JPH04278087A - 新規ヘパリチナーゼ、その製造法及びその生産菌 - Google Patents
新規ヘパリチナーゼ、その製造法及びその生産菌Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
リンを分解する新規酵素ヘパリチナーゼ類、それらの製
法及びそれらの生産菌に関する。
ルコサミンとウロン酸との二糖単位の繰り返しを基本構
造とする、複合多糖であるヘパラン硫酸(以下HSと略
す)やヘパリン(以下Hepと略す)のグルコサミニド
結合を切断する酵素で、HSやHepの生体内での機能
あるいは生体成分中のこれら物質の分析研究試薬として
有用である。また、近年、抗血栓剤として開発が進めら
れている低分子ヘパリン調製時の低分子化剤として、あ
るいは体外循環装置による治療の際問題となるHepの
副作用を軽減するための素材(Hep除去剤)としても
有用性が注目されており、診断、治療の目的に多様な用
途が期待される。
用途に用いうる酵素は、糖鎖に結合する硫酸基の有無、
結合位置など、糖鎖構造の違いを認識する種々の基質特
異性の異なるヘパリチナーゼを取り揃えることが必要で
あり、また、酵素源としては安定的に大量供給出来るも
のが望ましい。かかる観点から、本発明者らは上記用途
を満足する酵素を微生物起源に求め、該酵素生産菌を検
索し、既にフラボバクテリューム属細菌からヘパリチナ
ーゼを三種見いだした(特開平2−57183号)。
や性質まで詳細に言及した報告としては、他にフラボバ
クテリューム属細菌やバチルス属細菌などから採取した
酵素が知られ、例えば第10回国際グリココンジュゲー
トシンポジウム要旨集〔330頁、1989年〕や特開
平2−142470号公報に開示されている。これら公
知の酵素類は上記の目的のために有用であるが、更に基
質特異性の異なる新規ヘパリチナーゼが上記の目的達成
のために求められている。
パリチナーゼ生産菌を広く自然界に検索した結果、埼玉
県下の土壌から分離したバチルス・サーキュランス(B
acillus circulans)HpT298
菌株が新規ヘパリチナーゼを生産する能力を持つことを
見いだした。これらヘパリチナーゼを分画・精製し、理
化学的性質や特異性の異なる4種の新しいヘパリチナー
ゼを単離した。
課題を解決するためになされたもので、HSおよびHe
pを分解する新規酵素、ヘパリチナーゼT−I、ヘパリ
チナーゼT−II、ヘパリチナーゼT−III 及びヘ
パリチナーゼT−IV(以下、本酵素類と呼ぶ)に関す
るものであり、また本酵素類の生産能を有するバチルス
属の細菌から本酵素類を効率よく製造する方法に関する
ものである。以下に本発明を更に詳細に説明する。
類の生産能を有するバチルス属細菌であればいずれの菌
株でもよいが、本発明の実施例に用いたバチルス・サー
キュランスHpT298株は本発明者らがHep資化性
菌の検索によって埼玉県下の土壌から分離した新菌株で
、その菌学的性質は次の通りである。
: 桿菌(0.4〜0.5μm×2.0〜3.6μm
) 胞子形状 : 卵円形胞子嚢の膨
潤 : 陽性 パラ胞子クリスタル: 陰性 運動性 : 陽性
】 (B) 生育特性 好気的生育 :
陽性 嫌気的生育
: 陰性 生育温度 1
5℃: 陽性
20℃: 陽性
30℃: 陽性
40℃: 陽性
50℃:
陽性 5
1℃: 陽性
52℃: 陰性 リゾチ
ーム(0.001%)存在下での生育: 陽性
NaCl
存在下での生育 2%: 陽性
5%: 陰性
7%: 陰性
pH6.8(栄養培地)での生
育: 陽性 pH5.7(サブロ
ーデキストロース培地)での生育: 陽性
生育pH : 5.0〜9.0、特に6
.5〜7.5が最適 NaCl及び
KClの要求性: 陰性
学的性質及びその他の性質カタラーゼ
