JPH0612992B2 - Method for producing immobilized protease - Google Patents

Method for producing immobilized protease

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JPH0612992B2
JPH0612992B2 JP61038971A JP3897186A JPH0612992B2 JP H0612992 B2 JPH0612992 B2 JP H0612992B2 JP 61038971 A JP61038971 A JP 61038971A JP 3897186 A JP3897186 A JP 3897186A JP H0612992 B2 JPH0612992 B2 JP H0612992B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はたんぱく質を加水分解する際に触媒として用い
られる固定化プロテアーゼの製造法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an immobilized protease used as a catalyst when hydrolyzing a protein.

〔従来の技術〕 酵素の固定化の方法としては、1)共有結合、イオン結
合、物理的吸着、生化学的新和力などにより不溶性の担
体に固定化する担体結合法、2)酵素どうしをグルタルア
ルデヒドのような二(多)官能性試薬で架橋する架橋
法、3)低分子化合物を重合あるいは会合させるか、ある
いは高分子化合物を可溶の状態から不溶の状態に移すこ
とによつて生ずる高分子ゲル(格子型)、マイクロカプ
セル、リポソームに包み込んだり、中空繊維(ホローフ
アイバー)、限外過膜に酵素を閉じ込める包括法、4)
これらを適当に組合わせた複合法、がある。これらの固
定化法はそれぞれ長所と短所をあわせもつており、目的
や酵素の種類に応じて使い分ける必要がある。
[Prior art] As a method of immobilizing an enzyme, 1) a covalent bond, an ionic bond, a physical adsorption, a carrier-bonding method of immobilizing it on an insoluble carrier by biochemical new power, etc. Cross-linking method of cross-linking with di (multi) functional reagent such as glutaraldehyde, 3) Polymerization or association of low molecular weight compounds, or transfer of high molecular weight compounds from soluble state to insoluble state Encapsulation method by encapsulating the enzyme in polymer gel (lattice type), microcapsule, liposome, hollow fiber (hollow fiber), ultrapermeabilization membrane, 4).
There is a composite method in which these are appropriately combined. Each of these immobilization methods has advantages and disadvantages, and it is necessary to use them according to the purpose and the type of enzyme.

固定化プロテアーゼによるたんぱく質の加水分解の研究
は、例えばチーズのカード調製またはビールの混濁防止
等を目的として広い範囲で行なわれている。この際、た
んぱく質が表面荷電を有することから、プロテアーゼの
固定化方法としてはプロテアーゼが脱離しにくい共有結
合法が一般的に用いられている。
Studies on protein hydrolysis by immobilized proteases have been conducted in a wide range for the purpose of, for example, preparing curd of cheese or preventing beer from becoming cloudy. At this time, since the protein has a surface charge, a covalent bond method in which the protease is difficult to detach is generally used as a method for immobilizing the protease.

従来の共有結合法によるプロテアーゼを固定化する方法
として、共有結合可能な官能基(たとえばアミノ基また
はカルボキシル基)を有する担体(例えばシラン化アル
ミナ等)を多官能性架橋剤(例えばグルタルアルデヒ
ド)の溶液に接触させて共有結合させた後、洗浄して遊
離の多官能性架橋剤を除去し、しかる後に該担体をプロ
テアーゼ溶液と接触させ活性化された官能基にプロテア
ーゼを共有結合させ、さらに塩溶液(例えば塩化ナトリ
ウムの溶液等)にて未吸着のプロテアーゼを除いて固定
化プロテアーゼを得るという方法が行なわれている。
As a conventional method for immobilizing a protease by a covalent bond method, a carrier (for example, silanized alumina) having a covalently bondable functional group (for example, an amino group or a carboxyl group) is attached to a polyfunctional crosslinking agent (for example, glutaraldehyde). After contacting with the solution to covalently bond, washing is performed to remove the free polyfunctional crosslinking agent, and then the carrier is contacted with the protease solution to covalently bond the protease to the activated functional group, and further to remove the salt. A method of removing immobilized protease with a solution (for example, a solution of sodium chloride) to obtain an immobilized protease is performed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら上記の従来の固定化方法では分解対象物が
表面荷電を有する高分子のたんぱく質であるため、分解
中に固定化担体よりプロテアーゼが脱離し易く、固定化
プロテアーゼとしての活性が低下してゆくという問題点
があつた。
However, in the above-mentioned conventional immobilization method, since the degradation target is a high molecular weight protein having a surface charge, the protease is easily released from the immobilization carrier during the degradation, and the activity as the immobilized protease decreases. There was a problem.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで、本発明者らは鋭意研究の結果、たんぱく質の加
水分解中のプロテアーゼの脱離のなくし、安定した固定
化プロテアーゼを得る方法を見出したのである。
Therefore, as a result of earnest research, the present inventors have found a method for obtaining a stable immobilized protease by eliminating elimination of the protease during hydrolysis of the protein.

