JPH088866B2 - Phospholipase D and method for producing the same - Google Patents

Phospholipase D and method for producing the same

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JPH088866B2
JPH088866B2 JP62052990A JP5299087A JPH088866B2 JP H088866 B2 JPH088866 B2 JP H088866B2 JP 62052990 A JP62052990 A JP 62052990A JP 5299087 A JP5299087 A JP 5299087A JP H088866 B2 JPH088866 B2 JP H088866B2
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phospholipase
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phosphatidyl group
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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、水中および各種有機溶媒中でホスファチジ
ル基転移活性を有し、かつすぐれた熱安定性を有するホ
スホリパーゼDおよびその製造法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to phospholipase D having phosphatidyl group transfer activity in water and various organic solvents and having excellent thermal stability, and a method for producing the same.

ホスホリパーゼD(特に後記ホスファチジル基転移触
媒能を有するもの)は、大豆や卵黄に含まれているホス
ファチジルコリンやホスファチジルエタノールアミンな
どのリン脂質と各種アルコールから乳化剤、分散剤、農
薬、医薬、工業用試薬等に有用な、リン脂質誘導体を製
造するのに使われる。
Phospholipase D (particularly having the phosphatidyl group transfer catalytic activity described later) is a phospholipid such as phosphatidylcholine or phosphatidylethanolamine contained in soybean or egg yolk and various alcohols as an emulsifier, dispersant, agricultural chemical, pharmaceutical, industrial reagent, etc. Used to produce a phospholipid derivative useful in

従来の技術 ホスホリパーゼD(EC3.1.4.4)は、リン脂質のホス
ファチジル基と塩基との間のエステル結合を加水分解し
てホスファチジン酸および塩基を遊離させる酵素である
が、その起源によっては、グリセロール、エタノール等
のアルコール性水酸基を有する化合物の共存下でグリセ
ロリン脂質のホスファチジル基と塩基との間のエステル
結合を加水分解すると同時にホスファチジル基と上記ア
ルコール性水酸基を有する化合物とより新たなエステル
を生成する反応(ホスファチジル基転移反応)を生起さ
せる。
BACKGROUND ART Phospholipase D (EC3.1.4.4) is an enzyme that hydrolyzes an ester bond between a phosphatidyl group of a phospholipid and a base to release phosphatidic acid and a base. , Hydrolyzes the ester bond between the phosphatidyl group of glycerophospholipid and the base in the coexistence of a compound having an alcoholic hydroxyl group such as ethanol, and simultaneously forms a new ester with a compound having a phosphatidyl group and the above alcoholic hydroxyl group. A reaction (phosphatidyl group transfer reaction) occurs.

この酵素は、キャベツ、ニンジン等の植物体その他の
植物界に広く存在することが早くから知られており、こ
の酵素を含有する植物体から抽出する方法により製造す
るのが普通であったが、最近では、ストレプトミセス
属、ミクロモノスポラ属、ノルカディオプシス属、アク
チノマデューラ属、ノカルディア属等の微生物を用いて
発酵法により製造する方法が提案され、一部実施されて
いる(特公昭52−39918号,特公昭58−52633号,特開昭
58−63388号,特開昭58−67183号,特開昭60−164483
号)。
It has been known for a long time that this enzyme is widely present in plants such as cabbage and carrot, and other plant kingdoms, and it was usual to produce it by a method of extracting from plants containing this enzyme. In, a method of producing by fermentation using a microorganism such as Streptomyces, Micromonospora, Norcadiopsis, Actinomadura, Nocardia, etc. has been proposed and partially implemented (Japanese Patent Publication No. -39918, Japanese Patent Publication No. 58-52633, Japanese Patent Laid-Open No.
58-63388, JP-A-58-67183, JP-A-60-164483
issue).

しかしながら、これら従来の製造法により得られるホ
スホリパーゼDは、ホスファチジル基転移活性を有する
ものに関する限り、至適条件下における熱安定性が悪
く、そのため転移反応を高温で能率よく行わせることが
できないという問題があった。
However, the phospholipase D obtained by these conventional production methods has poor thermal stability under optimum conditions as long as it has phosphatidyl group transfer activity, and therefore the transfer reaction cannot be efficiently performed at high temperature. was there.

また、上記従来の微生物利用製造法は、上述のように
熱安定性のよい酵素を与えないだけでなく、培養液当り
の酵素生産性が悪く、したがって製品が高価なものにな
るという問題があった。さらに、一部の製法において使
われる微生物には病原性が指摘されており、食品用乳化
剤の製造に使用するには安全性の点で問題があった。
Further, the above-mentioned conventional method utilizing microorganisms not only does not give an enzyme having good heat stability as described above, but also has a problem that the productivity of the enzyme per culture solution is poor and thus the product becomes expensive. It was Further, it has been pointed out that the microorganisms used in some of the production methods are pathogenic, and there is a problem in terms of safety when used in the production of food-grade emulsifiers.

発明が解決しようとする問題点 本発明は、ホスファチジル基転移活性を有する従来の
ホスホリパーゼDが上述のような欠点を持ち、その製造
法もまた改良の余地あるものであったことに鑑み、高度
の熱安定性およびホスファチジル基転移活性を示すホス
ホリパーゼDとその効率よい製造法を提供しようとする
ものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention In view of the fact that the conventional phospholipase D having a phosphatidyl group transfer activity has the above-mentioned drawbacks and the production method thereof also has room for improvement, An object of the present invention is to provide phospholipase D exhibiting thermostability and phosphatidyl group transfer activity and an efficient production method thereof.

