JPH06327471A - Thermostable glutamate dehydrogenase and its production - Google Patents

Thermostable glutamate dehydrogenase and its production

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JPH06327471A
JPH06327471A JP5124428A JP12442893A JPH06327471A JP H06327471 A JPH06327471 A JP H06327471A JP 5124428 A JP5124428 A JP 5124428A JP 12442893 A JP12442893 A JP 12442893A JP H06327471 A JPH06327471 A JP H06327471A
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JP
Japan
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glutamate dehydrogenase
enzyme
activity
glutamic acid
reaction
Prior art date
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Application number
JP5124428A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihisa Oshima
敏久 大島
Kenichi Nishida
憲一 西田
Tomoko Takeda
朋子 武田
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Nakano Vinegar Co Ltd
Original Assignee
Nakano Vinegar Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a new glutamate dehydrogenase, useful for determining glutamic acid or clinical diagnosis, a sensor element, etc., and excellent in thermostability. CONSTITUTION:The thermostable glutamate dehydrogenase is obtained by culturing a hyperthermophilic archaebacterium Thermococcus litoralis DSM5473, etc., which is a strain belonging to the genus Thermococcus such as Thermococcus litoralis. This thermostable glutamate dehydrogenase has about 90 deg.C optimum action temperature and 7.8 optimum pH, manifests the maximum activity at 90-95 deg.C and is stable to 30min at 95 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、新規な耐熱性グルタミ
ン酸脱水素酵素およびその製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel thermostable glutamate dehydrogenase and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】グルタミン酸脱水素酵素は動植物、微生
物に広く存在し、種々の起源の酵素が知られている。従
来まで、高い生産性を有するプロテウス属細菌由来のグ
ルタミン酸脱水素酵素(特開昭54-126789 号) やコプリ
ナス属細菌由来のグルタミン酸脱水素酵素(特開昭62-1
07784 号) 、バチルス属細菌由来のグルタミン酸脱水素
酵素(特願平4-194245 号) が知られている。
2. Description of the Related Art Glutamate dehydrogenase is widely present in animals, plants and microorganisms, and enzymes of various origins are known. Hitherto, a highly productive glutamate dehydrogenase derived from a Proteus bacterium (JP-A-54-126789) and a glutamate dehydrogenase derived from a Coprinus bacterium (JP-A-62-1)
07784) and a glutamic acid dehydrogenase derived from Bacillus bacterium (Japanese Patent Application No. 4-194245).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のグルタミン酸脱
水素酵素は、熱安定性が低く、例えば前述したプロテウ
ス属細菌由来のグルタミン酸脱水素酵素は40℃を越える
と急激に活性が低下し、またコプリナス属細菌由来のグ
ルタミン酸脱水素酵素は10分間の処理で45℃まで安定で
あるものの、60℃では70%に活性が低下する。また、バ
チルス属細菌由来のグルタミン酸脱水素酵素は2MのN
aCl存在下では95℃まで安定であるが、NaCl非存
在下では95℃では活性はなくなり、70℃まで安定である
にすぎない。
The conventional glutamate dehydrogenase has low thermostability, and for example, the above-mentioned glutamate dehydrogenase derived from Proteus bacterium has a sharp decrease in activity above 40 ° C. Glutamate dehydrogenase derived from a genus bacterium is stable up to 45 ° C after 10 minutes of treatment, but its activity decreases to 70% at 60 ° C. In addition, the glutamate dehydrogenase derived from Bacillus is 2M N
It is stable up to 95 ° C in the presence of aCl, but loses its activity at 95 ° C in the absence of NaCl, and is only stable up to 70 ° C.

【0004】そこで、本発明はこれらの諸問題を解決
し、優れた熱安定性を有するグルタミン酸脱水素酵素を
提供することを目的とするものである。
Therefore, the present invention aims to solve these problems and provide a glutamate dehydrogenase having excellent thermostability.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
について鋭意研究を行った結果、新規な耐熱生グルタミ
ン酸脱水素酵素およびその製造方法を見出し、本発明を
完成した。即ち、本発明は、その作用適温が90℃付近で
ある耐熱性グルタミン酸脱水素酵素である。
As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have found a novel thermostable glutamate dehydrogenase and a method for producing the same, and completed the present invention. That is, the present invention is a thermostable glutamate dehydrogenase having a suitable action temperature of around 90 ° C.

【0006】更に本発明は、サーモコッカス属に属する
前記耐熱性グルタミン酸脱水素酵素を産生する能力を有
する微生物を培地に培養し、培養物から前記耐熱性グル
タミン酸脱水素酵素を採取することを特徴とする耐熱性
グルタミン酸脱水素酵素の製造方法である。上記サーモ
コッカス属に属する微生物としては、サーモコッカス・
リトラリス(Thermococcus litoralis)などが挙げられ
る。
Further, the present invention is characterized in that a microorganism belonging to the genus Thermococcus having the ability to produce the thermostable glutamate dehydrogenase is cultured in a medium, and the thermostable glutamate dehydrogenase is collected from the culture. Is a method for producing a thermostable glutamate dehydrogenase. The microorganisms belonging to the genus Thermococcus include Thermococcus
Litralis (Thermococcus litoralis) and the like.

