JPS5818072B2 - 補酵素q↓1↓0の製造法 - Google Patents

補酵素q↓1↓0の製造法

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JPS5818072B2
JPS5818072B2 JP54146032A JP14603279A JPS5818072B2 JP S5818072 B2 JPS5818072 B2 JP S5818072B2 JP 54146032 A JP54146032 A JP 54146032A JP 14603279 A JP14603279 A JP 14603279A JP S5818072 B2 JPS5818072 B2 JP S5818072B2
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coenzyme
rhodopseudomonas
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羽田勝二
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ロドシュードモナス・スフ主ロイデス(Rh
odopseudomonas 5phaeroide
s )に属する光合成細菌による補酵素Qloの発酵法
1こよる製造法に関するものである。
補酵素Q1oはユビキノン10とも呼ばれ、下等動植物
から高等動物に至るまで広く生物組織中に存在し、末端
呼吸系の電子伝達系の構成成分として、生物体内におけ
るエネルギー代謝に重要な生理的役割を有し、その薬理
機能として、高血圧症、冠状動脈硬化症、弁膜症などに
伴なう狭心症状、うつ血症状を改善することなどが報告
されており、それらの治療薬として実用に供されている
ロドシュードモナス属として分類される光合成細菌の生
成する補酵素Q1oは、他の微生物あるいは高等動物に
比べて、その菌体内含量が高いことが知られている。
たとえばロドシュードモナス・スフェロイデス(Rho
dopseudomonas 5phae−roid
es)では、300’0lux以上の光強側照射条件(
明条件)、嫌気下で5000μg/g乾燥菌体、暗、好
気下で2000μ979乾燥菌体と報告されている。
また、ロドシュードモナス・カプシュラタス(Rhod
opseudomonas capsul −atu
s )では明、嫌気条件下で培養、集菌後、有機溶媒に
よって補酵素QIOを抽出分離する方法(特公昭47−
7954号)、あるいは炭化水素を炭素源として好気的
に培養、集菌後、有機溶媒によって補酵素Q1oを抽出
分離する方法(特公昭48−21519号)などが報告
されている。
従来、光合成細菌の補酵素Qlo含量が高くなるのは、
明(30001ux〜100001uxの光強側照射)
、嫌気(無酸素状態)条件下での培養という特殊条件下
であり、30001ux以上の光照射条件というのは、
種々の培養装置が考えられているが、培養槽内に光を十
分に均一照射することの困難性、また光照射に要するエ
ネルギーと、それによる発熱の冷却に要するエネルギー
の大なることなどから実用化には困難があり、また菌体
内の補酵素QIO含量は高いものの菌体の収量が低いこ
とから光合成細菌による補酵素Qloの製造は実用に至
っていない。
本発明者らは、これらの点に鑑み、鋭意研究した結果、
ロドシュードモナス・スフェロイデスに属する光合成細
菌を、特定の金属を特定量含有する培地を用いて培養す
ることにより、暗条件、すなわち光の強制照射をしなく
ても補酵素Qloの生成を飛躍的に促進できることを見
出し、工業的に実施可能な光合成細菌による補酵素QI
Oの製造方法を発明した。
本発明は、ロドシュードモナス・スフェロイデス(Rh
odopseudomonas 5phaer、oid
es )に属する光合成細菌による補酵素QIGの発酵
製造法において、培地中にマグネシウム塩、鉄塩および
マンガン塩からなる群から選ばれた少なくとも一種を、
マグネシウム塩については1.3mM以上、鉄塩につい
ては0.06mM以上およびマンガン塩については0.