: 陽性V−P試験 : 陰性V−
P培地でのpH: 6.0以下 酸生成 D−グルコースから : 陽性 D−キシロースから : 陽性 D−マンノースから : 陽性 L−アラビノースから: 陽性 D−マンニトールから: 陽性 ソルビトールから : 陰性 D−グルコースからのガス生成: 陰性インドール生
成 : 陰性 カゼインの加水分解: 陰性 デンプンの加水分解: 陽性 チロシンの分解 : 陰性 フェニルアラニンの脱アミノ反応: 陰性硝酸塩の還
元 : 陽性 クエン酸の資化性 : 陽性 プロピオン酸の資化性: 陰性 ヘパリンの資化性 : 陽性 ヘパラン硫酸の資化性: 陽性 コンドロイチン硫酸の資化性: 陽性ケラト硫酸の資
化性: 陰性 グアニン+シトシン(G+C)含量: 53.0モル
%主たるイソプレノイドキノン: メナキノン−7(
MK−7) 細胞壁ペプチドグリカン中のジアミノピメリン酸(DA
P) : meso−DAP
の分類学上の位置を、バージェイズ・マニュアル・オブ
・システマテック・バクテリオロジー、第1版、第2巻
(1986年)を参照して検討すると、本菌は運動性を
有する好気性グラム陰性桿菌で芽胞を形成し、主たるイ
ソプレノイドキノンがメナキノン−7であり、細胞壁の
ペプチドグリカンにmeso−ジアミノピメリン酸を含
むことから、バチルス属に属する菌株と判定された。更
にその他の性質をバチルス属の公知種と比較すると、本
菌株はバチルス・サーキュランス(Bacillus
circulans)の種に属すると同定された。し
かしながら、公知のバチルス・サーキュランス菌株、例
えばIFO13632、IFO13635及びIFO1
3636は本発明の酵素を生産せず、この点で公知の菌
株と区別される新菌株である。
産菌は、バチルス・SP(Bacillus・sp)B
H100株が知られているが(特開平2−142470
号)、嫌気条件での生育、最高生育温度、V−P培地で
のpH、デンプンの加水分解能、DNA中のG+C含量
の項目で試験結果が異なることから明らかなように、前
記HpT298株はBH100株とは相違する。なお、
前記HpT298株は工業技術院微生物工業技術研究所
に微生物受託番号第11983号として寄託されている
。
パリチナーゼT−II、ヘパリチナーゼT−III 及
びヘパリチナーゼT−IVは、バチルス・サーキュラン
スHpT298株あるいはバチルス属に属する本酵素類
生産菌を、通常微生物の培養に用いられる栄養培地、好
ましくは酵素生産能を高めるためにHepやHSあるい
はこれらを含む物質を添加した培地で培養することによ
り、培地液あるいは菌体中に生産蓄積されるので、公知
の方法で精製酵素を得ることができる。
する本酵素生産菌を適当な栄養培地、例えば適当な炭素
源、窒素源、無機塩類とHepやHSあるいはこれらを
含む物質などを含む培地で菌を培養し、本酵素類を培地
中か菌体中に生産蓄積させる。炭素源としては、資化で
きるものはいずれの物質も利用でき、例えば、D−グル
コース、D−キシロース、D−マンノース、L−アラビ
ノース、D−マンニトール、澱粉及びその加水分解物、
糖蜜、クエン酸塩、各種ペプトン類などが挙げられる。 窒素源としては、酵母エキス、麦芽エキス、各種ペプト
ン類、各種肉エキス類、大豆粉、脱脂大豆粉、コーンス
テープリカー、アミノ酸溶液、アンンモニウム塩など有
機無機の窒素化合物又はこれら含有物が利用できる。無
機塩としては、各種リン酸塩、マグネシウム、カリウム
、ナトリウム、カルシウムなどの塩類が使用される。 そして更に必要に応じて菌の生育あるいは酵素生産に必
要な各種の無機物や有機物、例えばシリコーン油、ゴマ
油、各種界面活性剤などの消泡剤やビタミン類を培地に
添加することができる。
