JPS6279778A - 新規ス−パ−オキシドデイスムタ−ゼ及びその製造方法 - Google Patents

新規ス−パ−オキシドデイスムタ−ゼ及びその製造方法

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JPS6279778A
JPS6279778A JP60220215A JP22021585A JPS6279778A JP S6279778 A JPS6279778 A JP S6279778A JP 60220215 A JP60220215 A JP 60220215A JP 22021585 A JP22021585 A JP 22021585A JP S6279778 A JPS6279778 A JP S6279778A
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JP
Japan
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superoxide dismutase
activity
around
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culture
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Application number
JP60220215A
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English (en)
Inventor
Sumio Asami
純生 浅見
Norihide Amano
天野 典英
Teruo Amachi
輝夫 天知
Hajime Yoshizumi
肇 吉栖
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Suntory Ltd
Original Assignee
Suntory Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0089Oxidoreductases (1.) acting on superoxide as acceptor (1.15)
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215Microorganisms
    • Y10S435/822Microorganisms using bacteria or actinomycetales

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規なスーパーオキシドディスムターゼ(s
uperoxide dismutase 、以下SO
Dと略称する)およびその製造法に関する。
〔従来の技術〕
SODはスーパーオキシドラジカルを過酸化水素分子と
酸素分子に不均化する酵素であり、広く動植物・微生物
にその存在が知られている。スーパーオキシドラジカル
は生体内で発生する活性酸素前の一つであり、SODは
、スーパーオキシドラジカルを消去することにより、ス
ーパーオキシドラジカル自身、およびこれから生ずる他
の活性酸素から生体を守るために機能しているものと理
解されている。近年、活性酸素の様々な生理的作用が明
らかにされるに伴ないSODの生体防御酵素としての役
割が注目されている。たとえば、食品等の被酸化性物質
の酸化抑制(特開昭5O−40785)、または化粧料
組成物の一成分として皮膚・毛髪の保護・皮膚への色素
沈着抑制、皮膚に対する抗炎症作用や化粧料組成物中の
成分の変敗防止(特開昭51−63949、特開55−
87712)などの作用やりウマチ関節炎等の治療(M
、Walravens & J、Dequeker 。
カレント・セラピュテインク・リサーチ(curren
tTherapeutic Res、) 20巻、62
−69頁、 1976)に有効であることが見い出され
ている。
SODは金属酵素であり、含有する金属により、銅、亜
鉛(cu、 Zu)  S OD、マンガン(Mn) 
−5OD、鉄(Fe)−3ODの3種があり、Cu、Z
u−3ODは真核生物の細胞質、Mn −3ODは真核
生物のミトコンドリア、藻類、原核細胞、Fe−3OD