【0007】以下、本発明を詳細に説明する。第1に、
本発明の耐熱性グルタミン酸脱水素酵素の理化学的性質
について詳細に説明すると以下の通りである。 (1)作用:ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリ
ン酸(以下、酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオ
チドリン酸を「NADP」と略し、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「NADPH」と略
す。)の存在下で次の式(I):
The present invention will be described in detail below. First,
The physicochemical properties of the thermostable glutamate dehydrogenase of the present invention are described in detail below. (1) Action: Presence of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (hereinafter, oxidized nicotinamide adenine dinucleotide phosphate is abbreviated as “NADP” and reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate is abbreviated as “NADPH”). The following formula (I) below:

【0008】[0008]

【化1】 [Chemical 1]

【0009】に示すL−グルタミン酸の酸化的脱アミノ
化反応を触媒する。 (2)基質特異性:L−グルタミン酸に対して基質特異
性を示す。即ち、脱アミノ化反応においては、L−グル
タミン酸以外のアミノ酸にはほとんど反応性を示さな
い。また、アミノ化反応においても、α−ケトグルタル
酸に高い反応性を示す。 (3)至適pH:7.8 に高い活性が認められる。 (4)安定pH範囲:安定pH範囲は 7.0〜11.0であ
る。 (5)作用適温の範囲:80℃から100℃で、90℃付近に
作用適温がある。 (6)熱安定性:10分間の熱処理で95℃まで安定であ
り、95℃では30分まで安定である。 (7)阻害剤:塩化第二水銀(1mM)により活性が阻
害される。 (8)分子量:ゲル濾過法(TSKgel G3000SWXL使
用)により分子量は約 300,000である。 (9)精製方法:本酵素の生産菌であるサーモコッカス
・リトラリス(Thermococcus litoralis)DSM547
3を88℃で培養し、培養物中の細胞を破砕する。次い
で、遠心分離等の手段により細胞破砕物等の固形分を除
去して、上清として本酵素を分離採取する。本酵素の精
製は、アフィニティークロマトグラフィー、イオン交換
クロマトグラフィー等の手段を組み合わせることによ
り、行うことができる。 (10)力価の測定法:表−1に示した組成の、本酵素、
補酵素のNADPおよび基質のL−グルタミン酸を含む
反応液を37℃でインキュベートし、反応に伴うNADP
Hの増加量を定量することにより反応速度を決定する。
但し、反応の開始はNADPの添加により行う。NAD
PHは 340nmに吸収極大を有するスペクトルを示すの
で、分光光度計にて 340nmでの吸光度の経時的変化量
を測定する。測定の際、吸収が直線的に増加するように
酵素量を調製する。
It catalyzes the oxidative deamination reaction of L-glutamic acid shown in. (2) Substrate specificity: Shows substrate specificity for L-glutamic acid. That is, the deamination reaction shows almost no reactivity with amino acids other than L-glutamic acid. Further, it also shows high reactivity with α-ketoglutarate in the amination reaction. (3) High activity is observed at optimum pH: 7.8. (4) Stable pH range: The stable pH range is 7.0 to 11.0. (5) Optimum temperature range for action: 80 ° C to 100 ° C, with a suitable temperature around 90 ° C. (6) Thermal stability: Stable up to 95 ° C by heat treatment for 10 minutes, and stable up to 30 minutes at 95 ° C. (7) Inhibitor: The activity is inhibited by mercuric chloride (1 mM). (8) Molecular weight: The molecular weight is about 300,000 by gel filtration (using TSKgel G3000SWXL). (9) Purification method: Thermococcus litoralis DSM547 which is a bacterium producing the enzyme
Incubate 3 at 88 ° C. to disrupt cells in culture. Then, solid matter such as cell lysate is removed by a means such as centrifugation, and the present enzyme is separated and collected as a supernatant. The enzyme can be purified by combining the means such as affinity chromatography and ion exchange chromatography. (10) Method for measuring titer: the present enzyme having the composition shown in Table 1
A reaction solution containing NADP as a coenzyme and L-glutamic acid as a substrate was incubated at 37 ° C., and NADP accompanying the reaction was incubated.
The reaction rate is determined by quantifying the increase in H 2.
However, the reaction is started by addition of NADP. NAD
Since PH exhibits a spectrum having an absorption maximum at 340 nm, the change with time of the absorbance at 340 nm is measured with a spectrophotometer. At the time of measurement, the amount of enzyme is adjusted so that the absorption increases linearly.

