキシダーゼはβ−D−グルコースに
しか作用しない。生体試料中あるいは食品中のD
−グルコースの存在形態はα−D−グルコースと
して36.5%、β−D−グルコースとして63.5%で
ある。このため、グルコース・オキシダーゼを用
いてD−グルコースを定量する場合、ムタロター
ゼを添加しなければ迅速な定量ができない。 本発明者らは、上記現状に鑑み、担子菌の生産
するピラノース・オキシダーゼについて鋭意検討
を重ねた結果、ピラノース・オキシダーゼ生産菌
として公知であるポリポラス・オブツサスが培養
物中にα−D−グルコースにも作用する従来知ら
れていなかつたピラノース・オキシダーゼを著量
生産することを見出し、本発明を完成した。従つ
て本発明の目的はD−グルコースを迅速に定量で
きるピラノース・オキシダーゼおよびポリポラ
ス・オブツサスを培養して上記酵素を工業的に安
価に製造する方法を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明を概説すれば、本発明はピラノース・オ
キシダーゼおよびその製造法に関するものであ
り、本発明の第1の発明は下記の理化学的性質を
有することを特徴とするピラノース・オキシダー
ゼに関する。 (1) 作用:酸素の存在下、D−グルコースの第2
炭素を酸化し、D−グルコゾンと過酸化水素を
生成する。 (2) 基質特異性:D−グルコースに対する作用が
最も高いが、L−ソルボース、D−キシロー
ス、D−マルトース、D−ガラクトース、2−
デオキシ−D−グルコース、グルコン酸δ−ラ
クトンなどにも作用する。またD−グルコース
に作用する場合、β−D−グルコースのみらら
ず、α−D−グルコースをも酸化する。 (3) 至適PHおよびPH安定性:至適PHが5.0付近で
あり、37℃、60分処理ではPH5.0〜9.0の間で安
定である。 (4) 至適温度および熱安定性:至適温度が55℃付
近であり、PH6.0、10分間処理では60℃まで安
定である。 (5) 電子受容体:分子状酸素を最適の電子受容体
とするが、フエナジンメトサルフエイトおよび
2,6−ジクロロフエノールインドフエノール
をも電子受容体とする。 (6) 分子量:ゲル過法で測定した分子量が約
195000で、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)−
ポリアクリルアミドゲル電気泳動法で測定する
と約40000のサブユニツト3個、約30000のサブ
ユニツト1個および約28000のサブユニツト1
個から構成されている。 (7) 補酵素:補酵素であるフラビンアデニン・ジ
ヌクレオチド(FAD)が約40000のサブユニツ
ト1個当り1分子、酵素1分子当り3分子共有
結合している。 (8) 等電点:6.95 (9) 阻害剤:Hg2+、Fe2+、Ag+、フエニルメチ
ルスルホニルフルオリド、硫化ナトリウム、p
−クロロメルクリ安息香酸、o−フエナントロ
リンなどによつて阻害される。 (10) Km値:1.23×10-3M(D−グルコース) また、本発明の第2の発明はポリポラス属に属
するピラノース・オキシダーゼ生産能を有する菌
株を培地に培養し、該培養物から本発明の第1の
発明のピラノース・オキシダーゼを採取すること
を特徴とする。 本発明に使用される担子菌には、ポリポラス
(Polyporus)属に属する菌株、例えばポリポラ
ス・オブツサス(Polyporus obtusus)
ATCC26733がある。 本発明方法を更に詳しく説明すれば、培地に加
える栄養源は使用する菌株が利用し、ピラノー
ス・オキシダーゼを生産するものであればよく、
炭素源としては例えばグルコース、デンプン、シ
ユクロース、マルトース、ラクトース、グリセロ
ール、デキストリン、油脂類などが利用でき、窒
素源としては酵母エキス、ペプトン、脱脂大豆、
コーンスチープリカー、肉エキスなどが適当であ
る。その他にリン酸塩、カリウム塩、マグネシウ
ム塩などの無機質および金属塩類を加えてもよ
く、更にはビタミン類、生長促進因子を加えても
よい。 担子菌を培養するにあたり、ピラノース・オキ
シダーゼの生産量は培養条件により大きく変動す
るが、一般に培養温度は20〜35℃、培地のPH4〜
8が良く、2〜10日間の通気撹拌培養でピラノー
ス・オキシダーゼの生産は最高に達する。培養条
件は使用する菌株、培地組成などに応じ、ピラノ
ース・オキシダーゼの生産量が最大になるように
設定するのは当然である。本発明の菌株によつて
生成されたピラノース・オキシダーゼは主に菌体
内にある。菌体からのピラノース・オキシダーゼ
の精製は次のように行なう。 培養液を過して得た菌体をPH4〜10の緩衝液
に懸濁して、10〜40℃で2〜48時間撹拌するとピ
ラノース・オキシダーゼが菌体内より抽出され
る。 例えば、菌体10gを0.1M、0.5M、1Mおよび
2Mの各リン酸緩衝液(PH7.0)100mlに懸濁し、
20℃あるいは30℃で20時間撹拌して抽出した後、
遠心分離して得た上澄中のピラノース・オキシダ
ーゼ活性を第1表に示す。なお、コントロールと
して菌体10gと0.1Mリン酸緩衝液(PH7.0)100
mlをエマレーシヨン〔テラオカ(株)製〕を用いてホ
モゲナイズして得た上澄中の活性をも示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to pyranose oxidase and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a pyranose oxidase that acts not only on β-D-glucose but also on α-D-glucose, and a method for producing the same using a basidiomycete belonging to the genus Polyporus. When the pyranose oxidase of the present invention acts on α-D-glucose and β-D-glucose in the presence of oxygen, it produces D-glucozone and hydrogen peroxide. Therefore, by measuring the amount of hydrogen peroxide produced or the amount of oxygen decreased by a known method, it is possible to quickly measure the amount of glucose in a biological sample or food. [Prior Art] Pyranose oxidase, which oxidizes D-glucose to produce D-glucozone and hydrogen peroxide, has been discovered in the basidiomycete Polyporus obtusus (Biochimica e Biophysica).