15mM以上添加して暗条件下に培養することを特徴と
する補酵素Qloの製造法に関する。
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明に使用されるロドシュードモナス・スフェロイデ
スに属する光合成細菌、ロドシュードモナス・スフェロ
イデス(Rhodopseudomonassphae
roides ) A S−10563微工研菌寄第5
252号)は、自然界から新たに分離した菌株であり、
その菌学的性質について述べると次のとおりである。
a、形態学的性質 初期培養のものは、鞭毛を持って運動性があり、通常直
径0.7〜4μmの球菌であるが多形現象を示す。
またダラム染色性は陰性で抗酸性を有している。
b、生育状態(明・嫌気) 生育 生育 グルコース ++ 酪 酸 丹フラクトース
丹 チオ硫酸ソーダ − マンノース 千十 エタノール +マルトース
+ グリセリン + 乳 酸 + マンニット ← リンゴ酸 + ソルビット ←コハク酸
+ アラニン +酒石酸 + アス
パラギン 士クエン酸 −アスパラギイ酸 土 酢 酸 ++ グルタミン酸 十プロピオン酸
土 肉 汁 − +−)−:よく生育する +:生育する 士:殆んど生育しない 一:生育しない (いずれも基質濃度は0.2%を使用) C0生理学的性質 (1)インドールの生成:なし く2)硫化水素の生成:なし く3)デンプンの加水分解:なし く4)クエン酸の利用:なし く5)アンモニウム塩の利用性:あり (6)赤色色素(脂溶性)生成:あり (7)窒素ガスの固定能:あり (8)カタラーゼ生成:あり (9)生育範囲: pH6,0〜9.0、温度10℃〜
42℃、(暗、明いずれでも生 育)、最適生育範囲: pH6,81 、温度28〜32°C (10) 酸素に対する挙動:嫌気〜好気で生育(1
υ チオ硫酸ソーダ利用性:なし 02)還元型メチレンブルー、還元型メチル(またはベ
ンジル)バイオロジン色素の酸化能カニあり 03)ビオチン、チアミン、ニコチン酸を生育因子とし
て要求する。
以上の菌学的性質を、バージエイ・マニュアル・オブ・
デターミナイテイブ・バクテリオロジイ第8版の記載と
対照すると、本菌株はロドスピリラシー科ロドシュード
モナス属スフェロイデス種ト同定される。
本発明においては、上記のようなロドシュードモナス・
スフェロイデスに属する光合成細菌をマグネシウム塩、
鉄塩およびマンガン塩から選ばれた塩の少なくとも一種
を添加した培地中に培養する。
培養条件は、30〜35℃、嫌気ないし好気条件下、暗
条件下において3〜7日間培養する。
ここで、暗条汁と畔、強制照射ではないことを意味し、
培養器に自然光がもれこんだり、のぞき窓から微光が入
ったりしてもさしつかえない。
これらの微光が補酵素QIO生成に影響しないことは、
後述の実施例2に示される。
基本となる培地は、適当な炭素源、窒素源、その他金属
、ビタミンなどを含む培地であればよい。
たとえば、グリセリン、硫安、リン酸−カリ、佑酸マグ
ネシウム、微量の鉄塩、マンガン塩、力/1シウム塩、
コバルト塩、生長因子として微量のニコチン酸、ビオチ
ン、チアミンを加え、pH6,84ζ調節した合成培地
が使用される。
その他、炭素源としてはリンゴ酸、コハク酸等の有機酸
、エタノール、プロパツール等のアルニール類、炭化水
素類、グルコース、フラクト−2等の糖類、大豆油、ヤ
シ油等の油類が用いられ、窒素源としては塩安等のアン
モニア態窒素、ポリペプトン、酵母エキス、カザミノ酸
等の有機窒諌が用いられる。
