JPS6012974A - ギ酸デヒドロゲナ−ゼの製造法 - Google Patents

ギ酸デヒドロゲナ−ゼの製造法

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JPS6012974A
JPS6012974A JP58118161A JP11816183A JPS6012974A JP S6012974 A JPS6012974 A JP S6012974A JP 58118161 A JP58118161 A JP 58118161A JP 11816183 A JP11816183 A JP 11816183A JP S6012974 A JPS6012974 A JP S6012974A
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JP
Japan
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formic acid
formate dehydrogenase
enzyme
dehydrogenase
acid dehydrogenase
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JP58118161A
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Inventor
Teruo Tomiya
今井豊彦
Toyohiko Imai
黒田彰夫
Akio Kuroda
富屋輝夫
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Yakult Honsha Co Ltd
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Yakult Honsha Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シュードモナス・オキザラティクス(Pse
udo−monas oxalaLicus)を用いて
ギ酸デヒドロゲナーゼを製造する方法に関するものであ
る。
シュードモナス・オキザラティクスが生産するギ酸デヒ
ドロゲナーゼは、ギ酸の微量定量にとわめて有用な酵素
である。
すなわも、公知のギ酸定量法のうもホルミルテトラヒド
ロ葉酸シンセターゼまたはギ酸デヒドロゲナーゼを用い
る酵素法は、測定操作が簡単で感度も高く、現在もっと
もすぐれた定量法であるが、なかでもギ酸デヒドロゲナ
ーゼを用いる方法は、ホルミルテトラヒドロ葉酸シンセ
ターゼを用いる方法よりもかなり安価である点で有利で
ある。そしてギ酸デヒドロゲナーゼの中でもシュードモ
ナス・オキザラティクス起源のものは、他の動植物また
は微生物から採取されたギ酸デヒドロゲナーゼよりも基
質特異性が高く、したがってこの酵素を用いるギ酸定量
法は分析試料中に共存する池の物質の影響を受けにくい
から、多くの試料をはとんと前処理なしに分析すること
ができるという長所がある(以下、ギ酸デヒドロゲナー
ゼというときはこのシュードモナス・オキザラティクス
起源のものを意味する)。
このようにすぐれた性質を持っキ酸デヒドロγ゛ナーゼ
ではあるが、その欠点は、酸素に対する感受性が強く、
空気中できわめて不安定なことである。この欠点がある
ため、ギ酸デヒドロゲナーゼの製造にはがなりの困難が
ともなう。すなわも、シュードモナス・オキサラティク
スの菌体がら抽出された直後から失活が始まるため、抽
出および精製の各工程における歩留りがきわめて悪いの
である。したがってこの酵素は、分析試薬として必要な
品質の安定性に欠けるものであった。
本発明者らは、上述のように不安定なギ酸デヒドロゲナ
ーゼの安定化に有効な物質をめて種々検討を重ねた結果
、L−システィン、ニコチン酸アミドアデニンジヌクレ
オチド(以下、NADという)および第一鉄イオンがす
ぐれた性質を有することを知り、これらの物質の存在下
にギ酸デヒドロゲナーゼの抽出・精製を行うことを特徴
とするギ酸デヒドロゲナーゼの製造法の発明を完成する
に至った。
また、シュードモナス・オキザラティクスにギ酸デヒド
ロゲナーゼを生産させるための培養に用いる培地に、ビ
タミンを含まないカザミノ酸(商品名: Difco社
製品)全製品するときは1.菌体内に生産されるギ酸デ
ヒドロゲナーゼの量が著しく増加することを知り、上記
カザミノ酸を添加した培地でシュードモナス・オキザラ
ティクスを培養したのち上記安定化に有効な物質の存在
下に抽出・精製を行うことにより高能率でギ酸デヒドロ
ゲナーゼを製造する方法の発明をも完成するに至った。
以下、本発明を工程順に説明する。
ギ酸デヒドロゲナーゼを生産させるために培養するシュ
ードモナス・オキザラティクスには制限がなく、どのよ
うな菌株でも使用することができるが、この菌のNC1
88642株は特に好適なものである。
シュードモナス・オキザラティクスを培養して菌体内に
ギ酸デヒドロゲナーゼを生産させる方法は、たとえばM
