JPS6317432B2 - - Google Patents

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JPS6317432B2
JPS6317432B2 JP54106572A JP10657279A JPS6317432B2 JP S6317432 B2 JPS6317432 B2 JP S6317432B2 JP 54106572 A JP54106572 A JP 54106572A JP 10657279 A JP10657279 A JP 10657279A JP S6317432 B2 JPS6317432 B2 JP S6317432B2
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JP
Japan
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sorbitol
approximately
units
molecule
enzyme
Prior art date
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Application number
JP54106572A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5629994A (en
Inventor
Minoru Ameyama
Kazuo Adachi
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Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Original Assignee
Takeda Chemical Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Takeda Chemical Industries Ltd filed Critical Takeda Chemical Industries Ltd
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Publication of JPS5629994A publication Critical patent/JPS5629994A/en
Publication of JPS6317432B2 publication Critical patent/JPS6317432B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は新規なD―ソルビトール脱水素酵素お
よびその製造法に関する。 従来、D―ソルビトールの脱水素作用を有する
酵素としては、たとえば、L―イデイトール脱水
素酵素(L―iditol dehydrogenase、系統名L―
iditol:NAD oxidoreductase、EC、1、1、
1、14)、アルドース還元酵素(aldose
reductase、系統名Polyol:NADP
oxidoreductase、EC、1、1、1、21)、マニト
ール脱水素酵素(mannitol dehydrogenase、系
統名D―mannitol:cytochrome
oxidoreductase、EC、1、1、2、2)などが
よく知られており、それらの反応進行には、
NAD(ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド)、
NADP(ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド
ホスフエート)あるいはチトクロームを電子受容
体として存在させることが必須とされている。 本発明者らは永年に亘り微生物の好気的代謝に
ついて研究を続けた結果、ソルビトールに対して
極めて特異性が高く、かつNADあるいはNADP
を電子受容体とすることができない新しいD―ソ
ルビトール脱水素酵素を微生物が産生することを
見出し、これに基づいてさらに研究した結果、本
発明を完成するに至つた。 本発明は、(1)D―ソルビトール脱水素酵素およ
び(2)グルコノバクター属、アセトバクター属、セ
ラチア属、プロテウス属、バチルス属、スタフイ
ロコツカス属、ブレビバクテリウム属、シユード
モナス属またはクレブシエラ属に属するD―ソル
ビトール脱水素酵素生産菌を培地に培養し、培養
物中にD―ソルビトール脱水素酵素を生成蓄積せ
しめ、該培養物からこれを採取することを特徴と
するD―ソルビトール脱水素酵素の製造法であ
る。 本発明の酵素を製造するに際して用いられる微
生物としては、グルコノバクター
(Gluconobacter)属、アセトバクター
(Acetobacter)属、セラチア(Serratia)属、
プロテウス(Proteus)属、バチルス(Bacillus)
属、スタフイロコツカス(Staphilococcus)属、
ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属、シ
ユードモナス(Pseudomonas)属またはクレブ
シエラ(Klebsiella)属に属する微生物であつて
D―ソルビトールを脱水素するものはいずれでも
用いることができる。 上記の微生物の具体例としては、たとえばグル
コノバクター・サブオキシダンス・バール・アル
フア(G.suboxydans var.α)IFO3254、グルコ
ノバクター・アルビズス(G.albidus)IFO3250、
グルコノバクター・カプシユラツス(G.
cupsulatus)IFO3462、グルコノバクター・オキ
シダンス(G.oxydans)IFO3189、グルコノバク
ター・インダストリウス(G.industrius)
IFO3260、グルコノバクター・グルコニクス(G.
gluconics)IFO3171、グルコノバクター・セリ
ヌス(G.cerinus)IFO3265、グルコノバクタ
ー・ジオキシアセトニクス(G.
dioxyacetonucus)IFO3271、グルコノバクタ
ー・メラノゲネス(G.melanogenus)IFO3292、
グルコノバクター・リケフアシエンス(G.
liquefaciens)IFO12388、アセトバクター・オー
ランチウス(A.aurantius)IFO3245、アセトバ
クター・アセチゲネス(A.acetigenes)
IFO3277、アセトバクター・ランセンス(A.