問題点を解決するための手段 本発明者らは、ホスファチジル基転移活性を示すホス
ホリパーゼDを生産する能力を多数の微生物について探
索し、さらに、選抜されたホスホリパーゼD高能率生産
菌について、特に熱安定性のよい酵素を生産する菌株を
探索する実験を繰返した。その結果、東京都多摩地区で
採取した土壌から分離された新菌株・ストレプトミセス
・プルニカラー(Streptomyces prunicolor)SK−02−8
1がすぐれた性能を有することを知り、本発明を完成す
るに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors searched for the ability of producing phospholipase D exhibiting phosphatidyl group transfer activity in a large number of microorganisms, and further, for selected phospholipase D high-efficiency producing bacteria, particularly thermostable. The experiment for searching for a strain producing an enzyme with good properties was repeated. As a result, a new strain, Streptomyces prunicolor SK-02-8, was isolated from soil collected in the Tama area of Tokyo.
Knowing that 1 has excellent performance, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は上記ストレプトミセス・プルニカ
ラーSK−02−81株を用いるホスホリパーゼDの製造法、
およびそれにより得られる高耐熱性ホスホリパーゼDを
提供するものである。
That is, the present invention provides a method for producing phospholipase D using the above Streptomyces purnicolor SK-02-81 strain,
And a highly thermostable phospholipase D obtained thereby.

本発明の製法において使われるストレプトミセス・プ
ルニカラーSK−02−81株は、次のような菌学的性質を有
する。
The Streptomyces purnicolor SK-02-81 strain used in the production method of the present invention has the following mycological properties.

形態的特徴 気菌糸:直線状が主であり、僅かに屈曲している。時に
ネストまたはスクレロチウム様のものが認められる。幅
0.4〜6μm。
Morphological characteristics Aerial mycelium: Mainly linear, slightly bent. Occasionally nest or sclerothium-like stuff is seen. width
0.4-6 μm.

胞子:大きさ0.4〜0.6μm×1.1〜1.3μmの短円筒形。
表面は平滑。
Spores: A short cylinder with a size of 0.4 to 0.6 μm x 1.1 to 1.3 μm.
The surface is smooth.

基生菌糸:多少波状で、短軸分岐している。菌糸の分断
および胞子の着生はない。
Basal hyphae: somewhat wavy, short-axis branching. There is no hyphal fragmentation and spore settlement.

鞭毛胞子および胞子嚢:形成しない。Flagella spores and sporangia: do not form.

諸種の培地上での生育状態:次表のとおり(但し28℃、
2週間後の結果。色の表示はJIS Z8721準拠標準色票に
よる色の分類に従っている。)。
Growth conditions on various media: As shown in the table below (however, 28 ℃,
Results after 2 weeks. The colors are displayed according to the JIS Z8721 standard color chart. ).

細胞壁のアミノ酸組成および糖組成 meso−ジアミノピメリン酸 − LL−ジアミノピメリン酸 + グリシン + グルタミン酸 + アラニン + アラビノース − ガラクトース − ガラクトサミン − グルコサミン + 以上より、SK−02−81株の細胞壁はI型である。 Amino Acid Composition and Sugar Composition of Cell Wall meso-diaminopimelic acid-LL-diaminopimelic acid + glycine + glutamic acid + alanine + arabinose-galactose-galactosamine-glucosamine + From the above, the cell wall of the SK-02-81 strain is type I.

生理的性質 a.生育温度範囲:20〜40℃ b.至適生育温度:28〜35℃ c.至適pH:6〜7 d.ゼラチンの液化:なし e.スターチの加水分解:あり f.脱脂牛乳の凝固、ペプトン化:なし g.メラノイド色素の産生:なし h.炭素源の利用性(30℃,16日培養): L−アラビノース + D−キシロース + D−グルコース + D−フラクトース + D−マニトール + シュークロース + イノシトール + L−ラムノース + ラフィノース + i.GC含量:70.4% (「放線菌の同定実験法」日本放線菌研究会,151〜160
頁の方法による) この菌株がストレプトミセス・プルニカラーであるこ
とは、上述の菌学的性質を、Bergey's Manual第8版,
第807〜808頁、およびCooperative Description of Typ
e Culture of Streptomyces IV Species,Descriptions
from the Second,Third and Fourth Studies by Elwoo
d,B.Shirling and Gottlieb,第468〜469頁の各記載と照
合することにより確認された。
Physiological properties a. Growth temperature range: 20-40 ℃ b. Optimum growth temperature: 28-35 ℃ c. Optimum pH: 6-7 d. Gelatin liquefaction: None e. Starch hydrolysis: Yes f. Coagulation of skim milk, peptone formation: None g. Production of melanoid pigment: None h. Utilization of carbon source (30 ° C, 16-day culture): L-arabinose + D-xylose + D-glucose + D-fructose + D -Manitol + sucrose + inositol + L-rhamnose + raffinose + i.GC content: 70.4% ("Experimental method for identifying actinomycetes", Japanese Society for Actinomyces, 151-160
According to the method of page) This strain is Streptomyces purnicolor, the above-mentioned mycological properties are explained by Bergey's Manual 8th edition,
Pages 807-808, and Cooperative Description of Typ
e Culture of Streptomyces IV Species, Descriptions
from the Second, Third and Fourth Studies by Elwoo
d, B. Shirling and Gottlieb, pp. 468-469.