Biochimica et Biophysica Acta
Vol167, p493, p501 (1968)]. However, although this enzyme acts on β-D-glucose, α-D-glucose cannot be a substrate. Recently, Tokukai Sho
No. 58-43785 also reports that microorganisms belonging to the genus Coriolus, Daedaleopsis, Ploylotus, or Gloeofilm produce pyranose oxidase that is highly specific for D-glucose. [Problems to be Solved by the Invention] Glucose oxidase has been frequently used as a method for specifically quantifying D-glucose in biological samples or foods. However, glucose oxidase acts only on β-D-glucose. D in biological samples or food
- The existing form of glucose is 36.5% as α-D-glucose and 63.5% as β-D-glucose. For this reason, when quantifying D-glucose using glucose oxidase, rapid quantification is not possible unless mutarotase is added. In view of the above-mentioned current situation, the present inventors have conducted extensive studies on pyranose oxidase produced by basidiomycetes, and have found that Polyporus obtusus, which is known as a pyranose oxidase-producing bacterium, converts α-D-glucose into α-D-glucose in culture. The present invention was completed based on the discovery that a previously unknown pyranose oxidase, which also acts as a pyranose oxidase, can be produced in large quantities. Therefore, an object of the present invention is to provide a method for industrially producing the above enzyme at low cost by culturing pyranose oxidase and Polyporus obtusus that can rapidly quantify D-glucose. [Means for Solving the Problems] To summarize the present invention, the present invention relates to pyranose oxidase and a method for producing the same, and the first invention of the present invention is characterized by having the following physical and chemical properties. Concerning pyranose oxidase. (1) Action: In the presence of oxygen, the second
Oxidizes carbon to produce D-glucozone and hydrogen peroxide. (2) Substrate specificity: The effect is highest on D-glucose, but L-sorbose, D-xylose, D-maltose, D-galactose, 2-
It also acts on deoxy-D-glucose, gluconate δ-lactone, etc. Furthermore, when acting on D-glucose, it oxidizes not only β-D-glucose but also α-D-glucose. (3) Optimal PH and PH stability: The optimal PH is around 5.0, and the pH is stable between 5.0 and 9.0 when treated at 37°C for 60 minutes. (4) Optimal temperature and thermal stability: The optimal temperature is around 55°C, and it is stable up to 60°C when treated at PH6.0 for 10 minutes. (5) Electron acceptor: Molecular oxygen is the best electron acceptor, but phenazine methosulfate and 2,6-dichlorophenol indophenol are also electron acceptors. (6) Molecular weight: The molecular weight measured by gel filtration method is approximately
195,000 Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) −
Three subunits of approximately 40,000, one subunit of approximately 30,000, and one subunit of approximately 28,000 as determined by polyacrylamide gel electrophoresis.
It is composed of individuals. (7) Coenzyme: One molecule of the coenzyme flavin adenine dinucleotide (FAD) is covalently bonded to each of approximately 40,000 subunits, and three molecules to each enzyme molecule. (8) Isoelectric point: 6.95 (9) Inhibitor: Hg 2+ , Fe 2+ , Ag + , phenylmethylsulfonyl fluoride, sodium sulfide, p
- Inhibited by chloromercribenzoic acid, o-phenanthroline, etc. (10) Km value: 1.23×10 -3 M (D-glucose) In addition, the second invention of the present invention is to culture a strain having the ability to produce pyranose oxidase belonging to the genus Polyporus in a medium, and to obtain the present invention from the culture. The invention is characterized in that the pyranose oxidase of the first invention is collected. The basidiomycetes used in the present invention include strains belonging to the genus Polyporus, such as Polyporus obtusus.
There is ATCC26733. To explain the method of the present invention in more detail, the nutrient source added to the culture medium may be one that can be used by the strain used to produce pyranose oxidase.
Examples of carbon sources that can be used include glucose, starch, sucrose, maltose, lactose, glycerol, dextrin, and fats and oils; examples of nitrogen sources include yeast extract, peptone, defatted soybean, and
Corn steep liquor, meat extract, etc. are suitable. In addition, inorganic and metal salts such as phosphates, potassium salts, and magnesium salts may be added, as well as vitamins and growth-promoting factors. When culturing basidiomycetes, the production amount of pyranose oxidase varies greatly depending on the culture conditions, but generally the culture temperature is 20-35℃ and the pH of the medium is 4-40℃.