【0010】表−1 測定用反応液組成 ・200 μmol リン酸緩衝液(pH7.8 ) ・酵素 ・10μmol L−グルタミン酸・1.25μmol NADP 最終反応液量 1.0 ml 酵素活性の単位は、表−1の反応液組成を用いて、37℃
で1マイクロモル/分のNADPHを生成する酵素量を
1ユニット(U;単位)と定義する。比活性は、酵素タ
ンパク質1mg当たりの単位数で表す。
Table-1 Composition of reaction solution for measurement -200 μmol phosphate buffer (pH 7.8) -Enzyme -10 μmol L-glutamic acid -1.25 μmol NADP final reaction solution volume 1.0 ml The unit of enzyme activity is shown in Table-1. Using reaction composition, 37 ℃
The amount of enzyme that produces 1 μmol / min of NADPH is defined as 1 unit (U; unit). Specific activity is expressed as the number of units per mg of enzyme protein.

【0011】上記した本発明の新規酵素は、極めて耐熱
性に優れている。また、本酵素は基質特異性も高く、用
途としては、グルタミン酸の定量、臨床診断、センサー
用素子等への応用が期待できる。第2に、上記の新規酵
素の製造方法について詳細に説明すると以下の通りであ
る。
The above-mentioned novel enzyme of the present invention has extremely excellent thermostability. In addition, since the enzyme has a high substrate specificity, it can be expected to be applied to quantification of glutamic acid, clinical diagnosis, sensor devices and the like. Secondly, the method for producing the novel enzyme will be described in detail below.

【0012】まず、本発明において使用する微生物は、
サーモコッカス属に属する菌種であり、この菌種とし
て、超高熱古細菌サーモコッカス・リトラリス(Thermo
coccus litoralis)DSM5473が挙げられる。この
微生物の代表的菌株としては、ブダペスト条約で承認さ
れている寄託機関DSM(Deutsche Sammlung von Mikro
organismen, Mascheroder Weg 1b, D-3300, Braunschwe
ig, FDR)の保存菌株で、その番号はDSM5473であ
る。そして、この菌株は何人も入手可能である。
First, the microorganism used in the present invention is
Is a species belonging to the thermo-genus, as this species, ultra-high fever archaea Thermococcus litoralis (Thermo
coccus litoralis ) DSM5473. A representative strain of this microorganism is the depository institution DSM (Deutsche Sammlung von Mikro) approved by the Budapest Treaty.
organismen, Mascheroder Weg 1b, D-3300, Braunschwe
ig, FDR), and its number is DSM5473. And this strain is available to many.

【0013】次に、本発明方法における微生物の培養方
法は、一般の培養方法に準じて行うことができる。例え
ば、酵母エキス、カゼイン分解物、マルトース、システ
イン、無機塩類、海水を含有する液体培地(pH6.0 に
調整)に、前記微生物を接種して約88℃で窒素を吹き込
みながら嫌気的に攪拌し24時間培養する。その後、遠心
分離により集菌し、リン酸系緩衝液に懸濁させ洗菌す
る。
Next, the method for culturing the microorganism in the method of the present invention can be carried out according to a general culturing method. For example, a liquid culture medium (adjusted to pH 6.0) containing yeast extract, casein degradation product, maltose, cysteine, inorganic salts, and seawater is inoculated with the above microorganisms and anaerobically stirred at about 88 ° C while blowing nitrogen. Incubate for 24 hours. Thereafter, the cells are collected by centrifugation, suspended in a phosphate buffer and washed.

【0014】上記の培養菌体から、本酵素の採取は次の
ようにして行うことができる。即ち、菌体を超音波破砕
機等を用いて破砕した後、遠心分離により酵素含有上清
を得る。得られた粗酵素液は、レッドセファロース、ブ
ルーセファロース等の色素リガンドアフィニティークロ
マトグラフィーにより精製することができる。更に、D
EAEトヨパール等により純度を高めることができる。
The present enzyme can be collected from the cultured cells described above as follows. That is, the microbial cells are disrupted using an ultrasonic disruptor or the like, and then centrifuged to obtain an enzyme-containing supernatant. The resulting crude enzyme solution can be purified by dye-ligand affinity chromatography such as red sepharose or blue sepharose. Furthermore, D
Purity can be increased by EAE Toyopearl.

【0015】なお、タンパク質の定量は、次のいずれか
の方法を用いて行うことができる。 (a):カルプとベルンロー(Kalb and Bernlohr)によ
る方法(Anal.Biochem.,82,362-371,1977) 230nm及び 260nmにおける吸光度を測定し、次式: タンパク質濃度(mg/ml)={(A230 × 183)−(A
260 × 75.8)}×(1/1000)×希釈率 によりタンパク質濃度を算出する。
The protein can be quantified using any of the following methods. (A): Method by Kalb and Bernlohr (Anal.Biochem., 82,362-371,1977) The absorbance at 230 nm and 260 nm was measured, and the following formula was used: Protein concentration (mg / ml) = {(A 230 × 183)-(A
260 x 75.8)} x (1/1000) x dilution rate to calculate the protein concentration.