は藻類、原核細胞に分布することが知られている。しか
しながら、本発明のSODと同一のSODは知られてい
ない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は新規なSOD及びその製造方法を提供しようと
するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的は、次に詳細に記載する性質を有する新規な
SOD、及びノカルディオプシス(Nocardi−o
ps is)属に属する放線菌を用いるその製造方法に
より解決される。
本発明者らは、SODについて有用な給源を得るため、
広(自然界からSOD生産性の高い微生物を検索した結
果、鹿児島県屋久島の土壌より分離したノカルディオプ
シス(Nocard 1ops is)属に属する放線
菌が、新規SODを著量生産することを見い出し、この
知見に基いて本発明を完成した。
以下に、本発明によって得られるSODの性質を記載す
る。
(al  作用:スーパーオキシドラジカルを過酸化水
素分子と酸素分子とに不均化する。
(b)  基質特異性:スーパーオキシドラジカルに作
用する。
(c1作用至適pH:本酵素の作用至適pHは8付近に
ある。
(dl  安定p H範囲: p H4,5〜8.0で
は、25°C60分間処理後、80%以上の残存活性が
ある(第1図)。
(e)熱安定性:本酵素をpH7,8にて10分間加熱
処理すると、50℃付近までは安定であり、60℃で9
0%、70℃で50%の残存活性がある(第2図)。
(f)  分子量:約88000  (高速液体クロマ
トグラフィーによるゲル濾過法(0,2M塩化ナトリウ
ムを含む0.01Mリン酸緩衝液p H7,0で平衡化
したシンパック(Shimpak)DIOL 150(
島津製作所製)を用いた)による。)また、1%ラウリ
ル硫酸ナトリウム(以下SDSと略称する)で処理した
後、SDS存在下のポリアクリルアミド電気泳動法〔ザ
・ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー(
TheJournal of Biological 
Chemistry) 244巻。
5074〜5080頁、 1969年参照)により約2
2000の分子量を得た。この結果、本酵素は分子量約
22000のサブユニットの4量体から成り立っている
ことがわかる。
(g)  紫外部及び可視部領域の吸収スペクトル二図
3に示すように、本酵素は28Onm付近に極大吸収を
、250nm付近に極小吸収があり、290nm付近に
肩をもっている。
(h)  分子吸光係数:本酵素の280nmにおける
分子吸光係数は約1.45X 10’ M−’am−’
である。
(i)  シアン化カリウムによる活性阻害:後述する
チトクロームC法により、反応液中に1mMのシアン化
カリウムを添加しても活性阻害はみられない。
01  過酸化水素による活性失活:本酵素溶液に5m
Mになるよう過酸化水素を加えたものを用い、後述のチ
トクロームC法により活性を測定したところ、経時的指
数的に失活する(第4図)。
(kl  金属分析:本酵素は原子吸光分析法により、
酵素1モル当り1.56g原子の鉄を含み、銅、マンガ
ンを含まない。
本発明のSODの活性測定法は次の通りである。
(1)  チトクロームC法:ザ・ジャーナル・オブ。
バイオロジカル・ケミストリー(The Journa
l of   1Biological Chemis
try)244巻、 6049〜6055頁。
1969年に記載の方法に従う。すなわち、最終濃度と
して50mM リン酸緩衝液(pH7,8)、0.1m
Mエチレンジアミン四酢酸ナトリウム、10μmフェリ
チトクロームC150μmキサンチンとなるように反応
液(0,4mjりを調製し、これにリン酸緩衝液(pH
7,8)で測定可能な範囲に希釈した酵素液(50μm
)を添加し、さらにキサンチンオキシダーゼ溶液(50
μl)を添加し、全量を0.5mJとする。25℃下に
おいて、分光光度計による550nmにおけるチトクロ
ームC還元に基づく吸収増加の初速度(v)を測定する
また酵素液のかわりにリン酸緩衝液(pH7,8)を添
加したときの上記吸収増加の初速度(V)をも測定する
。酵素力価は上記反応条件下において、チトクローム還
元に基づく吸収増加初速度を50%阻害する酵素量を1
