JPS5840465B2 - ピルビン酸オキシダ−ゼの製造法 - Google Patents

ピルビン酸オキシダ−ゼの製造法

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JPS5840465B2
JPS5840465B2 JP3468778A JP3468778A JPS5840465B2 JP S5840465 B2 JPS5840465 B2 JP S5840465B2 JP 3468778 A JP3468778 A JP 3468778A JP 3468778 A JP3468778 A JP 3468778A JP S5840465 B2 JPS5840465 B2 JP S5840465B2
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pyruvate
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streptococcus
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ピルビン酸オキシダーゼ ※ 〈(Pyruvate oxidase )の製造法に
関する。
ピルビン酸オキシダーゼは、ピルビン酸、リン酸および
酸素からアセチルリン酸、二酸fヒ炭素および過酸fヒ
水素を生ずる反応を触媒するものであって、ラクトバチ
ルス・デルプリツキイ(Lact。
bacillus delbriickii )に存在
することが報告されているにすぎない。
本発明者らは、静岡県田方郡大仁町の大根畑の土壌から
分離したペディオコッカス (Pediococcus )属に属する菌と同定され
たB2O33、ストレプトコッカス(S trepto
coccus )属に属する菌と同定されたB−066
8がその培養物中にピルビン酸オキシダーゼを生産する
ことを見い出し、さらにアエロコツカス・ビリダンス(
Aerococcus viridans ) I F
O12219およびIFO−12317が同様にピル
ビン酸オキシダーゼを生産することを見い出した。
また、上記の分離した菌株B−0667、およびB−0
668の菌学的性状は次に記載する通りである。
以上の菌学的性状における、車両B−0667、B−0
668はグラム陽性球菌で、カタラーゼ、オキシダー明
雲性で、グルコースから発酵的に酸を産生ずるが、糖(
グルコース)からガスを産生じないことなどから、バー
シース・マニュアル・オブ・デイタミネイテイフ・バク
テリオロジイー※K (B ergeys Manna
l of Determ inativeBacter
iorogy )第8版(1974)および医学細菌同
定の手引き(坂崎利−訳)により検索すると、ペディオ
コッカス属、ストレプトコツカス属、が挙られ、さらに
車両とこれらの属との鑑別にて性状を比較すれば、次の
通りである。
従って、車両B−0667についてみれば、ペディオコ
ッカス属またはストレプトコツカス属に属するものと認
められ、さらにその諸性状について医学細菌の同定の手
引き、ジャーナル・オブ・ジュネラル・ミクロバイオロ
ジイー(J ournalof General Mi
crobiology )2旦、■85〜197(19
61)にて対比すればペディオコッカス・ウリチーエク
イ(P ediococcus urinaequi
)とよ(一致するが、バーシース・マニュアル・オブ・
デイタミネイテイフ・バクテリオロジイー第8版(19
74)におけるペディオコッカス・ウリチーエクイの性
状とは若干違っているため、車両B−0667をペディ
オコッカス属に属する菌と同定し、ペディオコッカス・
ニス・ピーB−0667(Pediococcus s
p、B−0667)と命名した。
さらに車両B−0668についてみれば、その性状より
ペディオコッカス属よりストレプトコツカス属に属する
菌と同定されるもので、さらに医学細菌同定の手引きに
て対比すればストレプトコッカス・ファエシウム・ハリ
エタス・トランス(5treptococcus fa
ecium var 、 durans )とよく似て
いるが、バーシース・マニュアル・オプ・テイタミネイ
テイフ・バクテリオロジイー第8版(1974)ではス
トレプトコッカス・ファエシウム・バリエタス・トラン
スの記載力ないため詳細な対比が行なえなかったため、
よって車両B−0668(5treptococcus
sp B−0668)と命名した。
さらに、このペディオコッカス・ニス・ピーB−066
7、およびストレプトコッカス・ニス・ピーB−066