すなわち本発明は順次、 a) 共有結合可能な官能基を有する担体に架橋剤を共有
結合させ、 b) 上記結合した架橋剤にプロテアーゼを共有結合さ
せ、そして c) 上記固定化されたプロテアーゼに再度架橋剤処理を
施すこと を特徴とする固定化プロテアーゼの製法である。
That is, the present invention sequentially comprises: a) covalently bonding a cross-linking agent to a carrier having a covalently bondable functional group, b) covalently bonding a protease to the bonded cross-linking agent, and c) re-bonding to the immobilized protease. This is a method for producing an immobilized protease, which is characterized in that it is treated with a crosslinking agent.

即ち、本発明によれば前記した従来の方法により得られ
た固定化プロテアーゼにさらに架橋剤処理を施すため、
固定化されたプロテアーゼ同士の間に新たな架橋結合が
生じる。このプロテアーゼ間の新たな架橋結合により、
たんぱく質の加水分解時のプロテアーゼの脱離が防止さ
れるのである。
That is, according to the present invention, the immobilized protease obtained by the above-mentioned conventional method is further treated with a crosslinking agent,
New cross-links occur between the immobilized proteases. Due to the new cross-linking between these proteases,
The elimination of protease during the hydrolysis of protein is prevented.

本発明で使用される担体は共有結合可能な官能基を有す
る有機または無機の担体が使用される。共有結合可能な
官能基としては、アミノ基、カルボキシル基、スルフヒ
ドリル基、水酸基等が挙げられるが、とりわけアミノ基
を有する担体が好ましい。これらの官能基を有する担体
の具体例を挙げるとアミノ基を有する無機担体としては
多孔質ガラスのアミノシラン誘導体(例えばγ−アミノ
プロピルトリエトキシシランにて表面処理された多孔性
ビーズ等)またはアルミナのアミノシラン誘導体があり
好ましくはアルミナのアミノシラン誘導体が用いられ
る。またアミノ基を有する有機担体の具体例としてはキ
ト−サン、多糖類誘導体(D−アミノベンジルセルロー
ス等)、ポリアクリルアミド誘導体、スチレン系樹脂
(ポリアミノポリスチレン等)またはポリビニルアルコ
ール誘導体等があり、とりわけキト−サンアミノエチル
セルロース、アミノエチルポリアクリルアミド、セフア
ロースのアミノ誘導体、またはポリビニルアルコールの
誘導体が好ましい。また、カルボキシル基を有する担体
としてはアンバーライトXE-64、アンバーライトIRC-50
などの無機担体があり、スルフヒドリル基を有する担体
としてはエンザクリルポリチオールなどの有機担体があ
り、水酸基を有する担体としてはポリビニルアルコール
などの有機担体がある。
The carrier used in the present invention is an organic or inorganic carrier having a functional group capable of covalent bonding. Examples of the functional group capable of covalent bonding include an amino group, a carboxyl group, a sulfhydryl group, a hydroxyl group and the like, but a carrier having an amino group is particularly preferable. Specific examples of the carrier having these functional groups include aminosilane-containing inorganic carriers such as aminosilane derivatives of porous glass (eg, porous beads surface-treated with γ-aminopropyltriethoxysilane) or alumina. There is an aminosilane derivative, and an aminosilane derivative of alumina is preferably used. Specific examples of the organic carrier having an amino group include chito-san, polysaccharide derivatives (D-aminobenzyl cellulose, etc.), polyacrylamide derivatives, styrene resins (polyamino polystyrene, etc.), polyvinyl alcohol derivatives, etc. -Amino aminocellulose, aminoethyl polyacrylamide, amino derivatives of sepharose or polyvinyl alcohol derivatives are preferred. In addition, as a carrier having a carboxyl group, Amberlite XE-64, Amberlite IRC-50
There is an inorganic carrier such as, a carrier having a sulfhydryl group is an organic carrier such as enzacrylpolythiol, and a carrier having a hydroxyl group is an organic carrier such as polyvinyl alcohol.