ユニツト(u)とすると、(V/v−1)の式から求め
ることができる。ただし、当チトクロームC法は、培養
上清などの粗W素商品を用いた場合にはこれに含まれる
夾雑物により著しい干渉がおきるため正しく活性測定を
:〒なうことができない。したがって、精製過程のとり
わけ粗精製段階では下記の方法により活性測ミを行なう
(2)ニトロブルーテトラゾリウム(N B T)法:
バイオケミカル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ
・コミユニケーシヨンズ(Biochenical+n
d Biophysical Re5earch Co
mmunications) 46壱、849〜854
頁、 1972年に記載の方法を改変して行なった。す
なわち、最終濃度として0.1 Mリン酸緩衝液(pH
7,5)、6μmフェナジンメソサルフェート、0.1
mMニトロブルーテトラゾリウムとなるように反応液(
0,4mj)を調製し、これにリン酸緩衝液(pH7,
(i)で測定可能な範囲に希釈した酵素液(50μl)
を添加し、さらシこ1.6mMの還元型ニコチンアミド
アデニンジヌカレオチド溶液(50μ&)を添加し、全
量を0.5mlとする。25℃下において、分光光度計
による560nmにおけるニトロブルーテトラゾリウム
の還元による吸収増加初速度を測定する。また対照とし
て酵素液のかわりにリン酸緩衝液(pH7,(i)を添
加したときの上記吸収増加初速度をも測定する。酵素力
価の算出は、上記チトクロームC法の場合と同様に行な
う。
蛋白質はローリ−法〔ザ・ジャーナル・オプ・バイオロ
ジカル・ケミストリー(The Journal of
Biological Chemistry)193巻
、  265〜275頁。
1951年〕により定量される。
次に、前記新規SODの生産菌の代表であるSAM−0
081株の菌学的性質を記載する。
1、形態的所見 気菌糸は直径0.4−0.7μm、気菌糸の分岐は単純
分岐で車軸分岐は認められない。気菌糸の先端には螺旋
状の胞子の連鎖が認められる。胞子の連鎖は通常10個
以上、基体菌糸は通常分断しない。胞子のうおよび鞭毛
胞子は認められない。胞子の表面は、電子顕微鏡観察に
よればいぼ状である。胞子は円筒形〜短円筒形で、長さ
0.9−1.7pm、幅0.6−1.1μm0 2、各種培地上での生育性状 各種培地上での諸性状は第1表に示す通りである。観察
は30℃、7日間培養後に行った。
以下奈白 3、生理的性質 1)生育温度範囲(cYC液体培地、7日間培養) 往育可能温度    16−51℃ 生育至適温度    24−37℃ 2)ゼラチンの液化   陽性 3)スターチの加水分解 陽性 4)脱脂乳の凝固    陰性 5)脱脂乳のペプトン化 陽性 6)メラニン様色素の生成 ペプトン・イースト鉄寒天培地 陽性 チロシン寒天培地       陽性 7)硝酸塩の還元    陰性 4、炭素源の利用(プリドハム・ブトリーブ寒天培地。
28℃、7日間培養) 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    ++ シュクロース      千十 イノシトール       + L−ラムノース     ++ ラフィノース     ++ D−マンニント     ++ D−ガラクトース    ++ サリシン         − (注)++:よく利用する、+:利用する。
−:利用しない。
5、細胞壁組成 5taneck、J、L、 & G、D、Robert
sの方法(AppliedMicrobiology 
、第28巻、 226−231ページ。
1974年)に準拠して、2.6−ジアミツビメリン酸
の異性体について調べた結果、メゾ型であった。
また、上記の方法に準拠して、全菌体の加水分解物を薄
層クロマトグラフィーによって分析したところ、リボー
スおよびグルコースが明瞭に認められ、ガラクトースが
痕跡程変認められた。
以上の分析結果から、SAM−0081株は細胞壁タイ
プ■型、糖パターンCに属する。
6、キノン系 山田雄三・金石 術の方法〔微生物の化学分類実験法(
駒形和実 編)、143−155ページ、学会出版セン
ター、東京、1982年〕に準拠して、キノン系の分析
を行ったところ、主成分(メイジャーコンポーネント)
としてMK−9(H8)を、副成分(マイナーコンポー