8は、各々、工業技術院微生物工業技術研究所に微生物
受託番号 微工研菌寄第4438号、FERM PA
44381、および「微生物受託番号 微工研菌寄第4
439号、F E RM P A、4439 jとし
て寄託した。
本発明は上記の知見に基いて完成されたもので、ペディ
オコッカス属、ストレプトコツカス属、またはアエロコ
ツカス属に属するピルビン酸オキシダーゼ生産菌を培地
に培養し、その培養物からピルビン酸オキシダーゼを採
取することを特徴とするピルビン酸オキシダーゼの製造
法であって、このピルビン酸オキシダーゼは、生体内物
質代謝経路における重要中間体であるピルビン酸を基質
とする酸fヒ酵素であるため、血清中のピルビン酸の定
量、グルタミン酸−オギザロ酢酸トランスアミナーゼ、
グルタミン酸−ピルピン酸トランスアミナーゼ、チクチ
ートチヒドロゲナーゼなどの酵素活性を必要に応じて他
の酵素類と組合せて、虫取するピルビン酸を測定するこ
とにより種々の酵素の活性測定または物質の定量などの
研究用試薬、診断用試薬として有用なものである。
本発明における使用菌としては、例えばペディオコッカ
ス・ニス・ピーB−0667、ストレプトコッカス・ニ
ス・ピーB−0668、アエロコツカス・ビリダンスI
FO12219,7エロコツカス・ビリダンスIF01
2317などが挙られるが、これらの菌だけに限らず、
ペディオコッカス属、ストレプトコツカス属またはアエ
ロコツカス属に属する菌でピルビン酸オキシダーゼを生
産する菌は、すべて本発明において使用することができ
る。
本発明を実施するに当っては、ペディオコッカス属、ス
トレプトコツカス属またはアエロコツカス属に属するピ
ルビン酸オキシダーゼ生産菌を、酵素を生産する通常の
方法で培養する。
培養の形態は通常液体培養で行うが、工業的には深部通
気攪拌培養を行うのが有利である。
培地の栄養源としては、微生物の培養に通常用いられる
ものが広く使用され得る。
炭素源としては同1ヒ可能な炭素fヒ合物であればよく
、例えばグルコース、シュクロース、ラクトース、マル
トース、フラクトース、糖蜜などが使用される。
窒素源としては利用可能な窒素11合物であればよく、
例えばペプトン、肉エキス、酵母エキス、カゼイン加水
分解物などが使用される。
その他、リン酸塩、マグネシウム、カルシウム、カリウ
ム、鉄、マンガン、亜鉛などの塩類が必要に応じて使用
される。
培養温度は菌が発育し、ピルビン酸オキシダーゼを生産
する範囲内で適宜変更し得るが、特に好ましくは25〜
37℃程度である。
培養時間は、条件によって多少異なるが、ピルビン酸オ
キシダーゼが最高収量に達する時期を見計って適当な時
期に培養を終了すればよく、通常は18〜48時間程度
である。
次いで、この様にして得られた培養物からピルビン酸オ
キシダーゼを採取するのであるが、本酵素は主として菌
体内に存在する。
本酵素を採取するには、まず得られた培養物をJ−T過
または遠心分離などの手段により、その菌体:(を採取
し、次いでこの菌体を種々の機械的方法またはリゾチー
ムなどの酵素的方法にて破壊し、また必要に応じてエチ
レンジアミンテトラアセティツクアシド(EDTA)お
よびトリトンX−1001アデカトール5O−120な
どの界面活性剤を添加してピルビン酸オキシダーゼを可
溶fヒ[2て水溶液として分離、採取する。
このようにして得たピルビン酸オキシダーゼの水溶液は
、さらに濃縮するか、または濃縮することなく可溶性塩
類例えば硫安、食塩などを用いて塩析せしめるが、さら
に親水性有機溶媒例えばメタノール、エタノール、アセ
トンなどを添加することにより沈澱せしめればよい。
さらにこの沈澱物は、水に溶解し、半透膜にて透析せし
めて、より低分子量の不純物を除去することができる。
また吸着剤あるいはゲル沢過剤などによる吸着クロマト
グラフィー、イオン交換クロマトグラフィーあるいはゲ
ル1過などの手段を用いてピルビン酸オキシダーゼの溶
液中の不純物を有効に除去し、これらの手段により得ら
れる酵素溶液は、減圧濃縮、凍結乾燥などの処理にて固
形のピルビン酸オキシダーゼを得る。
さらにこのピルビン酸オキシダーゼをさらに精製するに
当っては、蛋白質、酵素などの精製に通常用いられる手
段、例えば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、ゲル1過などを用いて精製すればよい。
次に、本発明のピルビン酸オキシダーゼの埋fヒ学的性
質について述べる。
なお、ペディオコッカス・ニス・ピーB−0667につ
いては単にB−0667、ストレプトコッカス・ニス・
ピーB −0668についてはB−0668、アエロコ