してHepやHSまたはそれらを含有する物質を添加す
れば大量に本酵素類を生成させることができる。これら
誘導物質の添加は培養当初からでも培養途中に行っても
よい。添加量としてはHepやHSとして通常0.2%
〜2%添加すれば良い結果が得られる。
いが、通常は液体培養が好適であり、工業的には深部通
気撹拌培養を行うのが有利である。本発明における培養
条件は、本酵素類の生産に最も有利な条件を適当に選択
、調節して行う。培養温度は15〜51℃の範囲内で適
宜変更することができるが、特に好ましいのは40〜4
5℃である。培養時間は培養条件によって異なるが1〜
2日程度であって、本酵素類が最高蓄積量になる時期に
培養を終了すればよい。培地のpHは培地調製時に中性
付近にあればよく、通常の場合特に調節の必要はない。
体抽出液の双方から前記4種の酵素を得ることができる
。培養上清液については、硫酸アンモニウムを加え、0
.6飽和として析出した沈澱物を透析した後、ハイドロ
キシアパタイト、イオン交換樹脂、ゲルろ過剤、吸着剤
を用いて酵素を分画精製する。また、菌体内酵素につい
ては、菌体を適当な緩衝液に懸濁し、超音波または機械
的破砕法によって菌体を破壊して酵素を抽出した後、そ
の遠心上清液を培養上清液に用いたのと同様の手法によ
り精製できる。しかし、これら精製の手法により本発明
は何ら制約を受けるものではない。
ヘキサミニド結合に作用するリアーゼであり、切断部の
断端のウロン酸の4位と5位の炭素に二重結合が作られ
紫外吸収を持つことを利用し、その増大を測定すること
により求められる。
ヘパリチナーゼT−II及びヘパリチナーゼT−III
については、ウシ腎臓由来のHSを、ヘパリチナーゼ
T−IVについては、ブタ腸粘膜由来のHepを用いる
。
μl に対し、酵素液10μl 、100mMトリス・
酢酸緩衝液(pH7.0)25μl、20mM塩化カル
シウム25μl 及び水15μl を加え、45℃で1
0分間反応させる。 この液に対し、0.06N 塩酸溶液500μl を加
え反応を停止させ、232nmにおける紫外吸収Aを測
定する。対照液として同溶液のゼロ時間における紫外吸
収A0 を測定する。
に1μmol の分解量を生じさせる力価を1単位とし
て、次の式から算出する。 A−A0 /5.5(分子吸光係数を用いたモル補正)
×600/10(酵素希釈補正)×1/10(1分当り
の補正)=U/ml(使用酵素1ml当りの単位)
022】本発明の新規なヘパリチナーゼ類の理化学的性
質を示す。 (1)作 用 いずれの酵素もヘパリン又はヘパラン硫酸のグリコサミ
ニド結合に作用するリアーゼであり、切断部のグルクロ
ン酸又はイズロン酸の4位と5位の炭素の間に二重結合
を形成する。
ナーゼT−1及びヘパリチナーゼT−IIはHepには
殆ど作用せず、主としてHSに作用し、分解物として生
ずる不飽和二糖は非硫酸化物(以下「△DiHS−OS
」という)及び少量のウロン酸−グルコサミン−N−硫
酸(以下「△DiHS−NS」という)である。 ヘパリチナーゼT−III はHepには殆ど作用せず
、主としてHSに作用し、分解物として生ずる不飽和二
糖は△DiHS−OS及び△DiHS−NSである。ヘ
パリチナーゼT−IVはHep及びHSに作用し、分解
物として生ずる不飽和二糖は△DiHS−NS、ウロン
酸−グルコサミン−N,6−ジ硫酸(以下「△DiHS
−diN,6S」という)、ウロン酸−2−硫酸−グル
コサミン−N−硫酸(以下「△DiHS−diU,NS
」という)及びウロン酸−2−硫酸−グルコサミン−N
,6−ジ硫酸(以下「△DiHS−triS」という)
である。
酢酸緩衝液及びトリス・塩酸緩衝液を用い、45℃、1
0分間の反応で調べたところ、ヘパリチナーゼT−I及
びヘパリチナーゼT−IIはいずれもpH5.5〜6.