本発明の固定化プロテアーゼの製法の実施に使用できる
多官能性架橋剤としては、グリオキザール、マロンアル
デヒド、スクシニルアルデヒド、グルタルアルデヒド、
ジアルデヒド殿粉などのポリアルデヒド類、ジエチルマ
ロンイミドまたはジエチルアジピンイミド等のイミドエ
ステル類、ジイソシアナート類またはS−トリアジン類
等があり、好ましくはグルタルアルデヒドが挙げられ
る。
Examples of polyfunctional crosslinking agents that can be used to carry out the method for producing the immobilized protease of the present invention include glyoxal, malonaldehyde, succinylaldehyde, glutaraldehyde,
There are polyaldehydes such as dialdehyde starch, imide esters such as diethylmalonimide or diethyladipinimide, diisocyanates or S-triazines, and glutaraldehyde is preferable.

本発明の固定化プロテアーゼの製法の実施に使用できる
プロテアーゼとしては、ペプシン、トリプシン、キモト
リプシン、カテプシン等の動物起源のプロテアーゼ、パ
パイン、ブロメリン、フイシン等の植物起源のプロテア
ーゼ、担子菌プロテアーゼ、A.niger酸性プロテアー
ゼ、A.saitoi酸性プロテアーゼ、A.oryzae中性プロテア
ーゼ、B.subtilis中性プロテアーゼ、B.licheniformis
アルカリプロテアーゼ、S.griseusプロテアーゼ等の微
生物起源のプロテアーゼが使用されるが、好ましくはペ
プシンが使用される。
Examples of the protease that can be used to carry out the method for producing the immobilized protease of the present invention include pepsin, trypsin, chymotrypsin, and protease of animal origin such as cathepsin, papain, bromelin, protease of plant origin such as fusin, basidiomycete protease, and A. niger. Acid protease, A.saitoi acid protease, A.oryzae neutral protease, B.subtilis neutral protease, B.licheniformis
Microbial proteases such as alkaline protease and S. griseus protease are used, but preferably pepsin is used.