【0016】ここでA230 及びA260 はそれぞれ 230n
m及び 260nmにおける吸光度である。 (b):フォーリン−ローリー(Folin-Lowry)法(J.Bi
ol.Chem.193,265-371,1951) 電気泳動後には細かいゲルの浮遊により吸収に影響があ
るので、定量測定はフォーリン−ローリー法により行
う。この方法では、 650nmでの吸光度を測定し、次
式: タンパク質濃度(mg/ml)=A650 × 0.255×希釈率 によりタンパク質濃度を算出する。
Here, A 230 and A 260 are each 230n
Absorbance at m and 260 nm. (B): Folin-Lowry method (J. Bi
ol.Chem.193,265-371,1951) Since the absorption is affected by the suspension of fine gel after electrophoresis, the quantitative measurement is performed by the Foreign-Lowry method. In this method, the absorbance at 650 nm is measured, and the protein concentration is calculated by the following formula: protein concentration (mg / ml) = A 650 × 0.255 × dilution ratio.

【0017】ここで、A650 は、 650nmにおける吸光
度であり、係数 0.255は検量曲線より求めた値である。
Here, A 650 is the absorbance at 650 nm, and the coefficient 0.255 is the value obtained from the calibration curve.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明により、耐熱性の優れた新規なグ
ルタミン酸脱水素酵素およびその製造方法を提供でき
る。本発明の新規なグルタミン酸脱水素酵素は、グルタ
ミン酸の定量のみならず臨床診断やセンサー素子への応
用が可能であり、産業上非常に有用なものである。
According to the present invention, a novel glutamate dehydrogenase having excellent thermostability and a method for producing the same can be provided. INDUSTRIAL APPLICABILITY The novel glutamate dehydrogenase of the present invention can be applied not only to quantification of glutamate but also to clinical diagnosis and sensor elements, and is industrially very useful.

【0019】[0019]

〔実施例1〕[Example 1]

(1)菌体の培養、集菌及び洗菌 培地の調整及び滅菌処理 以下の表−2に示す組成の培地を使用した。なお、培地
のpHは1N−HClで調整した。
(1) Cultivation of bacterial cells, cell collection and washing Bacteria preparation and sterilization treatment A medium having the composition shown in Table 2 below was used. The pH of the medium was adjusted with 1N-HCl.

【0020】 [0020]

【0021】まず、5L容フラスコに、上記組成の培地
A 4.9Lを入れて、オートクレイブ(2気圧、121 ℃、
20分間)にて滅菌した。これに同条件でオートクレイブ
した培地B50mlとフィルター滅菌した培地C50mlを加
え、全量5Lとした。 集菌及び洗菌 本培養で培養した菌を遠心分離機(10,000×g、10分
間、4℃)で集菌した。これに3%NaClを添加して
懸濁した後、再び遠心分離を行った。この様にして洗菌
した菌体を、0.2 MのNaCl、1mMのEDTA及び
0.1mMのジチオスレイトール(Dithiothreitol;以下
DTTとする) を含む10mMリン酸カリウム緩衝液(p
H7.2)に懸濁した。
First, 4.9 L of the medium A having the above composition was placed in a 5 L flask and autoclaved (2 atm, 121 ° C.,
Sterilized for 20 minutes. To this, 50 ml of autoclaved medium B and 50 ml of filter-sterilized medium C were added under the same conditions to make a total volume of 5 L. Bacteria collection and washing The bacteria cultured in the main culture were collected by a centrifuge (10,000 xg, 10 minutes, 4 ° C). After 3% NaCl was added to the suspension to suspend it, centrifugation was performed again. The cells washed in this manner were treated with 0.2 M NaCl, 1 mM EDTA and
10 mM potassium phosphate buffer containing 0.1 mM dithiothreitol (hereinafter referred to as DTT) (p
H7.2).

【0022】(2)酵素の精製、活性の測定及び純度の
検定 酵素の精製及びその活性の測定 ステップ1:粗酵素液の調製 菌体を、湿重量の約10倍量(体積/重量)に相当する、
0.2 MのNaCl、1mMのEDTA及び 0.1mMのD
TTを含む10mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.2)に懸
濁させ、超音波破砕器(70〜100 W)を用いて、断続的
に約15分間破砕した。これを遠心分離(10,000×g、20
分間)して上清を得、この上清を粗酵素液とした。この
粗酵素液の体積、総タンパク質量(前記の定量法(a)
によって定量した)、総活性及び比活性を測定した。結
果を表−3に示す。
(2) Purification of Enzyme, Measurement of Activity and Assay of Purity Purification of Enzyme and Measurement of Its Activity Step 1: Preparation of Crude Enzyme Solution Bacteria were adjusted to about 10 times the wet weight (volume / weight). Equivalent to,
0.2 M NaCl, 1 mM EDTA and 0.1 mM D
The cells were suspended in 10 mM potassium phosphate buffer (pH 7.2) containing TT, and disrupted intermittently for about 15 minutes using an ultrasonic disruptor (70 to 100 W). Centrifuge this (10,000 × g, 20
Minutes) to obtain a supernatant, and this supernatant was used as a crude enzyme solution. Volume of this crude enzyme solution, total protein amount (the above-mentioned quantitative method (a)
Quantified), total activity and specific activity were measured. The results are shown in Table-3.