また、その他カリウム塩、ナl−IJウム塩、カルシウ
ム塩、リン酸塩等の無機塩類、金属は硫酸塩、硝酸塩な
どが用いられる。
上記の培地に添加するマグネシウム塩、鉄塩またはマン
ガン塩の添加量は、次のようにして法外された。
下記組成を有する基本培地に、硫酸マグネシウム、硫酸
第1鉄または硫酸マンガンを各々添加し下記の培養条件
で培養して、それぞれの塩の補酵素Q1o生成に及ぼす
効果を調べた。
その結果を江1図に示すと共に、表1ないし3に記載し
た。
培地組成:(基本組成) グリセリン4%、硫安1慢、リン酸−カリ0.05係、
リン酸二カリ0.05%、硫酸マグネシウム(Mg S
04・7H20)0.02係、炭酸カルシウム0.5
%、 硫酸コバルトo、ooo1’l、ニコチン酸1
.5X10’係、チアミン3X10’%、ビオチン6×
10″3係(pH6,8) 培養条件: 好気、暗条件、35℃で5日間培養後、集菌し菌体中の
補酵素Q1oを常法により、ケン化、抽出後、シアノ酢
酸エチルによる比色定量を行なう。
好気とは、歯の生育に最小限必要な通気を意味する第1
図および表1ないし表3の結果から判るように、硫酸マ
グネシウム、硫酸第1鉄および硫酸マンガンは、各個別
に補酵素Qloの生成に対し促進効果を示しており、補
酵素Q1oの生成に対して促進効果を示す添加量は、M
gSO4・7H201,3〜60mM、FeSO4・7
H200,15〜6mMおよびMn 804 ・4H2
00,15〜4.5 m Mである。
これらMg、Fe、Mnの塩は、ロドシュードモナス属
細菌の通常の培養においても微量添加されるが、光強側
照射のない条件(暗条件)下での培養においては、菌体
内補酵素Qlo含量は低い。
しかし、ここに例示の如く、通常使用濃度の数〜10倍
以上の高濃度に金属イオンを添加する時に初めて補酵素
Q1o生成への促進効果が発揮され、暗条件下において
も多量の補酵素Qloが生産される。
また、これら3者を合わせ添加した時には相乗効果が見
られ、さらに補酵素Q1oの生成を促進することは、後
述の実施例1に示される如くである。
これら金属は、通常、硫酸塩、塩酸塩あるいは硝酸塩等
いずれの形も用いることができ、鉄については2価、3
価いずれの形の塩も用いることができる。
上記の如くして培養後、補酵素Q1oの単離は、常法ど
おり、たとえば連続式遠心分離機あるいはドラムフィル
ターを用いて集菌し、抗酸化剤存在下でケン化後、有機
溶剤(たとえばメタノール、エタノール、クロロホルム
、ヘキサン等)で抽出し、シリカゲルによるカラムクロ
マトグラフィーによって精製することにより、精製補酵
素QIOを得ることができる。
以上述べたところから明らかなように、本発明において
は、暗条件下で培養するため、従来の製常法のように培
養装置(強制照射)的に工業化困難という問題点がない
また、従来法の生産性(5000μg/g乾燥菌体)よ
りはるかに高い補酵素Q1oの生産性(13800pg
/El乾燥菌体)を有する。
したがって、本発明によれば、嫌気ないし好気条件かつ
暗条件下という通常の培養条件でも、工業的に容易に安
価に収率良く多量の補酵素Q1oを製造することかでき
る。
以下、実施例を挙げて説明する。
実施例 1 金属イオン添加効果の検討。
(1) 使用菌株 ロドシュードモナス・スフェロイ
デスAS−10563株 (2)培地組成 グリセリン4%、硫安1%、リン酸−カリ0.05%、
リン酸二カリ0.05%、硫酸マグネシウム(M g
S 04・7H20)0.02チ、炭酸カルシウム0.