ストレプトミセス・プルニカラーSK−02−81は、工業
技術院微生物工業技術研究所に寄託されており、その寄
託番号は、微工研菌寄第9225号である。
Streptomyces purnicolor SK-02-81 has been deposited at the Institute of Microbial Science and Technology of the Agency of Industrial Science and Technology, and the deposit number is Microbiology Research Institute No. 9225.

本発明のホスホリパーゼDを製造するための、上記ス
トレプトミセス・プルニカラーSK−02−81の培養は、放
線菌一般の培養に通常採用される方法に従って行うこと
ができる。すなわち、培地には炭素源としてブドウ糖、
果糖、ショ糖、乳糖、糖蜜、デンプン、デキストリン、
グリセリン等を単独で、または組合せて、適宜用いるこ
とができ、脂肪酸、油脂、レシチン、アルコール類など
を用いることもできる。また窒素源としては、硫酸アン
モニウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、尿
素、硝酸ナトリウム、ペプトン、肉エキス、酵母エキ
ス、コーンスチープリカー、カザミノ酸、脱脂大豆粉、
大豆蛋白、デスチラーズソリュブルなどを用いることが
できる。培地には、ほかに食塩、塩化カリウム、リン酸
塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、カリウム塩、鉄
塩、マンガン塩、各種ビタミン、その他、菌の生育やホ
スホリパーゼDの生産促進に有効な物質を適宜添加する
ことができる。好ましい培地pHは5〜9、特に好ましく
は6〜7である。培養法としては深部培養法が好ましい
が、固体培養法を採用することもできる。培養は約20〜
40℃で行うことができるが、好ましい培養温度は25〜35
℃である。好ましい培養期間は温度、pH、培地によって
異なるが、通常1〜6日程度であり、目的物であるホス
ホリパーゼDの生産が最大に達した頃に培養を停止す
る。
Cultivation of the above-mentioned Streptomyces purnicolor SK-02-81 for producing the phospholipase D of the present invention can be carried out according to a method usually adopted in general culturing of actinomycetes. That is, glucose as a carbon source in the medium,
Fructose, sucrose, lactose, molasses, starch, dextrin,
Glycerin and the like can be appropriately used alone or in combination, and fatty acids, oils and fats, lecithin, alcohols and the like can also be used. Further, as the nitrogen source, ammonium sulfate, ammonium sulfate, ammonium chloride, urea, sodium nitrate, peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, casamino acid, defatted soybean powder,
Soy protein, Destilers solubles, etc. can be used. In addition to sodium chloride, potassium chloride, phosphate, magnesium salt, calcium salt, potassium salt, iron salt, manganese salt, various vitamins, other substances effective for the growth of bacteria and the promotion of phospholipase D production are appropriately added to the medium. It can be added. The preferred medium pH is 5-9, particularly preferably 6-7. As a culturing method, a submerged culturing method is preferable, but a solid culturing method can also be adopted. Culture is about 20 ~
It can be carried out at 40 ° C, but a preferable culture temperature is 25-35.
° C. The preferable culturing period varies depending on the temperature, pH and medium, but it is usually about 1 to 6 days, and the culturing is stopped when the production of the desired product, phospholipase D, reaches a maximum.

培養終了後、培養液から菌体をろ別し、ろ液からホス
ホリパーゼDを採取する。ホスホリパーゼDの採取に特
に困難はなく、各種酵素の分離精製に通常採用される方
法を適宜組合せて行うことができる。たとえば、限外ろ
過、減圧濃縮、塩析、有機溶媒沈殿、透析、ゲルろ過、
吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィ
ー、等電点電気泳動法、凍結乾燥等の方法を、後述する
本発明のホスホリパーゼDの理化学的性質を考慮した条
件で採用すればよい。
After the culture is completed, the bacterial cells are filtered from the culture solution, and phospholipase D is collected from the filtrate. There is no particular difficulty in collecting phospholipase D, and it is possible to appropriately combine the methods usually used for separating and purifying various enzymes. For example, ultrafiltration, vacuum concentration, salting out, organic solvent precipitation, dialysis, gel filtration,
A method such as adsorption chromatography, ion exchange chromatography, isoelectric focusing, lyophilization or the like may be adopted under the conditions considering the physicochemical properties of the phospholipase D of the present invention described later.

ストレプトミセス・プルニカラーSK−02−81が生産す
る本発明のホスホリパーゼDは、次のような理化学的性
質を有するものである。
The phospholipase D of the present invention produced by Streptomyces purnicolor SK-02-81 has the following physicochemical properties.

(イ)作用 リン脂質のホスファチジル基と塩基との間のエステ
ル結合を加水分解し、ホスファチジン酸および塩基を遊
離させる。
(A) Action Hydrolyzes the ester bond between the phosphatidyl group of the phospholipid and the base to release phosphatidic acid and the base.

グリセロール、エタノール等のアルコール性水酸基
を有する化合物の共存下、グリセロリン脂質のホスファ
チジル基と塩基との間のエステル結合を加水分解すると
同時にホスファチジル基と上記アルコール性水酸基を有
する化合物とより新たなエステルを生成するホスファチ
ジル基転移反応を生じさせる。
In the coexistence of a compound having an alcoholic hydroxyl group such as glycerol or ethanol, the ester bond between the phosphatidyl group of glycerophospholipid and the base is hydrolyzed, and at the same time, a new ester is formed with the compound having a phosphatidyl group and the alcoholic hydroxyl group. To cause a phosphatidyl group transfer reaction.