ネント)としてMK−9(H6,H4,HIO)を持つ
ことが認められた。
以上の菌学的性質に従い、SAM−0081株の分類学
的位置の検索をLecheva 1 i er 、 H
,^、およびM、P。
Lecheva l ier著、「イントロダクション
・トウ・ザ・オーダー・アクチノミセタレス」 (ザ・
プロカリオーツ・ア・ハンドブック・オブ・ハビテーツ
、アイソレーション・アンド・アイデンティフィケーシ
ョン・オブ・バクテリアr Introduction
to the 0rder Actinomyceta
lesJ (The Prokary−ots A H
andbook of Habitats、l5ola
tion、andIdentification of
 Bacteria) 1915−1922ページ。
M、P、5tarrらg 、 Springer−Ve
rlag、Berlin、1981年)に準拠して行っ
たところ、本菌株は細胞壁タイプが■型、全菌体加水分
解物中にマディロースが検出されない、気菌糸の先端に
長い胞子の連鎖が形成される、という点でNocard
iopsis属の放線菌に良く類似している。しかし、
Nocardiopsis属はキノン系として、MK−
10(Ha)又はMKlo(Ha)を主成分として持つ
とされているのに対して、本菌株のキノン系はMK  
9 (Hs)が主成分であり、また、気菌糸の先端に螺
旋状の胞子の連鎖をもつNocardiopsis属の
種類は知られておらず、本菌株が所属に分類される可能
性も否定できない。しかしながら、本発明者らは現時点
においては本菌株をNocardiopsis属の一種
と同定するのが、一番妥当であると判断し、SAM−0
081株を、気菌糸の先端に螺旋状の通常10個以上の
胞子の連鎖を形成する、基体菌糸の分断は通常見られな
い、キノン系は主成分がMK−9(Ha)、副成分がM
K  9 (H6,H4,HI。)ということを主要な
特徴とするNocardiopsis属の一種と同定し
、Nocardiopsis sp、 SAM−008
1と命名した。
SAM−0081株は、昭和60年8月24日に通商産
業省工業技術院微生物工業技術研究所(FRI)に受託
番号FERM P−8426として寄託されている。
次に、上記菌株(以下上記菌株を単に本菌株と略す)を
用いるSOD製造法について述べる。
目的とするSODの製造は、上記の菌株を培地に培養し
、培地中に生産された目的物を採取、精製することによ
って行なわれる。
本菌株の培養に用いられる培地は、本菌株が利用し得る
栄養源を含むものであれば、液状でも固状でもよいが、
大量に行なう場合には液体培地が好ましい。
培地には、本菌株が利用し得る栄養源すなわち炭素源、
窒素源、無機塩類、微量栄養素等が適宜配合される。炭
素源としては澱粉、グルコース、シュクロース等が、窒
素源としては、コーン・ステイープ・リカー゛、酵母エ
キス、酵母菌体、カゼイン、各種ペプトン類、硫酸アン
モニウムなどの窒素含有物が、無機塩類としては、塩化
ナトリ6ム、リン酸カリウム、硫酸マグネシウム、塩化
マンガン、塩化鉄、炭酸カルシウムなどをあげることが
できる。黴!栄養源としては、ビタミンBI。
BZなどのビタミン類などがあげられる。また、消泡剤
として、界面活性剤たとえばアデカノール(登録商標、
旭電化工業株式会社製)などを添加してもよい。
培養は、静置培養、振とう培養または通気攪拌培養など
で行なうが、特に工業的規模で行なう場合には、深部通
気攪拌培養がより有利である。培養の条件は、培地の組
成や培養方法などにより異なるが、培養温度は20〜4
0℃で、培養時間は1〜5日、培養pHは4〜9、さら
に好ましくは6〜8で行なわれる。
本菌株の生産する本発明SODは、主として菌体外に放
出される。該酵素は、通常用いられる精製手段により分
離精製することができる。すなわち、培養終了後、培養
物から遠心分離法や濾過法など通常用いられる方法によ
り菌体および培地に含まれる残渣などを除去する。これ
により得られる培養上清あるいは濾液を用い、当分野に
おいて公知の分離精製方法、たとえば硫酸アンモニウム
等による塩析法、有機溶媒による沈澱法、等電点沈澱法
、透析、電気透析等による膜処理法、リン酸カルシウム
やアルミナ等による吸着法、ジエチルアミノエチル(以
下DEARと略称する)セルロース等によるイオン交換