本発明の固定化プロテアーゼの製法の実施にあつては、
前記した従来方法によりあらかじめ固定化プロテアーゼ
を得た後、次に再度多官能性架橋剤処理することにより
固定されたプロテアーゼ間の架橋処理を行なう。プロテ
アーゼ間の架橋処理は、酸性プロテアーゼではpH4.0付
近、中性プロテアーゼ、アルカリプロテアーゼではpH7.
5付近の緩衝液中で行なうのが好ましく、この緩衝液中
に適当な濃度になるように前記多官能性架橋剤を存在さ
せる(例えばグルタルアルデヒドの場合は10%程
度)。次いで従来方法により調製された固定化プロテア
ーゼの湿潤重量に対して3倍から10倍の量の多官能性
架橋剤を含む緩衝液を固定化プロテアーゼに接触させる
かまたは固定化プロテアーゼを充填したカラムに通塔さ
せる。反応時間(接触時間)は4℃では約1時間程度で
よい。その後前記した緩衝液により、未反応の多官能性
架橋剤を除去し、より安定化した本発明の固定化プロテ
アーゼを得る。
In carrying out the method for producing the immobilized protease of the present invention,
After the immobilized protease is obtained in advance by the above-described conventional method, the polyfunctional crosslinking agent is then treated again to perform the crosslinking treatment between the immobilized proteases. Cross-linking between proteases is around pH 4.0 for acidic proteases and pH 7 for neutral and alkaline proteases.
It is preferable to carry out in a buffer solution of about 5 and the polyfunctional crosslinking agent is present in this buffer solution so as to have an appropriate concentration (for example, in the case of glutaraldehyde, about 10%). Then, a buffer solution containing 3 to 10 times the amount of the multifunctional cross-linking agent, which is prepared by the conventional method, relative to the wet weight of the immobilized protease is contacted with the immobilized protease or the column packed with the immobilized protease is contacted. Pass through the tower. The reaction time (contact time) may be about 1 hour at 4 ° C. After that, the unreacted polyfunctional crosslinking agent is removed by the above-mentioned buffer solution to obtain a more stabilized immobilized protease of the present invention.

以下、実施例に従つて本発明の固定化プロテアーゼの製
法を詳述するが、これに限定すべき主旨のものではな
い。
Hereinafter, the method for producing the immobilized protease of the present invention will be described in detail according to Examples, but the present invention is not limited to this.

実施例1 i) アミノシラン化アルミナ(粒子径5mm;住友アルミ
ナ社製)に2.5%のグルタルアルデヒドをpH7〜8、室
温の条件下で約1時間接触させた後、蒸留水で過剰のグ
ルタルアルデヒドを洗浄除去した。次に、pH4.0に調整
した0.05N酢酸ナトリウム・塩酸緩衝液1mlにペプシン
(アメリカ、シグマ社製)を5mgの割合で溶解し、この
液を前記の架橋剤処理したアミノシラン化アルミナの湿
潤重量1gに対して2ml添加して4℃で24時間静置し
た。次いで、pH4.0に調整した1M塩化ナトリウム溶液
で未固定のペプシンを洗浄除去した後、前記の0.05N酢
酸ナトリウム・塩酸緩衝液で塩化ナトリウムを洗浄除去
して、固定化ペプシンを得た。
Example 1 i) 2.5% glutaraldehyde was contacted with aminosilanized alumina (particle size 5 mm; manufactured by Sumitomo Alumina Co., Ltd.) under conditions of pH 7 to 8 and room temperature for about 1 hour, and then excess glutaraldehyde was distilled with distilled water. It was washed off. Next, 5 mg of pepsin (manufactured by Sigma, USA) was dissolved in 1 ml of 0.05N sodium acetate / hydrochloric acid buffer adjusted to pH 4.0, and this solution was wet weight of the aminosilane-treated alumina treated with the crosslinking agent. 2 ml was added to 1 g and the mixture was allowed to stand at 4 ° C. for 24 hours. Then, unfixed pepsin was washed off with a 1 M sodium chloride solution adjusted to pH 4.0, and then sodium chloride was washed off with the above-mentioned 0.05N sodium acetate / hydrochloric acid buffer solution to obtain immobilized pepsin.

ii) 前記により調整された固定化ペプシンを重量比3
倍〜10倍の10%グルタルアルデヒド(0.05N酢酸ナ
トリウム・塩酸緩衝液中、pH4.0に調製)に4℃にて1
時間浸漬した。固定化ペプシンを分別し、0.05N酢酸ナ
トリウム・塩酸緩衝液(pH4.0)で洗浄して未反応のグ
ルタルアルデヒドを除去した。このようにして本発明の
固定化ペプシンを得た。
ii) The immobilized pepsin prepared as described above was mixed in a weight ratio of 3
1 to 10 times glutaraldehyde (adjusted to pH 4.0 in 0.05N sodium acetate / hydrochloric acid buffer) 10 times to 10 times
Soak for hours. The immobilized pepsin was separated and washed with 0.05N sodium acetate / hydrochloric acid buffer (pH 4.0) to remove unreacted glutaraldehyde. Thus, the immobilized pepsin of the present invention was obtained.