5であり、ヘパリチナーゼT−III はpH7.0〜
8.0、ヘパリチナーゼT−IVはpH7.5〜8.0
である。
定pH領域を100mMの酢酸緩衝液、トリス・酢酸緩
衝液、トリス・塩酸緩衝液及びグリシン・水酸化ナトリ
ウム緩衝液を用い、37℃、30分間処理して調べたと
ころ、ヘパリチナーゼT−IはpH4.5〜9.5、ヘ
パリチナーゼT−IIはpH5.0〜9.5、ヘパリチ
ナーゼT−IIIはpH5.0〜9.5、ヘパリチナー
ゼT−IVはpH5.0〜10.0の範囲でそれぞれ安
定である。
適温度を50mMのトリス・酢酸緩衝液pH7.0を用
い、10分間の反応で調べたところ、ヘパリチナーゼT
−I及びヘパリチナーゼT−IIはいずれも55℃、ヘ
パリチナーゼT−III は50℃、ヘパリチナーゼT
−IVは40℃である。
定温度範囲を50mMのトリス・酢酸緩衝液pH7.0
を用い、60分間各温度で処理して調べたところ、ヘパ
リチナーゼT−I及びヘパリチナーゼT−IIはいずれ
も50℃以下、ヘパリチナーゼT−III は45℃以
下、ヘパリチナーゼT−IVは40℃以下でそれぞれ安
定である。
図4、図6) 本酵素類を100mMの酢酸緩衝液、トリス・酢酸緩衝
液、トリス・塩酸緩衝液及びグリシン・水酸化ナトリウ
ム緩衝液を用い、37℃、30分間処理することにより
、調べたところ、ヘパリチナーゼT−I、ヘパリチナー
ゼT−II及びヘパリチナーゼT−III はpH4.
5以下、pH10.0以上で、ヘパリチナーゼT−IV
はpH4.5以下、pH10.5以上でそれぞれ急激に
失活する。また、本酵素類を50mMのトリス・酢酸緩
衝液pH7.0を用い、60分間各温度で処理して調べ
たところ、ヘパリチナーゼT−I及びヘパリチナーゼT
−IIはそれぞれ55℃以上、ヘパリチナーゼT−II
I は50℃以上、ヘパリチナーゼT−IVは45℃以
上でそれぞれ急激に失活する。
の活性は各種イオンにより賦活又は阻害される。ヘパリ
チナーゼT−IはCa2+、Co2+、Mg2+、Mn
2+で賦活され、Zn2+で阻害される。ヘパリチナー
ゼT−IIはBa2+、Ca2+、Co2+、Mg2+
、Mn2+で賦活され、Zn2+で阻害される。ヘパリ
チナーゼT−III はZn2+で阻害される。ヘパリ
チナーゼT−IVはBa2+、Ca2+、Mg2+で賦
活され、Co2+、Zn2+で阻害される。
性質を公知酵素と比較検討すると、ヘパリチナーゼT−
I、ヘパリチナーゼT−II及びヘパリチナーゼT−I
II はヘパリンには殆ど作用せずヘパラン硫酸に作用
し、分解物がフラボバクテリューム属細菌の公知酵素の
ものと異なる理由から、また、ヘパリチナーゼT−IV
は、ヘパリン及びヘパラン硫酸に作用するがフラボバク
テリューム属細菌の公知酵素とは分解物が異なること及
びバチルス属細菌の酵素とは至適温度や温度安定性が異
なる等の理由から、上記4種のヘパリチナーゼは公知酵
素とは異なる性質を有する新規酵素と確認された。
するが、これらの実施例は本発明の範囲を何ら制限する
ものではない。 実施例 ペプトンA(極東製薬製)0.75%、酵母エキス(極
東製薬製)0.5%、ヘパリンナトリウム(シンテック