ツカス・ビリダンスIFO12219についてはIFO
12219,7エロコツカス・ビリダンスIFO123
17についてはIFO12317としてその生産菌を示
す。
(1)作用 ピルビン酸、無機リン酸および酸素からアセチルリン酸
、二酸fヒ炭素および過酸化水素を生じる反応を触媒す
る。
(2)至適pH B−0667、B−0668、IFO 12217およびIFO12317の各菌株より得られ
たピルビン酸オキシダーゼについて、反応pHの影響を
求めた。
測定において、力価測定における緩衝液としてpH6〜
8の各リン酸塩緩衝液を使用し、各pHでのピルビン酸
オキシダーゼ活性の測定結果は、第1図に示す通りで、
また第1図における○−○はB−0667、△−△はB
−0668、ローロはIFO 12219、☆−☆はIFO12317の各菌株により
得られたピルビン酸オキシダーゼを示すものであり、そ
れらのピルビン酸オキシダーゼの至適pHは次の通りで
ある。
(3)熱安定性 各4種の菌より得た酵素液0.1 mlに、10μMの
FADを含む10mM!Jン酸塩緩衝液(PH6,5)
0.9mlを加え、0,40.50.60および70
℃で10分間加熱した後、力価測定法に準じて、各加熱
酵素の活性を測定した。
その結果は、第2図に示す通りで、また第2図における
○−○はB−0667、△−△はBO668、ローロは
IFO12219、☆−☆はIFO12317の各菌株
による酵素を示すものであり、それらの熱安定性をみれ
ば、B −0667、IFO12219、IFO123
17より得た酵素は40℃において弱く活性1ヒされ※
く るが60℃以上ではほぼ完全に失活し、さらにB−
0668より得た酵素は40℃における活性1ヒの現象
がみられず、60°C以上ではほぼ完全に失活する。
(4)’PH安定性 各酵素溶液0.’1 m1.に、10μMFADを含む
0.2Mリン酸緩衝液(PH6〜8)および0.2Mト
リス−塩酸緩衝液(PH7〜9)を0.9 ml加え、
40℃で10分間加熱した。
この加熱した酵素の酵素活性を、酵素液20μlを用い
、力価測定法に準じて測定した。
その結果第3図に示す通りで、また第3図における〇−
〇(リン酸緩衝液)、・−・(トリス−塩酸緩衝液)は
B−0667、△−△(リン酸緩衝液)、ムム(トリス
−塩酸緩衝液はB−0668、日日(リン酸緩衝液)、
−一−(トリス−塩酸緩衝液)はIFO12219、☆
−☆(リン酸緩衝液)、★−★(トリス−塩酸緩衝荏)
はIFO12317より得た酵素を示すもので、B−0
667、IFO12219およびIFO12317より
得た酵素はPH7付近で最も安定であり、B−0668
より得た酵素は酸性側で安定であった。
(5)種々の物質的影響 ■ 力価測定法において、MgC1□の代りに、次に示
す種々の物質の水溶液を用いて、各菌体から得た酵素の
酵素活性を測定した。
また各物質の反応液中での濃度は5mMであり、さらに
表示は5mM MgCl□のときの活性を100とし
て相対活性で示した。
その結果、各菌体より得た酵素は、すべてEDTAに完
全に阻害され、M g 2 +、Ca2+Mn”+およ
びCo”+により活性fヒされている。
@ さらに、力価測定にて示す反応系より、下記の物質
を除去した場合の酵素活性を次表に相対活性として示し
た。
なお、リン酸除去の※場合は、緩衝液として0.1 M
ジメチルグルタル酸−水酸fヒナ) IJウム緩衝液を
用い、また相対活性において力価測定における反応液の
未処理のときの活性を100としたものである。
以上のことより、各酵素は、コファクターとしてチアミ
ンピロフォスフェート、FADが必要であり、また基質
としてリン酸を必要とするものであることが明らかであ
る。
** また酸素電極を用いて、
酵素反応中における酸素消費量を測定した結果、酵素活
性(過酸fヒ水素の発生)に比例した酸素の消費が認め
られた。
一方、反応生成物は、次表の通りであった。
なお、酸素消費量は溶存酸素計(商品名YSI−溶存酸
素計Mode l−53)を用い、アセチルリン酸の定
量はF、Lipmannらの方法CJ、 Biol。
Chem、134.463−464(1940)〕によ
り、また過酸fヒ水素の定量はNN−ジメチルアニリン
、4−アミノアンチピリンおよびワサビのペルオキシダ
ーゼによる方法により測定した。
以上の結果より、上記の4種の菌より産生ずる酵素は、
明らかにピルビン酸オキシダーゼと分類つけられるもの
であって、さらにこれら4種の酵素はすべてフラビン蛋
白であった。
また本発明のピルビン酸オキシダーゼの力価測定法は次
の通りである。
0.5Mピルビン酸カリウム 0.1m10.