実施例2 iii) 実施例1と同様にしてアミノシラン化アルミナに
グルタルアルデヒドを共有結合させた。次にpH7.5に調
整した0.05Nリン酸緩衝液1mlにサブチリシンA(デン
マーク、ノボ社製)を5mgの割合で溶解し、この液を前
記のグルタルアルデヒドを共有結合させたアミノシラン
化アルミナの湿潤重量1gに対して2ml添加して、4℃
で24時間静置した。次いで、pH7.5に調整した1M塩
化ナトリウム溶液で未固定のサブチリシンAを洗浄除去
した後、前記の0.05Nリン酸緩衝液で塩化ナトリウムを
洗浄除去して、固定化サブチリシンAを得た。
Example 2 iii) In the same manner as in Example 1, glutaraldehyde was covalently bonded to aminosilanized alumina. Next, 5 mg of subtilisin A (Novo, Denmark) was dissolved in 1 ml of 0.05 N phosphate buffer adjusted to pH 7.5, and this solution was wetted with the aminosilane-modified alumina to which glutaraldehyde was covalently bonded. Add 2ml to 1g weight, 4 ℃
And allowed to stand for 24 hours. Next, unfixed subtilisin A was washed off with a 1 M sodium chloride solution adjusted to pH 7.5, and then sodium chloride was washed off with the above 0.05N phosphate buffer solution to obtain immobilized subtilisin A.

iv) 前記により調製された固定化サブチリシンAを重
量比3倍〜10倍の10%グルタルアルデヒド(0.05N
リン酸緩衝液中、pH7.5に調製)に4℃にて1時間浸漬
した。固定化ペプシンを分別し、0.05Nリン酸緩衝液
(pH7.5)で洗浄して余分のグルタルアルデヒドを除去
し、本発明の固定化サブチリシンAを得た。
iv) The immobilized subtilisin A prepared as described above was used in an amount of 3 to 10 times the weight ratio of 10% glutaraldehyde (0.05N).
It was immersed in a phosphate buffer at pH 7.5) at 4 ° C for 1 hour. The immobilized pepsin was separated and washed with 0.05N phosphate buffer (pH 7.5) to remove excess glutaraldehyde, to obtain the immobilized subtilisin A of the present invention.

固定化プロテアーゼ活性の評価 実施例1のi)の工程のみにより調製された従来の固定化
ペプシンおよびi)+ii)の工程により調製された本発明
の固定化ペプシンを一定量とり、それぞれを1%カゼイ
ン溶液(pH3.0に調製)に添加し、30℃にて30分間
振とうしたのち、ろ過してろ液を採取した。このろ液か
ら一定量をサンプリングし(この液をX液と称する)、
残りのろ液をさらに30℃にて30分間振とうして一定
量をサンプリングした(Y液とする)。
Evaluation of Immobilized Protease Activity A fixed amount of the conventional immobilized pepsin prepared only by the step i) of Example 1 and the immobilized pepsin of the present invention prepared by the steps i) + ii) were taken, and each was 1% The mixture was added to a casein solution (adjusted to pH 3.0), shaken at 30 ° C. for 30 minutes, filtered, and the filtrate was collected. A certain amount of this filtrate was sampled (this liquid is called X liquid),
The remaining filtrate was further shaken at 30 ° C. for 30 minutes to sample a fixed amount (referred to as solution Y).