ス製)0.5%、K2 HPO40.1%、MgSO4
・7H2 O 0.02%、NaCl0.1%、消
泡剤アデカノールLG109(旭電化製)0.005%
(pH7.0)の組成からなる生産培地20000ml
を30000ml容のジャーファーメンターに仕込み、
120℃で20分間蒸気滅菌後、予めハートインヒュー
ジョン寒天培地(栄研化学製)で45℃一日培養後、生
産培地と同組成(但し、ヘパリンナトリウムは0.2%
、消泡剤は無添加)の種培地に接種して、45℃、20
時間振盪培養しておいたバチルス・サーキュランスHp
T298株の培養液600ml(3%)を無菌的に接種
し、45℃で18時間通気(1v.v.m)撹拌(30
0rpm)培養を行った。培養終了後、培養液を連続遠
心分離にて処理して菌体を集め、この菌体(湿潤量11
0g )のうち半量を300mlの0.1M リン酸緩
衝液(pH6.8)中に懸濁し、超音波破砕器を用いて
破砕した。破砕後、遠心分離により不溶物を除去し、得
られた上清液に硫酸アンモニウムを加え0.6飽和とし
た。沈澱物を集め、20mMトリス・酢酸緩衝液pH7
.0で一夜透析し、透析液をDEAE−セファセルカラ
ム(4.2×25cm)に負荷し、同緩衝液で溶出させ
た。その溶出液をハイドロキシアパタイトカラム(3.
2×24cm)に負荷し、同緩衝液中で食塩濃度を0〜
0.5Mまで直線的に上昇させることにより溶出させた
。HepおよびHSを基質として活性を測定したところ
、通過液でヘパリチナーゼT−Iが、0.2M 前後で
ヘパリチナーゼT−IIが、0.4M 前後でヘパリチ
ナーゼT−III 及びヘパリチナーゼT−IVが溶出
された。それぞれの画分を限外ろ過膜を用いて脱塩し、
次いで50mMトリス・酢酸緩衝液に置換した。 そのうちヘパリチナーゼT−IとヘパリチナーゼT−I
Iの両画分については、それぞれをセファクリルS−3
00カラム(3.8×100cm)に負荷し、0.2M
食塩を含む50mMトリス・酢酸緩衝液でゲルろ過を
行い、それぞれの活性画分を集め、限外ろ過膜を用いて
濃縮脱塩し、酵素液を得た。又、ヘパリチナーゼT−I
II 及びヘパリチナーゼT−IVが同時に溶出された
画分については、硫酸化セルロファインカラム(3.2
×20cm)に負荷し、50mMトリス・酢酸緩衝液中
で食塩濃度0〜0.3M まで直線的に上昇させること
により溶出させた。0.1M 前後でヘパリチナーゼT
−III が、0.15M 前後でヘパリチナーゼT−
IVが溶出され、それぞれの画分を限外ろ過膜を用いて
濃縮脱塩し、酵素液を得た。
T−II : 6UヘパリチナーゼT−III
: 50UヘパリチナーゼT−IV :
6U
硫酸を分解する新規のヘパリチナーゼT−I、ヘパリチ
ナーゼT−II、ヘパリチナーゼT−III 及びヘパ
リチナーゼT−IVを提供することができる。
(ウシ腎臓由来)に対する各酵素の分解能を示す。
示す。
Claims (3)
- 【請求項1】 下記の理化学的性質を有する新規酵素
ヘパリチナーゼT−I、ヘパリチナーゼT−II、ヘパ