8 is good, and the production of pyranose oxidase reaches its maximum after 2 to 10 days of aerated agitation culture. It goes without saying that culture conditions should be set to maximize the production of pyranose oxidase depending on the strain used, medium composition, etc. Pyranose oxidase produced by the strain of the present invention is mainly located within the bacterial body. Purification of pyranose oxidase from bacterial cells is carried out as follows. The cells obtained by straining the culture solution are suspended in a buffer solution of pH 4 to 10 and stirred at 10 to 40°C for 2 to 48 hours to extract pyranose oxidase from the cells. For example, 10g of bacterial cells are 0.1M, 0.5M, 1M and
Suspend in 100ml of each 2M phosphate buffer (PH7.0),
After stirring and extracting at 20℃ or 30℃ for 20 hours,
Table 1 shows the pyranose oxidase activity in the supernatant obtained by centrifugation. As a control, 10 g of bacterial cells and 100 g of 0.1M phosphate buffer (PH7.0) were added.
The activity in the supernatant obtained by homogenizing ml using emulsion (manufactured by Teraoka Co., Ltd.) is also shown.

【表】 得られた抽出液に沈殿剤、例えば硫安を20〜
80w/v%加えることにより、あるいは有機溶
媒、例えばアルコール、アセトンなどを50〜
80v/v%加えることにより沈殿として分離され
る。得られた沈殿物を限外過、透析あるいはセ
フアデツクス処理などによつて脱塩し、粗酵素液
を得る。得られた粗酵素液を精製するには、あら
かじめ0.01Mホウ酸緩衝液(PH9.0)で緩衝化し
たDEAE−セフアロース(CL−6B)のカラムに
粗酵素液を吸着させ、吸着物を0.03Mホウ酸緩衝
液(PH9.0)で洗浄後、0.1Mホウ酸緩衝液(PH
9.0)で溶出して活性区分を集める。次にこの活
性区分を限外過で濃縮、脱塩後、0.01Mリン酸
緩衝液(PH6.0)で緩衝化したCM−セフアロース
(CL−6B)のカラムに吸着させ、吸着物を0.03M
リン酸緩衝液(PH6.0)で洗浄後、0.1Mリン酸緩
衝液(PH6.0)で溶出して活性区分を集める。こ
の活性区分を蒸留水で透折後、凍結乾燥し、精製
酵素粉末を得る。この酵素粉末はポリアクリルア
ミドゲルデイスク電気泳動的に単一である。 本発明のピラノース・オキシダーゼの酵素化学
的および理化学的性質は次のとおりである。 (1) 作用: 本酵素は酸素の存在下、D−グルコースに作
用した場合、D−グルコースの第2炭素を酸化
し、D−グルコゾンと過酸化水素を生成する。
その反応式は下記のごとくである。 D−グルコース+O2→D−グルコゾン+H2O2 (2) 基質特異性: 本酵素の基質として各種の糖溶液(反応液中
濃度1.67mM)を用いて検討したところ、本酵
素はD−グルコースに対する特異性が高く、他
にL−ソルボース、D−キシロースなどにも作
用した(第2表)。
[Table] Add a precipitant, such as ammonium sulfate, to the obtained extract for 20 to 20 minutes.
By adding 80w/v% or organic solvents such as alcohol, acetone, etc.
By adding 80v/v%, it is separated as a precipitate. The obtained precipitate is desalted by ultrafiltration, dialysis, or Sephadex treatment to obtain a crude enzyme solution. To purify the obtained crude enzyme solution, the crude enzyme solution is adsorbed onto a column of DEAE-Sepharose (CL-6B) buffered in advance with 0.01M borate buffer (PH9.0), and the adsorbed matter is reduced to 0.03%. After washing with M borate buffer (PH9.0), wash with 0.1M borate buffer (PH9.0).
9.0) and collect the active fraction. Next, this active fraction was concentrated and desalted by ultrafiltration, and then adsorbed on a column of CM-Sepharose (CL-6B) buffered with 0.01M phosphate buffer (PH6.0) to reduce the adsorbate to 0.03M.
After washing with phosphate buffer (PH6.0), elute with 0.1M phosphate buffer (PH6.0) and collect the active fraction. This active fraction is filtered through distilled water and then freeze-dried to obtain purified enzyme powder. This enzyme powder is electrophoretically homogeneous on polyacrylamide gel discs. The enzymatic and physicochemical properties of the pyranose oxidase of the present invention are as follows. (1) Action: When this enzyme acts on D-glucose in the presence of oxygen, it oxidizes the secondary carbon of D-glucose to produce D-glucozone and hydrogen peroxide.
The reaction formula is as follows. D-glucose + O 2 → D-glucozone + H 2 O 2 (2) Substrate specificity: When various sugar solutions (concentration in reaction solution: 1.67 mM) were used as substrates for this enzyme, it was investigated that this enzyme It had high specificity against L-sorbose, D-xylose, etc. (Table 2).