(ロ)基質特異性 ホスファチジルコリンに対する加水分解活性を100
とした場合の相対活性は、リゾホスファチジルコリンに
対して1.5、スフィンゴミエリンに対して0.1である。
(B) Substrate specificity Hydrolyzing activity against phosphatidylcholine is 100
Relative activity is 1.5 for lysophosphatidylcholine and 0.1 for sphingomyelin.

ホスファチジルコリンに対するKm値は0.9mMであ
る。
The Km value for phosphatidylcholine is 0.9 mM.

(ハ)至適pH:約6.0 (加水分解反応およびホスファチジル基転位反応に共
通) (ニ)至適温度:50〜55℃ (加水分解反応およびホスファチジル基転位反応に共
通) (ホ)pH安定性:pH5〜8で安定 (ヘ)熱安定性 pH5または6において50℃3カ月間の加熱または55℃1
00時間の加熱で全く失活しない。
(C) Optimum pH: about 6.0 (common to hydrolysis reaction and phosphatidyl group rearrangement reaction) (d) Optimum temperature: 50 to 55 ° C (common to hydrolysis reaction and phosphatidyl group rearrangement reaction) (e) pH stability : Stable at pH 5 to 8 (f) Thermal stability At pH 5 or 6, heating at 50 ° C for 3 months or 55 ° C 1
It is not deactivated at all after heating for 00 hours.

(ト)金属イオンによる影響 濃度10mMの金属イオンを存在させた場合、加水分解活
性は金属イオンがMn2+のとき30%阻害されるが、Ca2+
Ni2+、Mg2+、Ba2+、Zn2+、Co2+のときは阻害されない。
(G) Effect of metal ions When a metal ion with a concentration of 10 mM is present, the hydrolysis activity is inhibited by 30% when the metal ion is Mn 2+ , but Ca 2+ ,
It is not inhibited when Ni 2+ , Mg 2+ , Ba 2+ , Zn 2+ and Co 2+ .

(チ)各種阻害剤の影響 モノヨード酢酸により46%阻害されるが、ジイソプロ
ピルフルオロホスフェート、N−エチルマレイミド、シ
アン化カリウム、p−クロロマーキュリーベンゾエー
ト、o−フェナンスロリン、2−メルカプトエタノー
ル、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウムでは影響され
ない。
(H) Effects of various inhibitors Although it is inhibited by 46% by monoiodoacetic acid, diisopropylfluorophosphate, N-ethylmaleimide, potassium cyanide, p-chloromercury benzoate, o-phenanthroline, 2-mercaptoethanol, ethylenediaminetetraacetic acid diacetate. Not affected by sodium.

(リ)分子量 5.2万(SDS−PAGE法による)。(I) Molecular weight 52,000 (by SDS-PAGE method).

なお、ホスホリパーゼDの酵素活性は、基質であるリ
ン脂質に作用してリン酸と塩基との間のエステル結合を
分解したときに生じる塩基を定量することにより求め
る。この明細書に記載した酵素活性は、ホスファチジル
コリンを基質として用いる下記の方法により測定された
ものであって、1分間に1μモルのコリンを遊離する酵
素活性を1ユニットとしている。
The enzyme activity of phospholipase D is determined by quantifying the base produced when the ester bond between phosphate and base is decomposed by acting on the substrate phospholipid. The enzyme activity described in this specification is measured by the following method using phosphatidylcholine as a substrate, and the enzyme activity of releasing 1 μmol of choline per minute is defined as 1 unit.

ホスファチジルコリン分解活性測定法:0.8%のホスフ
ァチジルコリンと0.6%のトリトンX100を含むイソプロ
パノール溶液50μl、および0.1%のトリトンX100を含
む0.1Mクエン酸ナトリウム緩衝液(pH6)900μlを混合
し、これに酵素液50μlを加え、50℃で10分間反応させ
る。その後、直ちに100℃で2分間煮沸し、反応を完全
に停止させる。次に、コリン測定用試薬(コリンオキシ
ダーゼ325ユニット、パーオキシダーゼ500ユニット、塩
化カルシウム123mg、トリトンX100 250mg、4−アミノ
アンチピリン50mg、フェノール78mgをpH8.0のトリス塩
酸緩衝液250mlに溶かしたもの)1mlに上記酵素反応の反
応液50μlを添加し、37℃で10分間反応させた後、あら
かじめ熱失活させた酵素液を用いて同様に反応させたも
のを対照液にして、500nmの吸光度を測定する。
Phosphatidylcholine-degrading activity assay method: 50 μl of isopropanol solution containing 0.8% phosphatidylcholine and 0.6% Triton X100, and 900 μl of 0.1M sodium citrate buffer (pH 6) containing 0.1% Triton X100 were mixed, and the enzyme solution was 50 μl. Is added and reacted at 50 ° C for 10 minutes. Then, immediately boil at 100 ° C. for 2 minutes to completely stop the reaction. Next, 1 ml of choline measuring reagent (325 units of choline oxidase, 500 units of peroxidase, 123 mg of calcium chloride, 250 mg of Triton X100, 50 mg of 4-aminoantipyrine, 78 mg of phenol dissolved in 250 ml of pH 8.0 Tris-HCl buffer) 50 μl of the reaction solution of the above enzyme reaction was added to the above, reacted at 37 ° C. for 10 minutes, and then reacted in the same manner with the enzyme solution that had been heat inactivated in advance, and the absorbance was measured at 500 nm as a control solution. To do.