【0023】ステップ2:レッドセファロースCL−4
Bアフィニティークロマトグラフィー 0.2 MのNaCl、1mMのEDTA及び 0.1mMのD
TTを含む10mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.2)で平
衡化したレッドセファロース4Bカラム(内径1.5cm ×
長さ12cm) に吸着させた後、同じ緩衝液(pH7.2) 約
200mlをカラムに流し、次いで 0.5MのNaCl、1
mMのEDTA及び 0.1mMのDTTを含む20mMリン
酸カリウム緩衝液(pH8.0)を流した。
Step 2: Red Sepharose CL-4
B affinity chromatography 0.2 M NaCl, 1 mM EDTA and 0.1 mM D
Red Sepharose 4B column (internal diameter 1.5 cm x) equilibrated with 10 mM potassium phosphate buffer (pH 7.2) containing TT
(12 cm in length), and then the same buffer (pH 7.2)
Pour 200 ml through the column, then 0.5 M NaCl, 1
A 20 mM potassium phosphate buffer (pH 8.0) containing mM EDTA and 0.1 mM DTT was run.

【0024】カラムからの溶出液は、フラクションコレ
クターで約5mlずつ分画し、タンパク質濃度及び活性
を測定した。グルタミン酸脱水素酵素は 0.5MのNaC
l、1mMのEDTA及び 0.1mMのDTTを含む20m
Mリン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で溶出できた。得ら
れた画分の中でグルタミン酸脱水素酵素活性の高い画分
を集めた。なお、この時のタンパク質濃度は、タンパク
質の芳香族アミノ酸に由来する紫外部吸収(吸収極大 2
80nm)を直接測定する方法で行った。集めた酵素液の
体積及び総活性を測定した後、限外瀘過器(東洋濾紙U
K−50)で濃縮した。濃縮後の酵素液の体積、総タンパ
ク質量(前記の定量法(a)によって定量した)、総活
性及び比活性を測定した。結果を表−3に示す。
The eluate from the column was fractionated by a fraction collector in an amount of about 5 ml, and the protein concentration and activity were measured. Glutamate dehydrogenase is 0.5M NaC
20m containing 1 mM EDTA and 0.1 mM DTT
It could be eluted with M potassium phosphate buffer (pH 8.0). Among the obtained fractions, fractions having high glutamate dehydrogenase activity were collected. The protein concentration at this time is the ultraviolet absorption (absorption maximum 2
80 nm) was directly measured. After measuring the volume and total activity of the collected enzyme solution, an ultrafilter (Toyo Roshi U
K-50) and concentrated. The volume of the enzyme solution after concentration, the total protein amount (quantified by the above-mentioned quantitative method (a)), the total activity and the specific activity were measured. The results are shown in Table-3.

【0025】ステップ3:DEAEトヨパールクロマト
グラフィー 0.2 MのNaCl、1mMのEDTA及び 0.1mMのD
TTを含む10mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.2)中で
約20時間、ステップ2で得られた酵素液を透析した。透
析後の酵素液を、同じ緩衝液(pH7.2)で平衡化したD
EAEトヨパール(内径2.0cm ×長さ30cm) に吸着させ
た後、同じ緩衝液(pH7.2) 約 150mlをカラムに流
し、次いで、 0.3MのNaCl、1mMのEDTA及び
0.1mMのDTTを含む20mMリン酸カリウム緩衝液
(pH7.2)を流した。
Step 3: DEAE Toyopearl Chromatography 0.2 M NaCl, 1 mM EDTA and 0.1 mM D
The enzyme solution obtained in step 2 was dialyzed for about 20 hours in 10 mM potassium phosphate buffer (pH 7.2) containing TT. The enzyme solution after dialysis was equilibrated with the same buffer solution (pH 7.2).
After adsorbing to EAE Toyopearl (inner diameter 2.0 cm x length 30 cm), about 150 ml of the same buffer solution (pH 7.2) was applied to the column, and then 0.3 M NaCl, 1 mM EDTA and
A 20 mM potassium phosphate buffer (pH 7.2) containing 0.1 mM DTT was run.