クロマトグラフ法、セファデックス(Sephadex
 :ファルマシア社製)やウルトロゲル(Ultrog
el : L K B社製)等によるゲル濾過クロマト
グラフ法などを適宜に組合わせて精製し、使用目的に応
じた精製レベルの酵素剤を得ることができる。
〔発明の効果〕
本発明は新規なSODを提供する。ノカルディオプシス
属放線菌によるSODの製造は従来知られておらず、本
発明はさらにSODの新規な製造方法を提供する。この
方法によればSODは主として菌体外に蓄積されるから
、その回収・精製が極めて容易である。
次に、実施例によりこの発明をさらに具体的に説明する
去m 培ttH1当り、グルコース3g1 トウモロコシデン
プン10g1酵母エキス2g、ポリペプトンLog、乾
燥酵母菌体3g、リン酸二カリウム1gから成る液体培
地(pH7,0に調節)を1Qrr+42ずつ25φ試
験管200本に入れ、120℃で15分間蒸気滅菌した
ものに、本菌株を接種し、28℃で91時間振とう等培
養(300rpm) した。培養終了後、遠心分離法に
より除菌し、培養上清1500mlを得た。このものの
SOD活性はNBT法で83u / m lであった。
この培養上清に90%飽和となるよう硫酸アンモニウム
を加え、生じた沈澱物を遠心分離法で集めた。この沈澱
物を少量の20mMのリン酸緩衝液(pH7,(i)に
溶解させ、同一緩衝液において透析した。この透析内液
を、あらかじめ同一緩衝液で平衡化したDEAR・セル
ロース(DE−23、ワットマン社製)のカラム(2,
4X15cm)に負荷し500 m lの同一緩衝液で
洗浄後、同一緩衝液のO−LM塩化ナトリウム直線濃度
勾配により溶出し、酵素活性を有する画分136m1を
集めた。
この両分を再度90%飽和となるよう硫酸アンモニウム
を加え、生じた沈澱物を遠心分離法で集め、これを少量
の水に溶解させ水で透析を行ない、透析内液を凍結乾燥
させることにより粉末172mgを得た。この標品の比
活性はNBT法で256 u /mg蛋白、(チトクロ
ームC法で3950 u / mg蛋白であった。)上
記標品を0.2M塩化ナトリウムを含むリン酸緩衝液(
pH7,(i)に溶解させ、あらかじめ同一緩衝液で平
衡化させたウルトロゲルACA−44(LKB社製)の
カラム(1,I X140〔)に負荷させ、同一緩衝液
で溶出させ、酵素活性を有する両分118mIlを集め
た。これを水で透析し凍結乾燥を行なうことにより56
mgの粉末標品を得た。本標品の比活性はチトクローム
C法で2700 u / m gであった。
1施±1 実施例Iで使用した液体培地と同一組成の培地を200
 m j+ずつ500mJのマイヤーフラスコ5本に分
注・滅菌し、この5本に本菌株を接種して、28℃30
0rpn+のロータリ一式振とう培養機で71時間培養
し種培養物を調製した。同一組成の培地301を5iの
タンクに注入滅菌後、これに前記の種培養物を接種し、
培養温度30℃で0、5 vvn+の通気攪拌培養を3
0時間行なった。培養終了後、培養物を遠心分離法によ
り除菌し、全量21の培養上清を得た。培養上清のSO
D活性はNBT法で6Qu/mff1であった。これを
実施例1と゛同様に、90%飽和となるように硫酸アン
モニウムを加え、遠心分離法により沈澱物を得た。この
沈澱物を水で透析した後、透析内液をあらかじめ20m
Mリン酸緩衝液(pH7,(i)で平衡化したDEAE
型のポリマー樹脂(FP−DA13 、三菱化成工業株
式会社製)のカラム(15X170cs+)に負荷させ
、71の同一緩衝液で洗浄後、0.3Mの塩化ナトリウ
ムを含む20mMリン酸緩衝液(pH7,(i)で溶出
し、5Ilの酵素活性を有する両分を得た。これをペリ
コンラボカセット(ミリボア社製、ポアサイズ10’ 
 、6O−x4)による限外濾過法により370 m 
IIにまで濃縮した後、90%飽和となるように硫酸ア
ンモニウムを加え、生じた沈澱物を遠心分離法で集めた
。この沈澱物に10mMリン酸緩衝液(pH7,(i)
を加え、100mJの溶解液とした。この溶解液を、あ
らかじめ0.2 M塩化ナトリウムを含む前記緩衝液で
平衡化させたウルトロゲルACA44のカラム(3,I
 X135cm)に2Qmlずつ負荷し、同一緩衝液で
溶出させ、酵素活性を有する両分を合計400m/得た
。これを水で透析し凍結乾燥を行なうことにより、1.