5Mリン酸塩緩衝液(PH7,0) 0.2 m
10.2%4−アミノアンチピリン 0.1m10
.2%N、N−ジメチルアニリ70.2m110mMM
gc12 50 μm10mMチア
ミノピロフォスフェート 20 ttlペルオキシ
ダーゼ(45U/mA) 0.1 mllmMF
AD 10 pl蒸留
水 0.22rrLl上記
の組成の反応液1.0mlを試験管に分取し、37℃、
3分間予備加温した後、酵素液20μlを加えて37℃
、10分間反応を行い、反応後、0.3mlの0.1M
EDTA(PH7,5’)を加えて反応を停止し、次い
でこれに蒸留水1.7mlを加えた後生じた紫色を56
5nmの波長にて比色定量する。
1分間に一1μm o l eの過酸fヒ水素を生じる
活性を1単位(U)とした。
さらに、本発明のピルビン酸オキシダーゼは、上述の如
く種々の有用性を有するものであって、以下に、例えば
ピルビン酸の簡便な分析法、分析用キットについて述べ
る。
まず対象とするピルビン酸としては、生体成分、例えば
血清、尿などのピルビン酸の定量、また、グルタミン酸
−ピルピン酸トランスアミナーゼ、ラクテートデヒドロ
ゲナーゼ、ピルビン酸キナーゼ、L−アミノ酸オキシダ
ーゼ(L−アラニンオキシダーゼ)、グルタミン酸−オ
ギザロ酢酸トランスアミナーゼとオギザロ酢酸脱炭酸酵
素との組合せ系などの酵素反応系にて生成されるピルビ
ン酸の定量による酵素活性測定、またはこれらの酵素反
応系における基臂の純度測定、などの種々のものであっ
て、これらの系にてピルビン酸を有してなるものであれ
ばよく、このピルビン酸を含有する糸に、ピルビン酸オ
キシダーゼを作用せしめ、次いで好ましくは消費される
酸素、生成されろ過酸fヒ水素を測定することによって
分析し得るものであって、また消費される無機リン酸や
生成するアセチルリン酸を測定してもよい。
さらに消費される酵素の定量としては溶存酸素計を用い
ることが簡便でよく、また生成されろ過酸fヒ水素の定
量としては過酸fヒ水素電極メーター(YSI−オキシ
ダーゼメーター)を用いるか、ペルオキシダーゼを用い
てキルイミド色素または螢光物質に導き、その色素を比
色定量または螢光定量するものである。
髪さらに、上記の分析において、少なくともピルビン酸
オキシダーゼチアミンピロフォスフェート、FAD、リ
ン酸、さらに金属イオンとしてMg 2 +、Mn2+
Co2+、Ca2+などのイオン放出性塩類を有してい
ればよいものであるが、特に生成する過酸fヒ水素の測
定において比色定量または螢光定量するに当っては、さ
らに4−アミノアンチピリン、ペルオキシダーゼおよび
フェノールあるいは、N。
N−ジメチルアニリンやペルオキシダーゼおよびホモバ
ニリン酸などを併用すればよい。
次いでこの様な分析用キットに、一定量の被検体たるピ
ルビン酸を含有する糸を加えて、一定時間、好ましくは
10〜20分間程度、一定温度、好ましくは20〜40
℃程度、特に好ましくは約35〜37℃程度で反応を行
なえばよく、次いでその反応系に基く消費された酸素、
生成された過酸fヒ水酸を測定すればよい。
以上の通り、本発明のピルビン酸オキシダーゼは種々の
有用性、特に酵素的な臨床診断薬として有用なものであ
る。
次に、本発明の実施例および参考例を挙げて本発明を具
体的に述べるが、本発明はこれらにより何んら限定され
るものではない。
実施例 1 グルコース1%、ペプトン1%、酵母エキス0.5%、
NaCl0.2%、KH2PO40,1%、K2HPO
40,1%、Mg8040.05%、およびCaCO3
0,3%を含有する培地(PH7,0)lOOmlを5
00m1容三角フラスコに分注し、120’C,20分
間加熱滅菌した後、ペディオコッカス・ニス・ピー−B
−0667、ストレプトコッカス・ニス・ピーB−06
68,7エロコツカス・ビリダンスIFO12219,
7エロコツカス・ビリダンスIFO12317の各々の
菌株を接種し、各々30’C124時間、300 rp
mの条件下振盪培養し、培養終了後培養物を遠心分離し
て菌体を回収し10mM!Jン酸塩緩衝液(PH6,5
)にて洗浄後、再び遠心分離して菌体を回収した。
次いでこの得られた菌体を、0.02%リゾチームおよ
び0.1%トリトンx−iooを含有する10mMリン
酸緩衝液(PH7,0) 10mlに添加して、37℃
で60分間リゾチームを作用せしめた後、遠心分離して