【表】 また、本酵素がα−D−グルコースとβ−D
−グルコースに作用した場合の反応速度を比較
した。反応系は100mMα−D−グルコースあ
るいはβ−D−グルコース溶液0.1ml、マツキ
ルベイン緩衝液(PH6.0)1.5ml、24.6mM4−ア
ミノアンチピリン溶液0.1ml、0.42Mフエノー
ル溶液0.1ml、西洋ワサビ由来のペルオキシダ
ーゼ溶液(240単位/ml)0.1ml、水1.0mlおよ
び本酵素液(30単位/ml)0.1ml、反応液量3.0
mlで37℃、キユベツト中で反応を行ない生成し
たキノネイミン色素による500nmの吸収変化
を経時的に測定した。その結果を第1図に示
す。 第1図中、実線はβ−D−グルコース、点線
はα−D−グルコースの場合であり、横軸は反
応時間(秒)、縦軸は吸光度をそれぞれ示す。 第1図より明らかなように本酵素はβ−D−
グルコースに対する活性よりも若干低いが、α
−D−グルコースにも充分作用することが認め
られた。 ところで、α−D−グルコースには作用しな
いことが公知であるグルコース・オキシダーゼ
を用いて同様な実験を行なつた。その結果を第
2図に示す。第2図中実線はβ−D−グルコー
ス、点線はα−D−グルコースの場合であり、
横軸は反応時間(秒)、縦軸は吸光度をそれぞ
れ示す。グルコース・オキシダーゼ溶液(東洋
紡製300単位/ml)0.1mlを用いて、500nmの吸
収変化を追跡したところ、見かけ上α−D−グ
ルコースにも若干作用しているが、これはα−
D−グルコースからβ−D−グルコースへの非
酵素的変換に起因するものである。 (3) 至適PHおよびPH安定性: 本酵素の至適PHは第3図の曲線で表わされる
ごとく、PH5.0付近に高い活性を有している。
本酵素を37℃においてそれぞれのPHで60分間処
理したときのPH安定性を第4図に示した。第4
図より明らかなように本酵素はPH5.0〜9.0の間
で安定である。 (4) 至適温度および熱安定性: 本酵素の至適温度は第5図の曲線で表わされ
るごとく、55℃付近に至適温度を有している。
本酵素をPH6.0においてそれぞれの温度で10分
間処理したときの熱安定性を第6図に示した。
本酵素は60℃まで安定であつた。 (5) 電子受容体: 本酵素の電子受容体の検討を行なつたところ
本酵素は分子状の酸素を最適の電子受容体とす
るが、他にフエナジンメトサルフエイトおよび
2,6−ジクロロフエノールインドフエノール
をも電子受容体とした(第3表)。
[Table] This enzyme also contains α-D-glucose and β-D
- Comparison of reaction rates when acting on glucose. The reaction system consists of 0.1ml of 100mM α-D-glucose or β-D-glucose solution, 1.5ml of pine kilvaine buffer (PH6.0), 0.1ml of 24.6mM 4-aminoantipyrine solution, 0.1ml of 0.42M phenol solution, and peroxidase derived from horseradish. Solution (240 units/ml) 0.1ml, water 1.0ml and this enzyme solution (30 units/ml) 0.1ml, reaction solution volume 3.0
The reaction was carried out in a cube at 37°C, and the change in absorption at 500 nm due to the produced quinoneimine dye was measured over time. The results are shown in FIG. In FIG. 1, the solid line is for β-D-glucose and the dotted line is for α-D-glucose, the horizontal axis represents reaction time (seconds), and the vertical axis represents absorbance. As is clear from Figure 1, this enzyme is β-D-
Although slightly lower than the activity towards glucose, α
-D-glucose was also found to have a sufficient effect. Incidentally, a similar experiment was conducted using glucose oxidase, which is known not to act on α-D-glucose. The results are shown in FIG. The solid line in FIG. 2 is for β-D-glucose, and the dotted line is for α-D-glucose.
The horizontal axis shows the reaction time (seconds), and the vertical axis shows the absorbance. Using 0.1 ml of glucose oxidase solution (300 units/ml manufactured by Toyobo Co., Ltd.), we tracked the absorption change at 500 nm and found that it appeared to have a slight effect on α-D-glucose, but this was not due to α-D-glucose.
It is due to the non-enzymatic conversion of D-glucose to β-D-glucose. (3) Optimal PH and PH stability: As shown by the curve in Figure 3, the optimal PH of this enzyme has high activity around PH5.0.
Figure 4 shows the PH stability when this enzyme was treated at 37°C for 60 minutes at each PH. Fourth
As is clear from the figure, this enzyme is stable between PH5.0 and 9.0. (4) Optimal temperature and thermostability: The optimal temperature of this enzyme is around 55°C, as shown by the curve in Figure 5.
Figure 6 shows the thermal stability of this enzyme when it was treated at pH 6.0 for 10 minutes at each temperature.
This enzyme was stable up to 60℃. (5) Electron acceptor: When we investigated the electron acceptor of this enzyme, we found that molecular oxygen is the best electron acceptor for this enzyme, but phenazine methosulfate and 2,6- Dichlorophenol indophenol was also used as an electron acceptor (Table 3).