実 施 例 以下、実施例を示して本発明を説明する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

実施例 1 培地として、可溶性デンプン4%、大豆粉5%、リン
酸一カリウム0.1%、リン酸二カリウム0.2%、塩化ナト
リウム0.3%、硫酸マグネシウム0.05%、およびアデカ
ノールLG294を0.2%含むpH7.0のものを用意し、その100
mlを500ml容の坂口フラスコに入れ、蒸気滅菌後、スト
レプトミセス・プルニカラーSK−02−81の前培養液5ml
を植菌し、28℃で3日間、120spmで振とう培養した。
Example 1 As a medium, pH 7.0 containing soluble starch 4%, soybean flour 5%, monopotassium phosphate 0.1%, dipotassium phosphate 0.2%, sodium chloride 0.3%, magnesium sulfate 0.05%, and adecanol LG294 0.2%. Prepare the one, 100
ml in a 500 ml Sakaguchi flask, and after steam sterilization, 5 ml of pre-cultured solution of Streptomyces purnicolor SK-02-81
Was inoculated and cultured at 28 ° C. for 3 days with shaking at 120 spm.

培養終了後、菌体をろ別し、酵素活性が75.5ユニット
/mlの培養ろ液100mlを得た。
After culturing, the bacterial cells were filtered off and the enzyme activity was 75.5 units.
100 ml of culture filtrate of / ml was obtained.

次いで上記ろ液に硫酸アンモニウム96gを攪拌しなが
ら徐々に加え、生成した沈殿を遠心分離により集め、減
圧下に乾燥して、淡褐色のホスホリパーゼD(880mg,53
00ユニットを得た。培養ろ液からのホスホリパーゼDの
活性回収率は70%であった。
Next, 96 g of ammonium sulfate was gradually added to the above filtrate with stirring, and the formed precipitate was collected by centrifugation and dried under reduced pressure to give a pale brown phospholipase D (880 mg, 53
I got 00 units. The recovery rate of phospholipase D activity from the culture filtrate was 70%.

実施例 2 実施例1で用いた培地と同じ培地20を30のジャー
ファーメンターに入れ、120℃で15分間蒸気滅菌した
後、ストレプトミセス・プルニカラーSK−02−81の前培
養液1を植菌し、28℃で40時間培養した。
Example 2 The same medium 20 as that used in Example 1 was placed in 30 jar fermenters and steam sterilized at 120 ° C. for 15 minutes, and then the preculture liquid 1 of Streptomyces purnicolor SK-02-81 was inoculated. And cultured at 28 ° C for 40 hours.

培養終了後、菌体等の固形物を遠心分離により除去
し、酵素活性が80.0ユニット/mlの上清液18を得た。
After completion of the culture, solids such as bacterial cells were removed by centrifugation to obtain a supernatant 18 having an enzyme activity of 80.0 units / ml.

次いで上記上清液を4℃に冷却し、限外ろ過膜・AIL
−1010(旭化成株式会社製品)を用いて限外ろ過を行
い、濃縮液1.8を得た。濃縮液に対して40〜60%飽和
の硫安塩析を行い、生成した沈殿を50mMトリス塩酸緩衝
液(pH7.0)に溶解し、同緩衝液に対して透析した。そ
の後、同じ緩衝液で平衡化したDEAE−セファロースCL−
6Bのカラムに通し、不純物である蛋白質および色素を吸
着させた。溶出したホスホリパーゼD画分は同じ緩衝液
に対して透析したのち、4.8mMのクエン酸緩衝液(pH5.
4)で平衡化したCM−セファロースCL−6Bのカラムに通
して活性を吸着させ、食塩濃度勾配法(0〜0.2M)によ
り活性区分を溶出分離し、凍結乾燥して、白色のホスホ
リパーゼD 130mgを得た。
Then, the above supernatant was cooled to 4 ° C, and the ultrafiltration membrane / AIL
Ultrafiltration was performed using -1010 (a product of Asahi Kasei Corporation) to obtain a concentrated liquid 1.8. Ammonium sulfate salting out at 40-60% saturation was performed on the concentrated solution, and the resulting precipitate was dissolved in 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0) and dialyzed against the same buffer. Then, DEAE-Sepharose CL- equilibrated with the same buffer solution.
It was passed through a 6B column to adsorb protein and dye as impurities. The eluted phospholipase D fraction was dialyzed against the same buffer and then 4.8 mM citrate buffer (pH 5.
The activity was adsorbed by passing it through a column of CM-Sepharose CL-6B equilibrated in 4), the active fraction was eluted and separated by a salt concentration gradient method (0 to 0.2 M), and freeze-dried to give 130 mg of white phospholipase D. Got

上記精製工程におけるホスホリパーゼDの活性回収率
は約30%、得られた精製品の比活性は3300ユニット/mg
蛋白であった。
The activity recovery of phospholipase D in the above purification step was about 30%, and the specific activity of the obtained purified product was 3300 units / mg.
It was protein.

次に、精製品について下記のような理化学的性質の試
験を行なった。
Next, the purified product was tested for physicochemical properties as described below.

至適pH ホスファチジルコリン分解活性:前述の酵素活性測定
法における緩衝液を他の種々のpHの緩衝液にかえて酵素
活性を測定することにより、本酵素のホスファチジルコ
リン分解活性のpH依存性を調べた。その結果は第1図の
とおりであって、至適pHは6.0付近にある。
Optimum pH Phosphatidylcholine-degrading activity: The pH dependence of the phosphatidylcholine-degrading activity of this enzyme was investigated by changing the buffer solution used in the above-mentioned enzyme activity measuring method to other buffer solutions having various pH values and measuring the enzyme activity. The results are shown in Fig. 1, and the optimum pH is around 6.0.