リチナーゼT−III 及びヘパリチナーゼT−IV。 (A) 作 用 いずれの酵素もヘパリン及びヘパラン硫酸のグリコサミ
ニド結合に作用するリアーゼであり、切断部のグルクロ
ン酸又はイズロン酸の4位と5位の炭素の間に二重結合
を形成する。 (B) 基質特異性 ヘパリチナーゼT−I及びヘパリチナーゼT−IIは、
ヘパリンには殆ど作用せず、主としてヘパラン硫酸に作
用し、分解物として生ずる不飽和二糖は非硫酸化物及び
少量のウロン酸−グルコサミン−N−硫酸である。ヘパ
リチナーゼT−III は、ヘパリンには殆ど作用せず
、主としてヘパラン硫酸に作用し、分解物として生ずる
不飽和二糖は非硫酸化物及びウロン酸−グルコサミン−
N−硫酸である。ヘパリチナーゼT−IVは、ヘパリン
及びヘパラン硫酸に作用し、分解物として生ずる不飽和
二糖はウロン酸−グルコサミン−N−硫酸、ウロン酸−
グルコサミン−N,6−ジ硫酸、ウロン酸−2−硫酸−
グルコサミン−N−硫酸、ウロン酸−2−硫酸−グルコ
サミン−N,6−ジ硫酸である。 (C) 至適pH ヘパリチナーゼT−I : 5.5−6.5ヘパリ
チナーゼT−II : 5.5−6.5ヘパリチナ
ーゼT−III : 7.0−8.0ヘパリチナーゼ
T−IV : 7.5−8.0(D) 安定pH
範囲 ヘパリチナーゼT−I : 4.5−9.5ヘパリ
チナーゼT−II : 5.0−9.5ヘパリチナ
ーゼT−III : 5.0−9.5ヘパリチナーゼ
T−IV : 5.0−10.0(E) 至適温
度 ヘパリチナーゼT−I : 55℃ヘパリチナーゼ
T−II : 55℃ヘパリチナーゼT−III
: 50℃ヘパリチナーゼT−IV : 40℃
(F) 安定温度範囲 ヘパリチナーゼT−I : 50℃以下ヘパリチナ
ーゼT−II : 50℃以下ヘパリチナーゼT−
III : 45℃以下ヘパリチナーゼT−IV
: 40℃以下(G) 阻害及び活性化 ヘパリチナーゼT−I : Ca2+、Co2+、
Mg2+、Mn2+で賦活され、Zn2+で阻害される
。 ヘパリチナーゼT−II : Ba2+、Ca2+
、Co2+、Mg2+、Mn2+で賦活され、Zn2+
で阻害される。 ヘパリチナーゼT−III : Zn2+で阻害され
る。 ヘパリチナーゼT−IV : Ba2+、Ca2+
、Mg2+で賦活され、Co2+、Zn2+で阻害され
る。 - 【請求項2】 バチルス属に属するヘパリチナーゼT
−I、ヘパリチナーゼT−II、ヘパリチナーゼT−I
II 及びヘパリチナーゼT−IV生産能を有する細菌
を培養し、その培養液または菌体抽出液からヘパリチナ
ーゼT−I、ヘパリチナーゼT−II、ヘパリチナーゼ
T−III 及び/又はヘパリチナーゼT−IVを採取
することを特徴とするヘパリチナーゼT−I、ヘパリチ
ナーゼT−II、ヘパリチナーゼT−III 及びヘパ
リチナーゼT−IVの製造法。 - 【請求項3】 ヘパリチナーゼT−I、ヘパリチナー
ゼT−II、ヘパリチナーゼT−III 及びヘパリチ
ナーゼT−IV生産能を有するバチルス・サーキュラン
スHpT298菌株。
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