【表】 (6) 分子量: 本酵素の分子量は、セフアクリルS−300(フ
アルマシア製)によるゲル過法では約195000
であつた。また、(SDS)−ポリアクリルアミド
ゲル電気泳動法で測定すると、約40000のサブ
ユニツト3個、約30000のサブユニツト1個お
よび約28000のサブユニツト1個から構成され
ていた。 (7) 補酵素: 精製酵素液0.1%濃度(0.1Mリン酸緩衝液PH
7.0)の吸収スペクトルを測定したところ、第
7図に示すフラビン酵素の吸収スペクトルを示
した。 本酵素を熱処理あるいはトリクロロ酢酸処理
し、遠心分離して得られた上澄の薄層クロマト
グラフイーを行なつたが(展開溶媒n−ブタノ
ール:酢酸:水=4:1:5)、フラビン系色
素は原点から移動せず酵素蛋白と共有結合して
いることが示唆された。そこで本酵素にプロナ
ーゼを作用させた後、ホスホジエステラーゼ処
理をしたところアデノシン−5′−1リン酸
(AMP)の生成が認められたので、FADが本
酵素の補酵素であることが判明した。FADの
450nmにおける分子吸光係数から判断すると、
本酵素1分子当り3分子のFADが含まれてい
た。なお、本酵素の(SDS)−ポリアクリルア
ミドゲル電気泳動を行なつて得られたゲルを5
%酢酸溶液中で365nmの紫外線照射すること
により、3種のサブユニツトのうち40000のサ
ブユニツトのみにFADが存在することが確認
された。 (8) 等電点: フアルマライト(PH3〜10、フアルマシア
製)を用いた焦点電気泳動法により求めた本酵
素の等電点は6.95であつた。 (9) 阻害剤、金属イオン、金属キレート剤の影
響: 本酵素はHg2+、Fe2+、Ag2+、PMSF(フエ
ニルメチルスルホニルフルオリド)、硫化ナト
リウム、PCMB(p−クロロメルクリ安息香
酸)、o−フエナントロリンなどによつて阻害
される(第4表)。
[Table] (6) Molecular weight: The molecular weight of this enzyme is approximately 195,000 when measured by gel filtration using Cephacryl S-300 (manufactured by Pharmacia).
It was hot. Furthermore, when measured by (SDS)-polyacrylamide gel electrophoresis, it was composed of three subunits of about 40,000, one subunit of about 30,000, and one subunit of about 28,000. (7) Coenzyme: Purified enzyme solution 0.1% concentration (0.1M phosphate buffer PH
When the absorption spectrum of 7.0) was measured, the absorption spectrum of the flavoenzyme shown in FIG. 7 was obtained. This enzyme was heat-treated or trichloroacetic acid-treated, and the supernatant obtained by centrifugation was subjected to thin-layer chromatography (developing solvent: n-butanol:acetic acid:water = 4:1:5). It was suggested that the dye does not move from the origin and is covalently bonded to the enzyme protein. Therefore, when this enzyme was treated with pronase and then treated with phosphodiesterase, the production of adenosine-5'-1 phosphate (AMP) was observed, which revealed that FAD was a coenzyme of this enzyme. F.A.D.
Judging from the molecular extinction coefficient at 450nm,
Each molecule of this enzyme contained 3 molecules of FAD. In addition, the gel obtained by (SDS)-polyacrylamide gel electrophoresis of this enzyme was
% acetic acid solution, it was confirmed that FAD was present in only 40,000 of the three subunits. (8) Isoelectric point: The isoelectric point of this enzyme was determined to be 6.95 by focusing electrophoresis using Pharmalite (PH3-10, manufactured by Pharmacia). (9) Effects of inhibitors, metal ions, and metal chelating agents: This enzyme contains Hg 2+ , Fe 2+ , Ag 2+ , PMSF (phenylmethylsulfonyl fluoride), sodium sulfide, and PCMB (p-chloromercuribenzoin). acid), o-phenanthroline, etc. (Table 4).

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明によるピラノース・オキシダーゼ
の製造方法を実施例をもつて示すが、本発明が以
下の実施例に限定されるものではない。なお、%
は他に特記せぬ限りw/v%である。 実施例 1 グルコース2%、エビオス0.5%および寒天1.5
%(エビオス培地)の組成の斜面培地にポリポラ
ス・オブツサスATCC26733を接種し、25℃にて
1週間静置培養して種菌とした。グルコース2
%、酵母エキス0.3%、ペプトン1%、
KH2PO40.3%およびMgSO4・7H2O0.1%の組成
の培地100mlを500ml容の三角フラスコに分注し、
120℃で20分間殺菌後、冷却し、これに上記の種
菌をかきとり接種して、25℃で8日間、毎分100
回転で振盪培養した。培養終了後、培養液を過
して菌体を得た。この菌体を1M酢酸緩衝液(PH
5.0)50mlと共に三角フラスコに入れ、25℃、20
時間撹拌しながらピラノース・オキシダーゼの抽
出を行なつた。この抽出液から遠心分離によつて
上澄液を得た。この上澄液の総活性は220単位で
あつた。 実施例 2 実施例1のエビオス培地で培養したポリポラ
ス・オブツサスATCC26733をグルコース2%、
酵母エキス0.3%、ペプトン1%、KH2PO40.3%
およびMgSO4・7H2O0.1%の培地100mlを分注し
て殺菌(120℃、20分間)した500mlの三角フラス
コに接種し、25℃で6日間培養して、種培養液と
した。グルコース2%、酵母エキス0.1%、ペプ
トン2%、KH2PO40.3%、MgSO4・7H2O0.1%
および消泡剤(日本油脂社製CB−442)0.02%
(v/v)の組成の培地20を30容のジヤーフ
アーメンターに入れ、120℃で20分間殺菌した。
冷却後、上記の種培養液100mlを接種し、27℃で
7日間、毎分20の通気量と毎分300回転の撹拌
速度の条件で培養した。培養終了後、過して菌
体を得た。この菌体1.50Kgと1Mリン酸緩衝液
(PH7.0)10を撹拌槽に入れ、30℃で24時間、撹
拌しながらピラノース・オキシダーゼの抽出を行
なつた。抽出液から過により菌体残渣を除き、
上澄液を得た。この上澄液11のピラノース・オ
キシダーゼ活性は5.40単位/mlであつた。この上
澄液11に硫酸アンモニウムを70%飽和になるよう
に加えて、一昼夜放置後、得た硫安沈殿物を約