eLbodsof Enzy+natic Analy
sis+ 3+ 1551 (1970)に記載されて
いて公知であり、本発明の製法におけるシュードモナス
・オキザラティクスの培養も、基本的には、ギ酸、ピル
ビン酸、シュウ酸等を炭素源とするこれらの公知培養法
に準して行うことができる。特に好ましい培養法は、ほ
かに上記カザミノ酸を添加した培地を用いる方法である
が、ここで用いるカザミノ酸は、Difco社から市販
されている周知のカゼイン加水分解物であって“V i
tamin F ree”と呼ばれる規格のもの(以下
、特に断わらない限り、1カザミノ酸」というときはこ
の規格のものを意味する)である。カザミノ酸でも“’
V iLamin Free”でないものは、理由は定
がでないが、添加してもほとんど効果がない。標準的な
培地組成および培養条件は次のとおりである。
培地組成例 カザミノ酸(Vitamin Free) 3 gM 
g S O+・7820 0 、2 gCaC12・2
 H2O1Ing FeSO4・7H205mg MnSO4・5H202,5■ Na2MoCL H2H2O2,5mBK 2 HP 
O* 8 、7 g NIIH2P○、・2H207,8g (Nl−1,)2So、 2.5 g シュウ酸二ナトリウム 6.7g 水 1e (1+87.5) 培養条件 温度約30℃で約40〜48時間、通気しながら培養を
行う。培養中、シュウ酸が消費されてpHが上昇し、放
置すると増殖可能なr+Hをこえるので、IIHが約8
.0以下に保たれるようにシュウ酸溶液を添加するpH
制御培養を行う。
培養が終った後は常法により培養液から菌体を分取し、
適当な培地または緩衝液(例えばpH6,5〜7.0の
リン酸緩衝液)で洗浄する。この後、任意の方法で菌体
からギ酸デヒドロゲナーゼを抽出し、かつ抽出された酵
素を精製するが、本発明の製法においては、抽出の開始
から精製の終了まで、好ましくはこれらの工程のあらゆ
る段階に、L−システィン、NAD、第一鉄イオン、ま
たはこれらの2種以上の混合物を酵素と共存させて酵素
の失活を防ぐ。用いるし一システィンとしては、L−シ
スティン塩酸塩が適当であり、また第一鉄化合物として
は、硫酸第一鉄、塩化第一鉄などが適当である。
これらの失活防止剤は、抽出処理液または精製処理液に
、下記範囲の濃度で存在させることが望ましい。
L−システィン: 2020−1O010またはそれ以
」二)NAD : 0.05−10+nM (またはそ
れ以上)第一鉄イオン:0.01〜0.3珀N1なお、
空気中の酸素により失活し易い酵素の安定化にクルタチ
オン、2−メルカプトエタノール、2,3−ン′メルカ
プト−1−プロパ7ール、ジチオスレイトール等、一部
のS l−1化合物が有効なことがあることは公知であ
るが、ギ酸デヒドロゲナーゼに対しては、これらのSH
化合物はまったく効果がないか、かえって有害である。
次に標準的な抽出・精製の方法を説明する。
まず菌体を、1+)16〜7の適当な緩衝液に懸濁させ
る。なお41衝液にはL−システィン、NAD、および
第一鉄イオン等の失活防止剤を、濃度がそれぞれ上記好
適範囲になるよう添加しておく。次いで懸濁液を好まし
くは約10’C以下に冷却した状態で、かつ嫌気的条件
下に、超音波処理等の方法により菌体を破砕し、遠心分
離して粗抽出液を得る。粗抽出液は硫酸プロタミンで処
理し、生じた沈殿物を遠心分離して除く。」二基を硫安
塩析し、30%飽和から40%飽和の間の沈殿画分を取
り、直ちに酵素抽出に用いたのと同様の、失活防止剤を
含有する緩衝液に溶解する。得られた溶液を分画分子量
が1.3.009〜50000程度の限外濾過膜を用い
て限外濾過することにより脱塩し、酵素を残液中に濃縮
する。得られた濃縮液中の酵素を、失活防止剤の共存下
、更にハイドロキシアパタイトを用いるカラムクロマト
グラフィー法等により精製すると、精製ギ酸デヒドロゲ
ナーゼが得られる。精製酵素は凍結*’t、燥して粉末
化し、使用に供する。
なお失活防止剤は、精製された酵素の安定化にももちろ
ん有効であるから、最終的な精製品がら除去しておく必
要はなく、むしろ積極的に再添加して、酵素製剤として
の安定性を向」二させることが望ましい。
本発明の製法は、上述のような失活防止剤の存在下に酵
素の抽出と精製を行うことによりシュードモナス・オキ
ザラティクスが生産したギ酸デヒドロゲナーゼをきわめ
て高い収率で抽出し精製するものであり、しかも得られ
る精製酵素は安定性のすぐれtこものであるから、保存
性のよいギ酸デヒドロゲナーゼを安価に製造することの
できるきわめて有利な方法である。
以下、実施例および参考例により本発明を説明する。
実施例 1 さきに例示した組成の半合成培地20Cを120’Cに
15分間加熱して滅菌後、空気を20 C/ll1nの
割合で吹込みながら、30℃まで冷却した。これにシュ
ードモナス・オキサラティクスNCIB8G−12株の
前培養液600m1を接種し、同様の通気下で、飽和シ
ュウ酸溶液添加による1〕l]制御培養(制御pH8,
0)を40時間行なった。培養終了後、培養液を遠心分
離して、含水菌体13 (l gを相な。この菌体を3