【0026】カラムからの溶出液は、フラクションコレ
クターで約5mlずつ分画し、タンパク質濃度及び活性
を測定した。グルタミン酸脱水素酵素は 0.3MのNaC
l、1mMのEDTA及び 0.1mMのDTTを含む10m
Mリン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で溶出され、得られ
た画分の中でグルタミン酸脱水素酵素活性の高い画分を
集めた。なお、この時のタンパク質濃度は、タンパク質
の芳香族アミノ酸に由来する紫外部吸収(吸収極大 280
nm)を直接測定する方法で行った。集めた酵素液の体
積及び総活性を測定した後、限外瀘過器(東洋濾紙UK
−50)で濃縮した。濃縮後の酵素液の体積、総タンパク
質量(前記の定量法(a)によって行った)、総活性及
び比活性を測定した。結果を表−3に示す。
The eluate from the column was fractionated by a fraction collector in an amount of about 5 ml, and the protein concentration and activity were measured. Glutamate dehydrogenase is 0.3M NaC
l 10m containing 1mM EDTA and 0.1mM DTT
Elution with M potassium phosphate buffer (pH 8.0) was performed, and among the obtained fractions, fractions having high glutamate dehydrogenase activity were collected. The protein concentration at this time is determined by the ultraviolet absorption (absorption maximum 280
nm) was directly measured. After measuring the volume and total activity of the collected enzyme solution, an ultrafilter (Toyo Filter Paper UK
-50) and concentrated. The volume of the enzyme solution after concentration, the total protein amount (performed by the above-mentioned quantitative method (a)), the total activity and the specific activity were measured. The results are shown in Table-3.

【0027】 [0027]

【0028】精製酵素のディスクゲル電気泳動による
純度検定 のステップ3で得られた精製酵素について、デービス
とオルンシュタイン(Davis and Ornstein) 法によるデ
ィスクゲル電気泳動に従って純度検定を行った。ガラス
管(内径0.5cm ×長さ7.5cm)に、7.5 %(重量/体積)
ポリアクリルアミドゲル(pH9.4)を作り、1本当たり
3mAの電流を流して、酵素液の電気泳動を約1時間行
った。得られたゲルについて、タンパク質染色及び活性
染色を行った。タンパク質染色は、クーマジー ブリリ
アント ブルー(Coomasie brilliant blue)R−250 を
用いて行い、活性染色は、50℃において表−4の組成の
活性染色反応液を用いたPMS−INT法で行った。
Purity Assay of Purified Enzyme by Disc Gel Electrophoresis The purified enzyme obtained in step 3 of disc gel electrophoresis was subjected to a purity assay by disc gel electrophoresis by the Davis and Ornstein method. 7.5% (weight / volume) in a glass tube (inner diameter 0.5 cm x length 7.5 cm)
A polyacrylamide gel (pH 9.4) was prepared, and a current of 3 mA was applied to each gel, and the enzyme solution was electrophoresed for about 1 hour. The gel obtained was subjected to protein staining and activity staining. Protein staining was carried out using Coomassie brilliant blue R-250, and activity staining was carried out at 50 ° C. by the PMS-INT method using an active staining reaction solution having the composition shown in Table-4.

【0029】表−4 活性染色反応液組成 0.1 M リン酸緩衝液(pH7.5) 10mM L−グルタミン酸 0.5 mM INT1) 0.4 mM PMS2) 1.0 mM NADP INT1):ヨウ素ニトロテトラゾリウムクロライド PMS2):フェナジンメトサルフェイト タンパク質染色及び活性染色ともに1本のバンドが認め
られたので、上記の方法により本酵素を均一にまで精製
できたことを確認した。
Table-4 Composition of active staining reaction solution 0.1 M phosphate buffer (pH 7.5) 10 mM L-glutamic acid 0.5 mM INT 1) 0.4 mM PMS 2) 1.0 mM NADP INT 1) : iodine nitrotetrazolium chloride PMS 2) : Phenazine methosulfate Since one band was observed in both protein staining and activity staining, it was confirmed that this enzyme could be purified to homogeneity by the above method.

【0030】上記のようにして、超高熱古細菌サーモコ
ッカス・リトラリス(Thermococcus litoralis)DSM
5473からグルタミン酸脱水素酵素を採取し、迅速か
つ効率よく精製することができた。 (3)精製酵素の化学的性質の検討 基質特異性 (1-1)脱アミノ化反応 表−5に示す組成を有する反応液を用いて、12種の基質
について脱アミノ化反応における反応性を調べた。基質
は全て最終濃度が10mMとなるように調整し、反応は50
℃で行った。結果を表−6に示す。本酵素は、L−グル
タミン酸に対して、非常に高い基質特異性を示しており
他のアミノ酸には作用しなかった。
As described above, the hyperthermophilic archaebacterium Thermococcus litoralis DSM
Glutamate dehydrogenase was collected from 5473 and could be purified rapidly and efficiently. (3) Examination of chemical properties of purified enzyme Substrate specificity (1-1) Deamination reaction Using the reaction solution having the composition shown in Table-5, the reactivity in deamination reaction of 12 kinds of substrates was examined. Examined. All substrates were adjusted to a final concentration of 10 mM, 50 reactions
Performed at ° C. The results are shown in Table-6. This enzyme showed very high substrate specificity for L-glutamic acid and did not act on other amino acids.