ホスファチジル基転移活性:ホスホリパーゼDの存在
下、ホスファチジルコリンとグリセリンからホスファチ
ジルグリセロールを生成する反応の初速度を種々のpHで
測定した。その結果は第2図のとおりであって、有機溶
媒系、水系、いずれにおいても、至適pHは6〜7であ
る。[反応初速度測定法:有機溶媒(酢酸エチル)系の
場合は、10%のホスファチジルコリンを含有するイソプ
ロパノール溶液25μl、グリセリン50μl、緩衝液50μ
l、酢酸エチル400μl、酵素液数μlを混合し、50℃
で30分間反応させる。反応終了後、反応液のpHを希塩酸
で2以下に調整して全リン脂質を酢酸エチル層に移し、
同層中のホスファチジルグリセロールをイアトロスキャ
ンにて分析して反応初速度を求める。水系の場合は、10
%のホスファチジルコリンを含有するイソプロパノール
溶液25μl、グリセリン50μl、緩衝液400μl、0.1M
塩化カルシウム水溶液50μl、酵素液数μlを混合し、
50℃で30分間反応させる。反応終了後、反応液pHを希塩
酸で2以下に調整し、ヘキサン/エーテル/イソプロパ
ノール(1/1/0.5)混合溶媒を加えて全リン脂質を抽出
した後、有機溶媒層中のホスファチジルグリセロールを
イアトロスキャンにて分析し、反応初速度を求める。] 至適温度 前述のホスファチジルコリン分割活性測定法における
酵素反応の温度を種々変更して酵素活性を測定すること
により、本酵素の活性の温度依存性を調べた。その結果
は第3図のとおりであって、至適温度は50〜55℃付近に
ある。
Phosphatidyl group transfer activity: In the presence of phospholipase D, the initial rate of the reaction for producing phosphatidylglycerol from phosphatidylcholine and glycerin was measured at various pHs. The results are shown in FIG. 2, and the optimum pH is 6 to 7 in both organic solvent system and aqueous system. [Initial reaction rate measurement method: In the case of organic solvent (ethyl acetate) system, 25 μl of isopropanol solution containing 10% phosphatidylcholine, 50 μl of glycerin, 50 μl of buffer solution.
l, 400 μl of ethyl acetate and several μl of enzyme solution are mixed, and the temperature is 50 ° C.
Let react for 30 minutes. After completion of the reaction, adjust the pH of the reaction solution to 2 or less with dilute hydrochloric acid, and transfer all phospholipids to the ethyl acetate layer,
The phosphatidylglycerol in the same layer is analyzed by an iatroscan to determine the initial reaction rate. 10 for water
% Phosphatidylcholine in isopropanol 25 μl, glycerin 50 μl, buffer 400 μl, 0.1M
Mix 50 μl of calcium chloride aqueous solution and several μl of enzyme solution,
Incubate at 50 ° C for 30 minutes. After the reaction was completed, adjust the pH of the reaction solution to 2 or less with dilute hydrochloric acid, add a hexane / ether / isopropanol (1/1 / 0.5) mixed solvent to extract all phospholipids, and then remove the phosphatidylglycerol in the organic solvent layer. Analyze by Toroscan to obtain the initial reaction rate. Optimum temperature The temperature dependence of the activity of the present enzyme was examined by measuring the enzyme activity by changing the temperature of the enzyme reaction in the above-mentioned phosphatidylcholine splitting activity measuring method. The results are shown in Fig. 3, and the optimum temperature is around 50 to 55 ° C.

安定なpH トリトンX100を0.1%含有する種々のpHの緩衝液に試
料を1ユニット/mlになるように溶解し、それぞれ50℃
で1時間、または4℃で24時間、静置した。その後、酵
素活性を測定し、試験前の酵素活性と比較した。結果は
第4図(50℃保存)および第5図(4℃保存)のとおり
であって、本発明によるホスホリパーゼDが安定なpHは
約5〜8、特に安定なpHは5〜7であることがわかる。
Stable pH Dissolve the sample in buffer solutions of various pH containing 0.1% Triton X100 to 1 unit / ml, 50 ℃ each
At room temperature for 1 hour or at 4 ° C. for 24 hours. Then, the enzyme activity was measured and compared with the enzyme activity before the test. The results are shown in FIG. 4 (stored at 50 ° C.) and FIG. 5 (stored at 4 ° C.). The phospholipase D according to the present invention has a stable pH of about 5-8, particularly a stable pH of 5-7. I understand.

熱安定性 0.1Mクエン酸ナトリウム緩衝液(pH6.0)に試料を溶
解し、20〜70℃に30分間保ったのち残存する酵素活性を
測定した。その結果は第6図のとおりであって、55℃で
は全く失活せず、60℃で約5%の活性低下が認められ
た。別に、pH5または6において、この酵素の至適温度
である50℃に長期間保った場合における活性変化を調べ
たが、3か月後も100%の残存活性を示した。
The sample was dissolved in a thermostable 0.1 M sodium citrate buffer (pH 6.0) and kept at 20 to 70 ° C for 30 minutes, and the remaining enzyme activity was measured. The results are shown in FIG. 6, and at 55 ° C., inactivation was not observed at all, and at 60 ° C., a decrease in activity of about 5% was observed. Separately, the activity change of the enzyme was examined at pH 5 or 6 when it was kept at the optimum temperature of 50 ° C. for a long period of time, and 100% residual activity was shown even after 3 months.