回洗浄し、その40gをとり、L−システィン塩酸塩(
濃度30+nM)、NAD (濃度1mM)およびFe
5O−<IR度0.1+nM)を含む0.1Mリン酸カ
リウム緩衝液(I+86.5)250mlに懸濁させ、
懸濁液に高純度窒素ガスを吹込んて溶存酸素を除去した
。この後、同し窒素ガスを噴射しながら、10℃以下で
、超音波処理(20にIlz、 2分間)による菌体破
砕を行なった。処理後の液を遠心分離すると、抽出され
たギ酸デヒドロゲナーゼを含む上清257m1が得られ
た。これに約5℃で3.8%プロタミン硫酸4mlを撹
拌しながら加え、生じた沈殿物を遠心分離して上清25
0m1を得た。この上清に硫安40.5gを攪拌しなが
ら加え、生じた沈殿を遠心分離により除いたのち再び硫
安15.1gを撹拌しながら加えて、析出した沈殿を採
取した。得られた塩析画分は、直ちにさきの抽出処理に
用いたものと同し組成の失活防止剤を含有するpH6,
5の0.02Mリン酸カリウム緩衝液10+nlに溶解
し、分画分子量、13.000の膜を用いて限外濾過す
ることにより脱塩しtこ。濾過後の残液4.3mlをハ
イドロキシアパタイトカラム(Bio−Gel HT:
 2.7cmφX 8.5 am)に通して酵素を吸着
させ、その後、さきの抽出処理に用いたものと同し組成
の失活防止剤を含有するpH6,5の0.07Mリン酸
カリウム緩衝液で溶出処理を行なった。得られた溶出液
の濃縮液6111を1mlずつアンプルに分注し、凍結
乾燥して、精製ギ酸デヒドロゲナーゼ粉末372mg(
比活性1.27単位/ mgProLein)を得た。
この製品を一20°Cのフリーザー中で保存し、6力月
後に活性を調べたが、保存による活性の1氏下はほとん
ど認められなかった。
上記抽出と精製による酵素活性の推移および精製の各段
階における酵素活性の回収率(粗抽出液の全活性を基準
とする)を表1に示す。
表 1 活 性 比活性 活性回収率 (単位/m1)(単位/mgr’r> (%)粗抽出液
 3,74 1)、(+7 −硫酸プロタミン処理後 
3 、55 (’、1 、08 95硫安塩析画分溶液
 20.1 0.25 46限外濾過後 86.4 f
、1.25 45Bio−Gelカラム溶出液 70.
7 1.27 45比較のため、失活防止剤を使用せず
に」二記と同様の酵素抽出処理を行なったところ、酵素
活性は硫酸プロタミン処理を終わった段階で0.37単
位/+nlLかなかった。
参考例 精製ギ酸デヒドロゲナーゼの安定性も二対する種/Zの
物質の影響を下記の方法で調べた。その結果を表2〜表
5に示す。
試験方法 ギ酸デヒドロゲナーゼ:実施例1で製造した酵素を限外
濾過により精製したもの。
保存条件二上記酵素溶液の一定量をとり、密栓して5℃
にて静置保存する。
結果の表示:保存試験開始時の酵素活性を100とした
場合の残存活性を表示する。
表 2 ギ酸デヒドロゲナーゼの安定性に及ぼすし一シ
スティンの影響 1−システィン濃度 残存酵素活性 (+nM ) 1日後 5日後 0 32 0 1、0 39 19 2 +) 76 27 30 92 35 50 93 39 100 96 42 表 3 ギ酸デヒドロゲナーゼの安定性に及ぼすNAD
の影響 NAD濃度 残存酵素活性 bnM ) 2日後 4日後 0 69 37 0.05 7 52 0.1 83 66 1 87 75 10 90 78 表 4 ギ酸デヒドロゲナーゼの安定性に及ぼす第一鉄
イオンの影響 Fe5O=濃度 残存酵素活性 (+nM ) 2日後 4日後 1) 69 37 0.01 75 48 0.05 7り 52 0.1 80 59 0.3 73 47 表 5 ギ酸デヒドロゲナーゼの 種々の還元剤の影響 還元剤 月 無添加 3 2−メルカプトエタノール 2 2.3−ジメルカプト−1−プロパツール 1ジチオス
レイトール 1 グルタチオン(還元形) 3 注:還元剤の濃度はいずれも1011 安定性に及ぼす 残存酵素活性 1采旦薄j旦猜 3 25 9 7 22 11 5 11 4 9 15 5 0 23 10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シュードモナス・オキザラティクス(Pseud
    o+nonas oxa−1aticus)を培養して
    その菌体内にギ酸デヒドロゲナーゼを生産させ、生産さ
    れたギ酸デヒドロゲナーゼを、L−システィン、ニコチ
    ン酸アミドアデニンジヌクレオチド、第一鉄イオン、ま
    たはこれらの2種以上の混合物の存在下に抽出し且つ精
    製することを特徴とするギ酸デヒドロゲナーゼの製造法
  2. (2)ビタミンを含まないカザミノ酸を添加した培地を
    用いてシュードモナス・オキザラティクスの培養を行う
    特許請求の範囲第1項記載の製造法。
JP58118161A 1983-07-01 1983-07-01 ギ酸デヒドロゲナ−ゼの製造法 Pending JPS6012974A (ja)

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