、ピルビン酸オキシダーゼを含有する上清液を得た。
この上清液中の酵素活性は、各々次表に示す通りであっ
た。
実施例 2 実施例1と同一の組成を有する培地201を、30J容
ジヤー・ファーメンタ−に加えて加熱滅菌した後、これ
に、実施例1と同様の方法にて予備培養したペディオコ
ッカス・ニス・ピーB−0667の培養液200 ml
を移植し、30°Cにて24時間培養し、培養後、この
培養物を遠心分離して菌体(約LOOP)を回収し、こ
れを41のリゾチーム溶液(0,2yn4)7m0に浮
遊せしめ、さらにこれに42のトリトンX−100,3
PのEDTA、40m1の1Mリン酸塩緩衝液(PH6
5)を加え、37℃で60分間攪拌し、菌体を破壊し、
次いで得られた溶液を遠心分離して、その上清液(約6
000U含有)を得た。
次いで、この上清液に硫安を添加し、その0.54〜0
.73飽和硫安で沈澱した両分を遠心分離して回収し、
得られた沈澱物を10100Oの10mM!Jン酸塩緩
衝液(PH6,5)に加えて溶解しく5160U1回収
率86%)、この溶液に0.63容の冷アセトンを加え
て遠心分離して生じた沈澱物を除去し、得られた上清液
に、さらに0.3容のアセトンを加えて生じた沈澱物を
遠心分離して回収した。
さらにこの沈澱物を、10mM’Jン酸塩緩衝液(PH
6,5)70mlに溶解しく4750U1回収率79.
2%)、さらに硫安分画を行い、054〜0.10飽和
硫安で沈澱した両分を遠心分離して、沈澱物を回収し、
これを10 mM ’)ン酸塩緩衝液(PH6,5)に
溶解後、セファデックスG−25のカラム(6,Ox
70crfL)にチャージして、280nmの吸収を有
する両分を回収、併合し、次いで凍結乾燥してピルビン
酸オキシダーゼ粉末(3940U、758rn9、回収
率65.7%)を得た。
参考例 1 上記の反応液組成を有する試験液に、各々人血清無添加
および人血清50μlを加え、さらにこれに蒸留水を加
えて最終容量1.□mlとし、この溶液にピルビン酸カ
リウム(0〜0.25μmole)を加え、37°C1
10分間反応せしめた後、0.3 mlのO,IMED
TA(PH,7,5)を加えて反応を停止し、さらにこ
れに1.7rnlの蒸留水を加えて、波長565nmに
て比色定量を行なった。
その結果第4図に示す通りで、また第4図における〇−
〇は人血清無添加の場合を示し、・−・は人血清50μ
l添加の場合を示すもので、その図より明らかな通り、
血清の存在する場合および血清の存在しない場合、とも
にピルビン酸量と565n mにおける吸光度の間に直
線関係が成立し、またこの結果は、スタンダードとして
用いた同モル量の過酸fヒ水素の場合の吸光度とよく一
致したもので、血清中、または血清以外のピルビン酸の
定量法および定量用キットとして使用し得るものであっ
た。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のピルビン酸オキシダーゼの至適PH1
第2図は本発明のピルビン酸オキシダーゼの熱安定性、
第3図は本発明のピルビン酸オキシダーゼのPH安定性
を示すもので、第4図は本発明のピルビン酸オキシダー
ゼを用いてなるピルビン酸の測定結果を示すものである

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ペディオコッカス属、ストレプトコツカス属または
    アエロコツカス属に属するピルビン酸オキシダーゼ生産
    菌を培地に培養し、その培養物からピルビン酸オキシダ
    ーゼを採取することを特徴とするピルビン酸オキシダー
    ゼの製造法。
JP3468778A 1978-03-25 1978-03-25 ピルビン酸オキシダ−ゼの製造法 Expired JPS5840465B2 (ja)

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DE2911481A DE2911481C2 (de) 1978-03-25 1979-03-22 Verfahren zur Herstellung einer Pyruvatoxidase
DE2954385A DE2954385C2 (ja) 1978-03-25 1979-03-22
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