金属イオンの影響 前述の酵素活性測定法において各種金属塩の水溶液を
用い、酵素反応系中で金属イオン濃度が1mMまたは10mM
になるようにして酵素活性を測定した。金属イオン無添
加のときの活性を100とする相対活性を、第1表に示
す。
Effect of metal ions In aqueous solution of various metal salts in the above-mentioned enzyme activity measurement method, the metal ion concentration was 1 mM or 10 mM in the enzyme reaction system.
The enzyme activity was measured as follows. Table 1 shows the relative activity when the activity when no metal ion is added is 100.

阻害剤の影響 前述の酵素活性測定法において各種阻害剤(種々の酵
素に対して阻害作用あることが知られている物質)の水
溶液を用い、酵素反応系中で阻害剤濃度が1mMになるよ
うにして酵素活性を測定した。阻害剤無添加のときに測
定される活性を100とする相対活性を、第2表に示す。
Effect of inhibitors Use an aqueous solution of various inhibitors (substances that are known to have an inhibitory effect on various enzymes) in the above-mentioned enzyme activity measurement method so that the inhibitor concentration becomes 1 mM in the enzyme reaction system. Then, the enzyme activity was measured. Table 2 shows the relative activity when the activity measured without addition of an inhibitor is 100.

第2表 阻 害 剤 相対活性 ジイソプロピルフルオロホスフェート 104 モノヨード酢酸 54 N−エチルマレイミド 111 シアン化カリウム 105 p−クロロマーキュリーベンゾエート 101 o−フェナンスロリン 111 2−メルカプトエタノール 96 エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム 112 分子量 SDS−PAGE法によって分子量を測定した。その結果か
ら推察される本酵素の分子量は、5.2万であった。
Table 2 Inhibitor relative activity Diisopropyl fluorophosphate 104 Monoiodoacetic acid 54 N-Ethylmaleimide 111 Potassium cyanide 105 p-Chlormercury benzoate 101 o-Phenanthroline 111 2-Mercaptoethanol 96 Ethylenediaminetetraacetic acid disodium 112 Molecular weight SDS-PAGE method The molecular weight was measured by. The molecular weight of this enzyme estimated from the result was 52,000.

発明の効果 本発明のホスホリパーゼDは、上述のようにその至適
反応温度である50℃において3か月以上連続使用しても
100%の残存活性を示し、この温度では事実上活性低下
を起こさないという、きわめてすぐれた熱安定性を示
す。また、金属イオンや阻害剤の影響も受け難い。した
がって、本発明のホスホリパーゼDはカビ等微生物増殖
のおそれのない約50℃またはそれ以上の温度での長期保
存ができるという特長を持つとともに、リン脂質誘導体
の製造を従来よりもはるかに高能率かつ低い酵素コスト
で容易に実施できるようにする優れたものである。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, the phospholipase D of the present invention can be continuously used for 3 months or more at its optimum reaction temperature of 50 ° C.
It shows a very good thermal stability, showing 100% residual activity and virtually no loss of activity at this temperature. It is also less susceptible to metal ions and inhibitors. Therefore, the phospholipase D of the present invention has the feature that it can be stored for a long period of time at a temperature of about 50 ° C. or higher at which there is no fear of growth of microorganisms such as mold, and the production of phospholipid derivatives is much more efficient than before. It is excellent because it can be easily performed at low enzyme cost.

また本発明の製造法によれば、上述のようにすぐれた
特性を有するホスホリパーゼDをきわめて高い生産性を
もって製造することができる。すなわち、従来報告され
ているホスホリパーゼD生産菌株の培地1ml当りの酵素
生産量は、ストレプトミセス・クロモフスカスが0.5ユ
ニット(J.Biochem.,85巻,79頁,1979年)、ミクロモノ
スポラ・チャルセアが0.13ユニット(特公昭58−52633
号)、ノカルディオプシスspが0.54ユニット(特開昭58
−63388号)、アクチノマデューラspが1.7ユニット(特
開昭58−67183号)、ノカルディアspが0.17ユニット
(特開昭60−164483号)といった低水準のものであるか
ら、80ユニット/mlもの高力価産生菌を使用する本発明
の製造法によれば、ホスホリパーゼDの製造能率の飛躍
的な向上が可能になる。
Moreover, according to the production method of the present invention, phospholipase D having excellent properties as described above can be produced with extremely high productivity. That is, the enzyme production amount per 1 ml of the medium of the phospholipase D-producing strain that has been reported so far is 0.5 unit for Streptomyces chromofuscus (J. Biochem., 85, 79, 1979), and Micromonospora charlesea. 0.13 unit (Japanese Patent Publication 58-52633)
No.), 0.54 units of Nocardiopsis sp (JP-A-58)
-63388), Actinomadura sp is 1.7 units (JP-A-58-67183), Nocardia sp is 0.17 units (JP-A-60-164483), so it is a low level product, so 80 units / ml. According to the production method of the present invention using a high titer producing bacterium, the production efficiency of phospholipase D can be dramatically improved.