500mlの0.01Mホウ酸緩衝液(PH9.0)に溶解し
た。この粗酵素液を限外過で濃縮し、脱塩後、
あらかじめ0.01Mホウ酸緩衝液(PH9.0)で緩衝
化したDEAE−セフアロース(CL−6B)のカラ
ム(直径5.0cm×長さ10cm)に吸着させ、吸着物
を0.03Mホウ酸緩衝液(PH9.0)で洗浄後、0.1M
ホウ酸緩衝液(PH9.0)で溶出して活性区分を集
めた。次にこの活性区分を限外過で濃縮し、脱
塩後、0.01Mリン酸緩衝液(PH6.0)で緩衝化し
たCM−セフアロース(CL−6B)のカラム(直
径5.0cm×長さ4cm)に吸着させ、吸着物を
0.03Mリン酸緩衝液(PH6.0)で洗浄後、0.1Mリ
ン酸緩衝液(PH6.0)で溶出して活性区分を集め
た。この活性区分を蒸留水で透析後、凍結乾燥
し、精製酵素粉末2.25gを得た。この粉末の比活
性は13.7単位/mgであつた。この酵素粉末はポリ
アクリルアミドゲルデイスク電気泳動的に単一で
あつた。以上の精製工程を第5表に示す。
The method for producing pyranose oxidase according to the present invention will be shown below with examples, but the present invention is not limited to the following examples. In addition,%
is w/v% unless otherwise specified. Example 1 Glucose 2%, Ebios 0.5% and Agar 1.5
% (Ebios medium) was inoculated with Polyporus obtusus ATCC26733 and left to stand for one week at 25°C to obtain a seed culture. glucose 2
%, yeast extract 0.3%, peptone 1%,
Dispense 100 ml of a medium with a composition of KH 2 PO 4 0.3% and MgSO 4 7H 2 O 0.1% into a 500 ml Erlenmeyer flask,
After sterilizing at 120℃ for 20 minutes, cooling, scraping and inoculating with the above inoculum, and sterilizing at 100% per minute at 25℃ for 8 days.
Culture was performed with shaking by rotation. After the culture was completed, the culture solution was filtered to obtain bacterial cells. The bacterial cells were dissolved in 1M acetate buffer (PH
5.0) Place in an Erlenmeyer flask together with 50 ml and heat at 25℃ for 20 minutes.
Extraction of pyranose oxidase was performed while stirring for hours. A supernatant liquid was obtained from this extract by centrifugation. The total activity of this supernatant was 220 units. Example 2 Polyporus obtusus ATCC26733 cultured in the Ebios medium of Example 1 was treated with 2% glucose,
Yeast extract 0.3%, peptone 1%, KH 2 PO 4 0.3%
and 100 ml of a medium containing 0.1% MgSO 4 .7H 2 O was inoculated into a sterilized (120° C., 20 minutes) 500 ml Erlenmeyer flask, and cultured at 25° C. for 6 days to prepare a seed culture. Glucose 2%, yeast extract 0.1%, peptone 2%, KH 2 PO 4 0.3%, MgSO 4 7H 2 O 0.1%
and antifoaming agent (CB-442 manufactured by NOF Corporation) 0.02%
A medium 20 having a composition of (v/v) was placed in a 30 volume jar fermenter and sterilized at 120°C for 20 minutes.
After cooling, 100 ml of the above seed culture solution was inoculated and cultured at 27° C. for 7 days at an aeration rate of 20 per minute and a stirring speed of 300 revolutions per minute. After the culture was completed, bacterial cells were obtained by straining. 1.50 kg of these bacterial cells and 10 ml of 1M phosphate buffer (PH7.0) were placed in a stirring tank, and pyranose oxidase was extracted while stirring at 30°C for 24 hours. Remove bacterial cell residue from the extract by filtration,
A supernatant was obtained. The pyranose oxidase activity of this supernatant 11 was 5.40 units/ml. Ammonium sulfate was added to this supernatant liquid 11 to make it 70% saturated, and after standing for a day and night, the obtained ammonium sulfate precipitate was
Dissolved in 500ml of 0.01M borate buffer (PH9.0). This crude enzyme solution was concentrated by ultrafiltration, and after desalting,
The adsorbed material was adsorbed onto a column (diameter 5.0 cm x length 10 cm) of DEAE-Sepharose (CL-6B) buffered in advance with 0.01M borate buffer (PH9.0), and the adsorbed material was buffered with 0.03M borate buffer (PH9.0). After washing with .0), 0.1M
The active fraction was collected by elution with borate buffer (PH9.0). Next, this active fraction was concentrated by ultrafiltration, desalted, and then column of CM-Sepharose (CL-6B) buffered with 0.01M phosphate buffer (PH6.0) (5.0cm diameter x 4cm length). ) to absorb the adsorbed material.