5 %、 硫酸コバル)0.0001 %、ニコチン酸
1.5X10’チ、チアミン3X104弘 ビオチン6
X10−6%(pH6,8)からなるものを基本組成と
した。
(3)培養方法 対照区:20ノ容培養槽に培地を121入れ、150r
llll、 0.5 rrms暗条件下、32℃で90
時間培養後、生成した補酵素Qroを常法によりケン化
抽出し、定量した。
Mg区:対照区と同法でMgSO4・7H20を0.3
% (12,2mM )添加。
Fe区:対照区と同法でFeSO4・7H20を0.0
5 % (1,8mM )添加。
Mn区:対照区と同法でMnSO4”4H20を0.0
2 % (0,90mM )添加。
Mg−Fe−Mn区:対照区と同法でMgSO4−7H
20を0.3%、FeSO4・7H20を0.05%、
MnSO4” 4H200,02%添加。
4)成績 表4に示した。
ν実施例 2 照度の影響の検討 (1)使用菌株 ロドシュードモナス・スフェロイデ
スAs−10563株 (2)培地組成 実施例1のMg−Fe−Mn区に同じ
1(3)培養方法 対照区:500d容坂ロフラスコに培地を100+71
1入れ、好気条件下に5日間暗培養後集菌し、補酵素Q
IOを常法によりケン化、抽出し、定量した。
’ 100 lux区:対照区と同法で照度100
1ux。
500Aux区:対照区と同法で照度5001uX。
(4)成績 表5に示した。
)実施例 3 補酵素Qloの単離精製 (1)使用菌株 ロドシュードモナス・スフェロイデ
スAs−10563株 (2)培地組成 実施例1のMg−Fe−Mn区に同じ
(3)培養方法 実施例1に同じ。
(4)成 績 13600 fiEIQlo/g乾燥菌
体。
(5)精 製 培養液より遠心分離により得た湿菌体6
00gを常法によりケン化し、エタノールにより抽出後
、シリカゲルカラムに吸着させ、クロロホルム:ベンゼ
ン−95:5の溶剤で溶出後、エタノール晶析すること
により、10.4gの補酵素Qio結晶を得た。
この結晶は、薄層クロマトグラフィー、紫外部吸収スペ
クトル、赤外部吸収スペクトル、マススペクトル等カラ
補酵素Qloであることを確認した。
紫外部吸収スペクトルを第2図に、赤外部吸収スペクト
ルを第3図に示す。
実施例1に示されるように、Mg、Fe、Mnの各各に
ついて補酵素Q1o生成促進効果が認められると共に、
その相乗効果が認められた。
また、実施例2に示されるように、実質的に暗条件、す
なわち強制照射でなければ、自然光がもれこんだり、の
ぞき窓からの微光などが入っても補酵素QIG生成に影
響はない。
【図面の簡単な説明】
第1図は硫酸マグネシウム、硫酸第1鉄または硫酸マン
ガン添加の補酵素Qlo生成に及ぼす効果を示す図表、
第2図は本発明で得た補酵素Qroのの紫外部吸収スペ
クトル、第3図は本発明で得た補酵素Qloの赤外部吸
収スペクトルである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ロドシュードモナス・スフェロイデス(Rhodo
    pseudomonas 5pha’eroides
    )′に属する光合成細菌による補酵素Qroの発酵製
    造法において、培地中にマグネシウム塩□、鉄塩および
    マンガン塩から選ばれた塩の少なくとも一種を、マグネ
    シウム塩については1.3mMから60mM。 鉄塩については0.15mMから6mM、およびマンガ
    ン塩については0.15mMかi;4.5mM添加して
    、暗条件下に培養することを特徴とする補酵素Q1oの
    製造法。 □2 ロドシュードモナス・スフェロ
    イデス(Rhodopseudomonas 5pha
    ero id’es )に属する光合成細菌が、ロドシ
    ュードモナス・スフェロイデス(Rhodopseud
    omonas 5phaeroides)AS−105
    63株である特許請求の範囲第1項記載の補酵素QIO
    の製造法。
JP54146032A 1979-11-13 1979-11-13 補酵素q↓1↓0の製造法 Expired JPS5818072B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5539730A (en) * 1978-09-11 1980-03-19 Res Inst For Prod Dev Preparation of ubiquinone q10

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