【0031】表−5 基質特異性 測定用反応液組成 ・200 μmol リン酸緩衝液(pH7.8 ) ・酵素 ・10 μmol 基質 ・1.25 μmol NADP 最終反応液量 1.0 ml Table-5 Composition of reaction solution for measuring substrate specificity -200 μmol phosphate buffer (pH 7.8) -enzyme-10 μmol substrate- 1.25 μmol NADP final reaction volume 1.0 ml

【0032】 [0032]

【0033】(1-2)アミノ化反応 表−7に示す組成を有する反応液を用いて、6種の基質
についてアミノ化反応における反応性を調べた。基質は
全て最終濃度が10mMとなるように調整し、反応は50℃
で行った。結果を表−8に示す。本酵素は、α−ケトグ
ルタル酸に対して高い基質特異性を示すが、α−ケトカ
プロン酸などのα−ケト酸にも低い反応性を示した。
(1-2) Amination reaction Using the reaction solutions having the compositions shown in Table 7, the reactivity of the 6 types of substrates in the amination reaction was examined. All substrates were adjusted to a final concentration of 10 mM and the reaction was performed at 50 ° C.
I went there. The results are shown in Table-8. This enzyme showed high substrate specificity for α-ketoglutarate, but showed low reactivity for α-keto acids such as α-ketocaproic acid.

【0034】表−7 基質特異性 測定用反応液組成 ・200 μmol リン酸緩衝液(pH7.8) ・酵素 ・10 μmol 基質 ・200 μmol NH4 Cl・0.2 μmol NADPH 最終反応液量 1.0 ml Table 7 Composition of reaction solution for measuring substrate specificity -200 μmol phosphate buffer (pH 7.8) -Enzyme-10 μmol substrate-200 μmol NH 4 Cl -0.2 μmol NADPH final reaction volume 1.0 ml

【0035】 [0035]

【0036】至適pH 表−1に示す組成を有する反応液を用い、リン酸緩衝液
のpHを変化させ、本酵素のL−グルタミン酸に対する
酵素活性を測定した結果、至適pHはpH7.8であっ
た。 安定pH 80℃、20分間の処理ではpH 7.0〜11.0の範囲で安定で
あり、失活が認められない。
Optimum pH Using a reaction solution having the composition shown in Table 1, the pH of the phosphate buffer was changed and the enzyme activity of this enzyme on L-glutamic acid was measured. As a result, the optimum pH was pH 7.8. Met. Stable at 80 ° C for 20 minutes, it is stable in the range of pH 7.0 to 11.0, and no deactivation is observed.

【0037】作用範囲の適温 酵素活性に対する温度の影響をみると、温度上昇ととも
に活性が増加し、90℃〜95℃で最大活性を示す。それよ
り高温では活性低下がみられる。 熱安定性 10分間の熱処理では95℃までは熱変性を受けなかった。
結果を図1に示す。また、95℃では30分まで安定であっ
た。結果を図2に示す。
Optimal temperature in the range of action As for the influence of temperature on the enzyme activity, the activity increases with increasing temperature and shows the maximum activity at 90 ° C to 95 ° C. At higher temperatures, the activity decreases. Thermal stability 10 minutes heat treatment did not undergo thermal denaturation up to 95 ° C.
The results are shown in Fig. 1. It was stable at 95 ℃ for up to 30 minutes. The results are shown in Figure 2.

【0038】阻害剤 表1に示す組成を有する反応液に、阻害剤を添加して活
性を測定することにより、本酵素反応への影響を調べた
(表−9)。L−グルタミン酸の脱アミノ化反応の活性
測定条件において阻害剤無しのときの活性を 100%とし
て相対活性を求めた。本酵素を37℃、60分間熱処理した
後の残存活性を測定した。本酵素反応は、塩化第二水銀
(1mM)で完全に阻害を受けた。また、他の金属や金
属キレート剤、ヌクレオチド類はほとんど影響しなかっ
た。
Inhibitor The effect on the enzyme reaction was examined by adding an inhibitor to the reaction solution having the composition shown in Table 1 and measuring the activity (Table 9). The relative activity was determined by setting the activity in the absence of an inhibitor to 100% under the activity measurement conditions for the deamination reaction of L-glutamic acid. This enzyme was heat-treated at 37 ° C. for 60 minutes, and the residual activity was measured. This enzymatic reaction was completely inhibited by mercuric chloride (1 mM). Also, other metals, metal chelating agents, and nucleotides had almost no effect.