2 gのSOD標品を得た。本標品の比活性はチトクロ
ーム法で2400 u / m gであった。さらに得
られたSOD標品は先述の物性及び酵素化学的性質を有
し、既知のSODと異なる新規なものであった。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1で得られたSODのpH安定性を、第
2図は温度安定性を、第3図はその紫外部および可視部
領域における吸収スペクトルを、そして第4図は過酸化
水素処理による失活をそれぞれ表わす。 処  理 pH (pH安定性) 第1図 処理温度(’C) (温度安定性) 第2図 (吸吸スペクトル) 過酸化水素処理時間分 (過酸化水素処理による失活)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、次の性質を有する新規なスーパーオキシドディスム
    ターゼ: (a)作用:スーパーオキシドラジカルを過酸化水素分
    子と酸素分子とに不均化する; (b)基質特異性:スーパーオキシドラジカルに作用す
    る; (c)至適pH:約8; (d)pH安定性:pH4.5〜8.0(25℃ 60
    分処理後の残存活性は80%以上); (e)熱安定性:pH7.8にて、10分間加熱処理後
    、残存活性を測定した場合、50℃付近までは安定、6
    0℃で90%、70℃で50%(f)分子量:約8.8
    ×10^4(ゲル濾過法);(g)紫外部および可視部
    吸収スペクトル;280nm付近(極大吸収)、250
    nm付近(極小吸収)290nm付近(肩); (h)分子吸光係数:280nmにおいて約1.45×
    10^5M^−^1cm^−^1; (i)阻害:1mMシアン化カリウム添加で活性阻害は
    みられず、5mM過酸化水素添加で経時的指数的な失活
    がみられる; (j)金属分析:酵素1モル当り、1.56g原子の鉄
    を含み、銅およびマンガンは含まない。 2、ノカルディオプシス属(Nocardiopsis
    )に属するスーパーオキシドディスムターゼ生産菌を培
    地に培養し、培養液中にスーパーオキシドディスムター
    ゼを生成蓄積せしめ、該培養物からこれを採取すること
    を特徴とするスーパーオキシドディスムターゼの製造方
    法。 3、前記スーパーオキシドディスムターゼが次の性質: (a)作用:スーパーオキシドラジカルを過酸化水素分
    子と酸素分子とに不均化する; (b)基質特異性:スーパーオキシドラジカルに作用す
    る; (c)至適pH:約8; (d)pH安定性:pH4.5〜8.0(25℃ 60
    分処理後の残存活性は80%以上); (e)熱安定性:pH7.8 10分間加熱処理後、残
    存活性を測定した場合、50℃付近までは安定、60℃
    で90%、70℃で50%; (f)分子量:約8.8×10^4(ゲル濾過法);(
    g)紫外部および可視部吸収スペクトル:280nm付
    近(極大吸収)、250nm付近(極小吸収)290n
    m付近(肩); (h)分子吸光係数:280nmにおいて約1.45×
    10^5M^−^1cm^−^1; (i)阻害:1mMシアン化カリウム添加で活性阻害は
    みられず、5mM過酸化水素添加で経時的指数的な失活
    がみられる; (j)金属分析:酵素1モル当り、1.56g原子の鉄
    を含み、銅およびマンガンは含まない; を有する特許請求の範囲第2項記載の方法。
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