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

第1図:本発明の酵素のホスファチジルコリン分解活性
のpH依存性を示すグラフ。 第2図:本発明の酵素のホスファチジル基転位活性のpH
依存性を示すグラフ。 第3図:本発明の酵素のホスファチジルコリン分解活性
の温度依存性を示すグラフ。 第4図:本発明の酵素の安定性に及ぼすpHの影響を示す
グラフ(保存温度50℃)。 第5図:本発明の酵素の安定性に及ぼすpHの影響を示す
グラフ(保存温度4℃)。 第6図:本発明の酵素の熱安定性を示すグラフ。
FIG. 1 is a graph showing the pH dependence of the phosphatidylcholine-degrading activity of the enzyme of the present invention. FIG. 2: pH of phosphatidyl group rearrangement activity of the enzyme of the present invention
A graph showing the dependency. FIG. 3: A graph showing the temperature dependence of the phosphatidylcholine-degrading activity of the enzyme of the present invention. FIG. 4 is a graph showing the effect of pH on the stability of the enzyme of the present invention (storage temperature 50 ° C.). FIG. 5: Graph showing the effect of pH on the stability of the enzyme of the present invention (storage temperature 4 ° C.). FIG. 6: Graph showing the thermostability of the enzyme of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 常一 東京都港区東新橋1−1−19 株式会社ヤ クルト本社内 (72)発明者 黒田 彰夫 東京都港区東新橋1−1−19 株式会社ヤ クルト本社内 (72)発明者 大木 隆正 東京都大田区蒲田本町1−9−3 株式会 社新潟鉄工所内 (56)参考文献 特開 昭58−152481(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Tsunekazu Watanabe 1-1-19 Higashishimbashi, Minato-ku, Tokyo Yakult Honsha Co., Ltd. (72) Inventor Akio Kuroda 1-1-19 Higashishimbashi, Minato-ku, Tokyo Yakult Honsha Co., Ltd. (72) Inventor Takamasa Oki 1-9-3 Kamatahonmachi, Ota-ku, Tokyo Inside Niigata Iron Works Co., Ltd. (56) Reference JP-A-58-152481 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下記の理化学的性質を有するホスホリパー
ゼD: (イ)作用 リン脂質のホスファチジル基と塩基との間のエステ
ル結合を加水分解し、ホスファチジン酸および塩基を遊
離させる; グリセロール、エタノール等のアルコール性水酸基
を有する化合物の共存下、グリセロリン脂質のホスファ
チジル基と塩基との間のエステル結合を加水分解すると
同時にホスファチジル基と上記アルコール性水酸基を有
する化合物とより新たなエステルを生成するホスファチ
ジル基転移反応を生じさせる; (ロ)基質特異性 ホスファチジルコリンに対する加水分解活性を100
とした場合の相対活性は、リゾホスファチジルコリンに
対して1.5、スフィンゴミエリンに対して0.1である; ホスファチジルコリンに対するKm値は0.9mMであ
る; (ハ)至適pH:約6.0 (ニ)至適温度:50〜55℃ (ホ)pH安定性:pH5〜8で安定 (ヘ)熱安定性 pH5〜6において50℃3カ月間の加熱、または55℃100時
間の加熱で全く失活しない; (ト)金属イオンによる影響 濃度10mMの金属イオンを存在させた場合、加水分解活性
は金属イオンがMn2+のとき30%阻害されるが、Ca2+、Ni
2+、Mg2+、Ba2+、Zn2+、Co2+のときは阻害されない; (チ)各種阻害剤の影響 モノヨード酢酸により46%阻害されるが、ジイソプロピ
ルフルオロホスフェート、N−エチルマレイミド、シア
ン化カリウム、p−クロロマーキュリーベンゾエート、
o−フェナンスロリン、2−メルカプトエタノール、エ
チレンジアミン四酢酸二ナトリウムでは影響されない; (リ)分子量 5.2万(SDS−PAGE法による)。
1. A phospholipase D having the following physicochemical properties: (a) Action Hydrolyzes an ester bond between a phosphatidyl group of a phospholipid and a base to release phosphatidic acid and a base; In the coexistence of a compound having an alcoholic hydroxyl group, a phosphatidyl group transfer reaction that hydrolyzes an ester bond between a phosphatidyl group of glycerophospholipid and a base and simultaneously forms a new ester with the compound having a phosphatidyl group and the alcoholic hydroxyl group. (B) Substrate specificity Hydrolyzing activity against phosphatidylcholine is 100
The relative activities are 1.5 for lysophosphatidylcholine and 0.1 for sphingomyelin; Km value for phosphatidylcholine is 0.9 mM; (C) Optimum pH: about 6.0 (D) Optimum temperature: 50-55 ℃ (e) pH stability: Stable at pH 5-8 (f) Thermal stability At pH 5-6, heating at 50 ℃ for 3 months or heating at 55 ℃ for 100 hours does not deactivate at all. Effect of metal ions In the presence of metal ions at a concentration of 10 mM, the hydrolysis activity is inhibited by 30% when the metal ions are Mn 2+ , but Ca 2+ , Ni
Not inhibited when 2+ , Mg 2+ , Ba 2+ , Zn 2+ , Co 2+ ; (h) Effects of various inhibitors 46% inhibition by monoiodoacetic acid, but diisopropylfluorophosphate, N-ethylmaleimide , Potassium cyanide, p-chloromercury benzoate,
Not affected by o-phenanthroline, 2-mercaptoethanol, disodium ethylenediaminetetraacetate; (i) molecular weight 52,000 (by SDS-PAGE method).
【請求項2】ストレプトミセス・プルニカラーSK−02−
81株を培養し、培養液からホスホリパーゼDを採取する
ことを特徴とするホスホリパーゼDの製造法。
2. Streptomyces purnicolor SK-02-
A method for producing phospholipase D, which comprises culturing 81 strains and collecting phospholipase D from the culture solution.
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