【0039】 [0039]

【0040】〔実施例2〕 グルタミン酸の定量 実施例1にて得られた精製酵素を用い、グルタミン酸の
定量を行った。 (原理)式(II):
Example 2 Determination of Glutamic Acid The purified enzyme obtained in Example 1 was used to determine the amount of glutamic acid. (Principle) Formula (II):

【0041】[0041]

【化2】 [Chemical 2]

【0042】に示すように、グルタミン酸はグルタミン
酸脱水素酵素(GLDH)反応によりNADPHを生成
する。このNADPHはメルドラブルー(Meldola blu
e) の共存下でINT(ヨウ素ニトロテトラゾリウムク
ロライド)を還元し、492 nm付近に吸収を示すホルマ
ザンを形成する。このホルマザンの分子吸光係数を用い
てグルタミン酸量を算出することができる。
As shown in, glutamic acid produces NADPH by the glutamate dehydrogenase (GLDH) reaction. This NADPH is Meldola blue
INT (iodine nitrotetrazolium chloride) is reduced in the coexistence of e) to form formazan showing absorption around 492 nm. The amount of glutamic acid can be calculated using the molecular extinction coefficient of this formazan.

【0043】上記成分を含む溶液3.15mlを攪拌した
後、492 nmの吸光度(E1)を測定した。この溶液に
0.3〜1.0 Uを含む0.05mlのGLDHを加え10〜20分
間反応させた後吸光度(E2)を測定した。またグルタ
ミン酸標準液の代わりに蒸留水を加えたものをブランク
として、ブランクのE1,E2を求めた。次式: △E=(E2−E1)標準液−(E2−E1)ブランク で求めた値△Eがグルタミン酸量に相当する吸光度の増
加であり、この条件下でのホルマザンの分子吸光係数
(ε=19.0〜20.0cm2 /μmol)を用い、次式に従
ってグルタミン酸量を算出した。
After stirring 3.15 ml of the solution containing the above components, the absorbance (E1) at 492 nm was measured. In this solution
0.05 ml of GLDH containing 0.3 to 1.0 U was added and reacted for 10 to 20 minutes, and then the absorbance (E2) was measured. Further, blanks E1 and E2 were obtained by using a blank to which distilled water was added instead of the glutamic acid standard solution. The following formula: ΔE = (E2-E1) standard solution- (E2-E1) blank The value ΔE is the increase in absorbance corresponding to the amount of glutamic acid, and the molecular extinction coefficient (ε) of formazan under this condition. = 19.0 to 20.0 cm 2 / μmol) was used to calculate the amount of glutamic acid according to the following formula.

【0044】[0044]

【数1】 [Equation 1]

【0045】その結果、図3に示すようにグルタミン酸
の標準液を用いた検量線は原点を通る直線が得られ、グ
ルタミン酸が正確に定量できることが明らかである。
As a result, as shown in FIG. 3, the calibration curve using the standard solution of glutamic acid gives a straight line passing through the origin, and it is clear that glutamic acid can be quantified accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】精製酵素の熱安定性(温度と相対活性の関係)
を示す図である。
Figure 1: Thermostability of purified enzyme (relationship between temperature and relative activity)
FIG.

【図2】精製酵素の熱安定性(反応時間と相対活性の関
係)を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the thermostability of purified enzyme (relationship between reaction time and relative activity).

【図3】グルタミン酸の標準液を用いた検量線を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a calibration curve using a glutamic acid standard solution.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 その作用適温が90℃付近である耐熱性グ
ルタミン酸脱水素酵素。
1. A thermostable glutamate dehydrogenase having a suitable temperature of action of about 90 ° C.
【請求項2】 サーモコッカス属に属する請求項1記載
の耐熱性グルタミン酸脱水素酵素を産生する能力を有す
る微生物を培地に培養し、培養物から前記耐熱性グルタ
ミン酸脱水素酵素を採取することを特徴とする耐熱性グ
ルタミン酸脱水素酵素の製造方法。
2. A microorganism belonging to the genus Thermococcus having the ability to produce a thermostable glutamate dehydrogenase according to claim 1, is cultured in a medium, and the thermostable glutamate dehydrogenase is collected from the culture. And a method for producing a thermostable glutamate dehydrogenase.
【請求項3】 サーモコッカス属に属する微生物がサー
モコッカス・リトラリス(Thermococcus litoralis)で
ある請求項2記載の耐熱性グルタミン酸脱水素酵素の製
造方法。
3. The method for producing a thermostable glutamate dehydrogenase according to claim 2, wherein the microorganism belonging to the genus Thermococcus is Thermococcus litoralis.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6162626A (en) * 1998-07-31 2000-12-19 Oriental Yeast Co., Ltd. Thermostable glutamate dehydrogenase and process for producing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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