rancens)IFO3298、アセトバクター・アセチ
(A.aceti)IFO3281、アセトバクター・アセンデ
ンス(A.ascendens)IFO3188、セラチア・マル
セセンス(S.marcescens)IFO3052、プロテウ
ス・ブルガリス(P.vulgaris)IFO3167、バチル
ス・ズブチリス(B.subtilis)IFO3013、スタフ
イロコツカス・アウレウス(S.aureus)
IFO3060、ブレビバクテリウム・アムモニアゲネ
ス(B.ammoniagenes)IFO12072、シユードモ
ナス・エルギノサ(P.aeruginosa)IFO3445、ク
レブシエラ・ニユーモニエ(K.pneumoniae)
IFO3317などが挙げられる。 上記のIFO番号の付された微生物は、財団法人
発酵研究所発行のリスト・オブ・カルチヤーズ
1978年第6版(Institute for Fermentation
Osaka List of Cultures 1978 sixth edition)
に収載されており、該発酵研究所から入手するこ
とができる。 一般に、グルコノバクター属菌、アセトバクタ
ー属菌、セラチア属菌、プロテウス属菌、バチル
ス属菌、スタフイロコツカス属菌、ブレビバクテ
リウム属菌、シユードモナス属菌またはクレブシ
エラ属菌は、その性状が変化しやすく、たとえば
X線照射、紫外線照射、放射線照射、人工変異剤
(例、ニトロソグアニジン、エチレンイミンなど)
を用いる人工変異手段などで容易に変異し得る。
このような変異菌であつても、D―ソルビトール
脱水素酵素の生産能を有するものはすべて本発明
の方法に使用し得る。 これらの微生物を培養するに当つて用いられる
炭素源としては、それらの微生物が資化しうる炭
素源ならいかなるものも使用できるが、通常、澱
粉類、六炭糖、五炭糖などの糖類のほかグリセロ
ール、ソルビトール、エタノールなどのアルコー
ル類も使用できる。また、窒素源としては、ペプ
トン、酵母エキス、綿実粉、大豆粕、コーンスチ
ープリカーなど種々の有機化合物のほか、硝酸
塩、アンモニウム塩などの無機化合物や尿素、ア
ンモニア水も用いることができる。 培地には炭素源、窒素源のほか生育に必要な各
種の金属塩、たとえばカリウム、ナトリウム、マ
グネシウム、マンガン、鉄、銅、亜鉛、コバルト
など、あるいは生育に要すれば各種のビタミンた
とえばパントテン酸などのビタミンB群のビタミ
ンやアミノ酸、核酸塩基なども添加することがで
きる。 本酵素の産生をより効率よく行うためには、酵
素産生促進物質として、基質であるソルビトール
やマンニトールを培養のいずれかの時期に培地中
に添加しておくことが望ましい。また、培地のPH
は酸またはアルカリを用いてPH約5〜7附近に調
整して用いるのが望ましい。 本酵素生産菌を培地に培養するには、固体培
養、液体培養のいずれをも採用できるが、望まし
くは通気撹拌培養を行うのが有利である。培養の
時間は、該酵素産生が最大となる時間とすればよ
いが、通常約10〜100時間あればほゞ十分といえ
る。 培養温度は、約25〜35℃が好ましい。 培養終了後は、微生物菌体を過、遠心分離、
凝集沈降などの手段で集菌し、あるいはそのまゝ
フレンチプレス、超音波処理、磨砕法、凍結融解
法などの通常用いられる菌体破壊法によつて、要
すればメルカプトエタノールなどのSH―保護剤
の存在下に菌体を破壊したのち、遠心分離を行つ
て、破砕菌体画分を集める。該酵素活性は、この
画分に含まれるので、このまゝ懸濁して粗酵素と
して用いることもできるが、さらに精製するため
には、界面活性剤、たとえばトリトンX―100(和
光純薬工業製)を加えて撹拌して酵素を可溶化し
たのち、たとえばセルロースカラムクロマトグラ
フイー、ゲル過、塩析、透析、分画沈澱など通
常の酵素精製手段を組合せて該酵素蛋白を精製採
取することができる。 また、本酵素活性は次のようにして測定するの
が適当である。すなわち、酵素液0.1ml、1モル
濃度のソルビトール0.1ml、0.1モルフエリシアン
化カリ0.1ml、マツキルベイン緩衝液(PH4.5)0.5
ml、蒸留水0.2ml(但し、対照としては、ソルビ
トールの代りに同量の蒸留水を用いる。)の組成
で、25℃に5分間反応させたのち、直ちに硫酸第
二鉄―デユパノール試薬(硫酸第二鉄5g、ラウ
リル硫酸ナトリウム3g、85%リン酸95mlに蒸留
水を加えて1としたもの)0.5ml、蒸留水3.5ml
を加えて反応を停止し、10分間放置ののち反応液
の660nmにおける吸光度を測定する。酵素活性
は、上記反応の1分間当り、2マイクロモルのフ
エリシアニドを還元するに要する酵素量を1単位
と表示する。 実施例1〜3の方法によつて得られたD―ソル
ビトール脱水素酵素の物理化学的性状を、以下に
示す。 (a) 作用: D―ソルビトールを脱水素して、L―ソルボ
ースに変換する。 (b) 基質特異性: 主としてD―ソルビトールを脱水素する。き
わめて僅かにD―マンニトールを脱水素する。 (c) 至適PH域: PH4.5±0.5 (d) 至適温度域: 25℃±5℃ (e) 安定性: PH5.0、5℃、24時間放置しても失活しない。 (f) 失活条件: 酢酸緩衝液(PH5.0)中で45℃以上に10分間
加熱すると失活する。 (g) 阻害: p―クロロマーキユリベンゾエートによつて
活性は阻害される。 (h) 安定化: D―ソルビトールの存在によつて安定化され
る。 (i) 分子構造: 分子量が約56000のユニツト、約43000のユニ
ツトおよび約16000のユニツト(それぞれSDS
―ゲル電気泳動法による)の3ユニツトから構
成される。 分子中にフラビン分子およびチトクロム分子
を補欠分子として有する。 (j) 可視部吸収スペクトル: λnax:417nm、523nm、552nm。 λnio:481nm、540nm。 シヨルダー:約530nm。 (k) 電子受容体: フエリシアニド、2,6―ジクロロフエノー
ルインドフエノールまたはフエナジンメトスル
フエート。 本D―ソルビトール脱水素酵素は基質特異性が