After washing with 0.03M phosphate buffer (PH6.0), the active fraction was collected by elution with 0.1M phosphate buffer (PH6.0). This active fraction was dialyzed against distilled water and then lyophilized to obtain 2.25 g of purified enzyme powder. The specific activity of this powder was 13.7 units/mg. This enzyme powder was uniform in polyacrylamide gel disc electrophoresis. The above purification steps are shown in Table 5.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明により臨床診断試薬として極めて有用な
ピラノース・オキシダーゼおよびその工業的生産
に適した製造法が提供された。
The present invention provides pyranose oxidase, which is extremely useful as a clinical diagnostic reagent, and a manufacturing method suitable for its industrial production.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明により得られるピラノース・オ
キシダーゼのα−D−グルコースおよびβ−D−
グルコースに対する反応の特異性を表わすグラフ
であり、第2図は公知のグルコース・オキシダー
ゼのα−D−グルコースおよびβ−D−グルコー
スに対する反応の特異性を表わすグラフであり、
第3図は本発明により得られるピラノース・オキ
シダーゼのPHと活性の関係を表わすグラフであ
り、第4図は本発明による酵素を37℃においてそ
れぞれのPHで60分間処理した後のPHと活性の関係
を表わすグラフであり、第5図は本発明による酵
素の温度と活性の関係を表わすグラフであり、第
6図はPH6.0においてそれぞれの温度で10分間処
理した後の温度と活性の関係を表わすグラフであ
り、第7図は本発明による酵素の吸収スペクトル
(酵素濃度0.1%、PH7.0)を表わすグラフである。
FIG. 1 shows α-D-glucose and β-D-glucose of pyranose oxidase obtained according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the specificity of the reaction to glucose; FIG. 2 is a graph showing the specificity of the reaction of known glucose oxidase to α-D-glucose and β-D-glucose;
FIG. 3 is a graph showing the relationship between PH and activity of the pyranose oxidase obtained according to the present invention, and FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship between temperature and activity of the enzyme according to the present invention, and FIG. 6 is a graph showing the relationship between temperature and activity after 10 minutes of treatment at each temperature at PH6.0. FIG. 7 is a graph showing the absorption spectrum of the enzyme according to the present invention (enzyme concentration 0.1%, pH 7.0).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 次の理化学的性質を有するピラノース・オキ
シダーゼ。 (1) 作用:酸素の存在下、D−グルコースの第2
炭素を酸化し、D−グルコゾンと過酸化水素を
生成する。 (2) 基質特異性:D−グルコースに対する作用が
最も高いが、L−ソルボース、D−キシロー
ス、D−マルトース、D−ガラクトース、2−
デオキシ−D−グルコース、グルコン酸δ−ラ
クトンなどにも作用する。またD−グルコース
に作用する場合、β−D−グルコースのみなら
ずα−D−グルコースをも酸化する。 (3) 至適PHおよびPH安定性:至適PHが5.0付近で
あり、37℃、60分処理ではPH5.0〜9.0の間で安
定である。 (4) 至適温度および熱安定性:至適温度が55℃付
近であり、PH6.0、10分間処理では60℃まで安
定である。 (5) 電子受容体:分子状酸素を最適の電子受容体
とするが、フエナジンメトサルフエイトおよび
2,6−ジクロロフエノールインドフエノール
をも電子受容体とする。 (6) 分子量:ゲル過法で測定した分子量が約
195000で、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)−
ポリアクリルアミドゲル電気泳動法で測定する
と約40000のサブユニツト3個、約30000のサブ
ユニツト1個および約28000のサブユニツト1
個から構成されている。 (7) 補酵素:補酵素であるフラビンアデニン・ジ
ヌクレオチド(FAD)が約40000のサブユニツ
ト1個当り1分子、酵素1分子当り3分子共有
結合している。 (8) 等電点:6.95 (9) 阻害剤:Hg2+、Fe2+、Ag+、フエニルメチ
ルスルホニルフルオリド、硫化ナトリウム、p
−クロロメルクリ安息香酸、o−フエナントロ
リンなどによつて阻害される。 (10) Km値:1.23×10-3M(D−グルコース) 2 ポリポラス属に属するピラノース・オキシダ
ーゼ生産能を有する菌株を培地に培養し、該培養
物から下記の理化学的性質を有するピラノース・
オキシダーゼを採取することを特徴とするピラノ
ース・オキシダーゼの製造法。 (1) 作用:酸素の存在下、D−グルコースの第2
炭素を酸化し、D−グルコゾンと過酸化水素を
生成する。 (2) 基質特異性:D−グルコースに対する作用が
最も高いが、L−ソルボース、D−キシロー
ス、D−マルトース、D−ガラクトース、2−
デオキシ−D−グルコース、グルコン酸δ−ラ
クトンなどにも作用する。またD−グルコース
に作用する場合、β−D−グルコースのみなら
ずα−D−グルコースをも酸化する。 (3) 至適PHおよびPH安定性:至適PHが5.0付近で
あり、37℃、60分処理ではPH5.0〜9.0の間で安
定である。 (4) 至適温度および熱安定性:至適温度が55℃付
近であり、PH6.0、10分間処理では60℃まで安
定である。 (5) 電子受容体:分子状酸素を最適の電子受容体
とするが、フエナジンメトサルフエイトおよび
2,6−ジクロロフエノールインドフエノール
をも電子受容体とする。 (6) 分子量:ゲル過法で測定した分子量が約
195000で、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)−
ポリアクリルアミドゲル電気泳動法で測定する
と約40000のサブユニツト3個、約30000のサブ
ユニツト1個および約28000のサブユニツト1
個から構成されている。 (7) 補酵素:補酵素であるフラビンアデニン・ジ
ヌクレオチド(FAD)が約40000のサブユニツ
ト1個当り1分子、酵素1分子当り3分子共有
結合している。 (8) 等電点:6.95 (9) 阻害剤:Hg2+、Fe2+、Ag+、フエニルメチ
ルスルホニルフルオリド、硫化ナトリウム、p
−クロロメルクリ安息香酸、o−フエナントロ
リンなどによつて阻害される。 (10) Km値:1.23×10-3M(D−グルコース) 3 培養物からピラノース・オキシダーゼを採取
するに際し、培養物から得られる培養菌体をPH4
〜10の緩衝液に懸濁してピラノース・オキシダー
ゼを抽出する工程を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第2項記載の方法。 4 ポリポラス属に属する担子菌がポリポラス・
オブツサスであることを特徴とする特許請求の範
囲第2項または第3項記載の方法。