X液およびY液にトリクロロ酢酸溶液を加え可溶たんぱ
く質をフオーリン法にて比色定量し、ペプシンの経時的
相対活性としてとらえた。結果を表1に示す。
A trichloroacetic acid solution was added to solution X and solution Y, and the soluble protein was colorimetrically determined by the phosphorin method, which was taken as the relative activity of pepsin over time. The results are shown in Table 1.

また実施例2のiii)の工程のみにより調製された従来の
固定化サブチリシンAおよびiii)+iv)の工程により調
製された本発明の固定化サブチリシンAを一定量とり、
前記した固定化ペプシンと同様の方法により経時的相対
活性を測定した。
In addition, a fixed amount of the conventional immobilized subtilisin A prepared by only the step iii) of Example 2 and the immobilized subtilisin A of the present invention prepared by the step iii) + iv) is taken,
The relative activity over time was measured by the same method as that for the immobilized pepsin described above.

結果を表2に示す。The results are shown in Table 2.

表1および表2から明らかなように従来の方法で調製し
た固定化プロテアーゼに比べ本発明による固定化プロテ
アーゼはろ過後のプロテアーゼの相対活性値の増加が少
ないか全くない。これにより、本発明の固定化プロテア
ーゼは担体からのプロテアーゼの脱離が抑制されている
ことがわかる。
As is clear from Tables 1 and 2, the immobilized protease according to the present invention has little or no increase in the relative activity of the protease after filtration, as compared with the immobilized protease prepared by the conventional method. From this, it can be seen that the immobilized protease of the present invention suppresses the release of the protease from the carrier.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳述したように本発明の固定化プロテアーゼは従来
方法のものと比較すると、プロテアーゼの担体からの脱
離が有効に抑制されており安定性が向上しているという
有利な効果を奏するものである。
As described in detail above, the immobilized protease of the present invention has an advantageous effect that the elimination of the protease from the carrier is effectively suppressed and the stability is improved as compared with the conventional method. is there.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 玄吾 埼玉県坂戸市石井356番地 (72)発明者 山縣 孝樹 大阪府大阪市阿倍野区三明町1丁目10番15 号 (72)発明者 田中 俊夫 兵庫県神戸市兵庫区石井町8丁目1番14号 (72)発明者 西河 淳 大阪府箕面市牧落1丁目14番11号 (72)発明者 中村 準 東京都世田谷区奥沢8丁目5番5号 (56)参考文献 特開 昭46−1837(JP,A) 特開 昭49−42875(JP,A) 特開 昭50−46890(JP,A) 特公 昭56−15231(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Kengo Ogawa 356 Ishii, Sakado City, Saitama Prefecture (72) Inventor Takaki Yamagata 1-10-15 Sanmeicho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Prefecture (72) Inventor Toshio Tanaka 8-1-14 Ishii-cho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo Prefecture (72) Inventor Atsushi Nishikawa 1-14-11 Makihama, Minoh-shi, Osaka (72) Inventor Jun Nakamura 8-5-5, Okusawa, Setagaya-ku, Tokyo (56) References JP-A-46-1837 (JP, A) JP-A-49-42875 (JP, A) JP-A-50-46890 (JP, A) JP-B-56-15231 (JP, B2)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】共有結合法による固定化プロテアーゼの製
法において、順次、 a) 共有結合可能な官能基を有する担体に架橋剤を共有
結合させ、 b) 上記結合した架橋剤にプロテアーゼを共有結合さ
せ、そして c) 上記固定化されたプロテアーゼに再度架橋剤処理を
施すこと よりなることを特徴とする固定化プロテアーゼの製法。
1. A method for producing an immobilized protease by a covalent bond method, which comprises: And c) a method for producing an immobilized protease, which comprises subjecting the immobilized protease to a cross-linking agent treatment again.
JP61038971A 1986-02-26 1986-02-26 Method for producing immobilized protease Expired - Lifetime JPH0612992B2 (en)

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