極めて高いので、たとえばグルコースからD―ソ
ルビトールの製造あるいはD―ソルビトールから
L―ソルボースの製造などの工業においてD―ソ
ルビトール定量用の酵素として極めて有用である
ばかりか、本酵素を適当な担体に固定化すればD
―ソルビトールからL―ソルボースの連続的製造
も可能であり、産業的見地からも有用な酵素であ
るといえる。 次に本発明を実施例および実験例をもつて、さ
らに詳細に説明する。 実施例 1 (D―ソルビトール脱水素酵素の産生) グルコン酸ナトリウム1%、D―ソルビトール
1%、酵母エキス0.2%、ポリペプトン0.3%(PH
6.5)からなる組成(重量/容量)の培地100ml宛
を500ml容三角フラスコに分注したのち常法に従
つて滅菌後、グルコノバクター・サブオキシダン
ス・バール・アルフア(Gluconobacter
suboxydans var.α)IFO3254の斜面培養物から
その一白金耳を接種し、30℃、200回転/分の回
転振盪機上で40時間培養する。培養中、酵素活性
は前記の方法で測定するほか、生育度は培養液の
クレツトーサマーソン(Klett―Summerson)光
電光度計による濁度として、また蛋白量をローリ
ー(Lowry)の方法(ジヤーナル・オブ・バイ
オロジカル・ケミストリー、第193巻、第265頁、
1951年、Journal of Biological Chemistry)で
測定する。培養の結果は第一表に示す。
The present invention relates to a novel D-sorbitol dehydrogenase and a method for producing the same. Conventionally, as an enzyme having a dehydrogenating effect on D-sorbitol, for example, L-iditol dehydrogenase (system name: L-
Iditol: NAD oxidoreductase, EC, 1, 1,
1, 14), aldose reductase (aldose reductase)
reductase, strain name Polyol: NADP
oxidoreductase, EC, 1, 1, 1, 21), mannitol dehydrogenase, strain name D-mannitol: cytochrome
oxidoreductase, EC, 1, 1, 2, 2), etc. are well known, and their reaction progress is
NAD (nicotinamide adenine dinucleotide),
It is essential that NADP (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) or cytochrome be present as an electron acceptor. The present inventors have continued research on the aerobic metabolism of microorganisms for many years, and as a result, we have found that it has extremely high specificity for sorbitol, and that NAD or NADP
It was discovered that microorganisms produce a new D-sorbitol dehydrogenase that cannot use D-sorbitol as an electron acceptor, and based on this, further research led to the completion of the present invention. The present invention provides (1) D-sorbitol dehydrogenase and (2) Gluconobacter, Acetobacter, Serratia, Proteus, Bacillus, Staphylococcus, Brevibacterium, Pseudomonas or Klebsiella D-sorbitol dehydrogenase, which is characterized by culturing D-sorbitol dehydrogenase-producing bacteria belonging to the genus in a medium, producing and accumulating D-sorbitol dehydrogenase in the culture, and collecting it from the culture. This is a method for producing enzymes. The microorganisms used in producing the enzyme of the present invention include Gluconobacter genus, Acetobacter genus, Serratia genus,
Genus Proteus, Bacillus
Genus, Staphilococcus,
Any microorganism belonging to the genus Brevibacterium, Pseudomonas, or Klebsiella that dehydrogenates D-sorbitol can be used. Specific examples of the above microorganisms include G.suboxydans var.α IFO3254, G.albidus IFO3250,
Gluconobacter capsiulatus (G.