[Scope of Claims] Pyranose oxidase having the following physical and chemical properties. (1) Action: In the presence of oxygen, the second
Oxidizes carbon to produce D-glucozone and hydrogen peroxide. (2) Substrate specificity: The effect is highest on D-glucose, but L-sorbose, D-xylose, D-maltose, D-galactose, 2-
It also acts on deoxy-D-glucose, gluconate δ-lactone, etc. Furthermore, when acting on D-glucose, it oxidizes not only β-D-glucose but also α-D-glucose. (3) Optimal PH and PH stability: The optimal PH is around 5.0, and the pH is stable between 5.0 and 9.0 when treated at 37°C for 60 minutes. (4) Optimal temperature and thermal stability: The optimal temperature is around 55°C, and it is stable up to 60°C when treated at PH6.0 for 10 minutes. (5) Electron acceptor: Molecular oxygen is the best electron acceptor, but phenazine methosulfate and 2,6-dichlorophenol indophenol are also electron acceptors. (6) Molecular weight: The molecular weight measured by gel filtration method is approximately
195,000 Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) −
Three subunits of approximately 40,000, one subunit of approximately 30,000, and one subunit of approximately 28,000 as determined by polyacrylamide gel electrophoresis.
It is composed of individuals. (7) Coenzyme: One molecule of the coenzyme flavin adenine dinucleotide (FAD) is covalently bonded to each of approximately 40,000 subunits, and three molecules to each enzyme molecule. (8) Isoelectric point: 6.95 (9) Inhibitor: Hg 2+ , Fe 2+ , Ag + , phenylmethylsulfonyl fluoride, sodium sulfide, p
- Inhibited by chloromercribenzoic acid, o-phenanthroline, etc. (10) Km value: 1.23 x 10 -3 M (D-glucose) 2 A strain having the ability to produce pyranose oxidase belonging to the genus Polyporus was cultured in a medium, and the culture was used to produce pyranose having the following physical and chemical properties.
A method for producing pyranose oxidase, which comprises collecting oxidase. (1) Action: In the presence of oxygen, the second
Oxidizes carbon to produce D-glucozone and hydrogen peroxide. (2) Substrate specificity: The effect is highest on D-glucose, but L-sorbose, D-xylose, D-maltose, D-galactose, 2-
It also acts on deoxy-D-glucose, gluconate δ-lactone, etc. Furthermore, when acting on D-glucose, it oxidizes not only β-D-glucose but also α-D-glucose. (3) Optimal PH and PH stability: The optimal PH is around 5.0, and the pH is stable between 5.0 and 9.0 when treated at 37°C for 60 minutes. (4) Optimal temperature and thermal stability: The optimal temperature is around 55°C, and it is stable up to 60°C when treated at PH6.0 for 10 minutes. (5) Electron acceptor: Molecular oxygen is the best electron acceptor, but phenazine methosulfate and 2,6-dichlorophenol indophenol are also electron acceptors. (6) Molecular weight: The molecular weight measured by gel filtration method is approximately
195,000 Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) −
Three subunits of approximately 40,000, one subunit of approximately 30,000, and one subunit of approximately 28,000 as determined by polyacrylamide gel electrophoresis.
It is composed of individuals. (7) Coenzyme: One molecule of the coenzyme flavin adenine dinucleotide (FAD) is covalently bonded to each of approximately 40,000 subunits, and three molecules to each enzyme molecule. (8) Isoelectric point: 6.95 (9) Inhibitor: Hg 2+ , Fe 2+ , Ag + , phenylmethylsulfonyl fluoride, sodium sulfide, p
- Inhibited by chloromercribenzoic acid, o-phenanthroline, etc. (10) Km value: 1.23×10 -3 M (D-glucose) 3 When collecting pyranose oxidase from the culture, the cultured bacteria obtained from the culture should be
3. The method according to claim 2, comprising the step of extracting pyranose oxidase by suspending it in a buffer solution of 10 to 10%. 4 The basidiomycete belonging to the genus Polyporus is Polyporus.
4. The method according to claim 2 or 3, wherein the method is obstusus.
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