cupsulatus) IFO3462, G.oxydans IFO3189, G.industrius
IFO3260, Gluconobacter gluconicus (G.
gluconics) IFO3171, G.cerinus (G.cerinus) IFO3265, Gluconobacter dioxyacetonix (G.
dioxyacetonucus) IFO3271, G.melanogenus (G.melanogenus) IFO3292,
Gluconobacter liquefaciens (G.
liquefaciens) IFO12388, Acetobacter aurantius (A.aurantius) IFO3245, Acetobacter acetigenes (A.acetigenes)
IFO3277, Acetobacter lancens (A.
rancens) IFO3298, A.aceti IFO3281, A.ascendens IFO3188, S.marcescens IFO3052, P.vulgaris IFO3167, Bacillus subtilis (B. subtilis) IFO3013, Staphylococcus aureus (S. aureus)
IFO3060, Brevibacterium ammoniagenes (B.ammoniagenes) IFO12072, P.aeruginosa (P.aeruginosa) IFO3445, Klebsiella pneumoniae (K.pneumoniae)
Examples include IFO3317. The microorganisms with the above IFO numbers are listed on the List of Cultures published by the Fermentation Research Institute.
1978 6th edition (Institute for Fermentation)
Osaka List of Cultures 1978 sixth edition)
It can be obtained from the Fermentation Research Institute. In general, Gluconobacter, Acetobacter, Serratia, Proteus, Bacillus, Staphylococcus, Brevibacterium, Pseudomonas, or Klebsiella are characterized by Easily changed, such as X-ray irradiation, UV irradiation, radiation irradiation, artificial mutagens (e.g. nitrosoguanidine, ethyleneimine, etc.)
It can be easily mutated by artificial mutation means using .
Even among such mutant bacteria, any strain capable of producing D-sorbitol dehydrogenase can be used in the method of the present invention. Any carbon source that can be assimilated by these microorganisms can be used as a carbon source for culturing these microorganisms, but usually starches, sugars such as hexoses, pentoses, etc. Alcohols such as glycerol, sorbitol, and ethanol can also be used. Further, as nitrogen sources, in addition to various organic compounds such as peptone, yeast extract, cottonseed flour, soybean meal, and corn steep liquor, inorganic compounds such as nitrates and ammonium salts, urea, and aqueous ammonia can also be used. The medium contains carbon sources, nitrogen sources, various metal salts necessary for growth, such as potassium, sodium, magnesium, manganese, iron, copper, zinc, cobalt, etc., and various vitamins necessary for growth, such as pantothenic acid. B vitamins, amino acids, nucleobases, etc. can also be added. In order to produce this enzyme more efficiently, it is desirable to add substrates such as sorbitol and mannitol to the medium at some stage of culture as enzyme production promoting substances. Also, the pH of the medium
It is desirable to use an acid or alkali to adjust the pH to around 5 to 7. In order to culture this enzyme-producing microorganism in a medium, either solid culture or liquid culture can be adopted, but it is preferable to perform aeration-stirring culture. The culturing time may be set to the time at which the production of the enzyme is maximized, but usually about 10 to 100 hours is sufficient. The culture temperature is preferably about 25 to 35°C. After culturing, the microbial cells are filtered, centrifuged,
Collect bacteria by means such as coagulation and sedimentation, or use commonly used bacterial cell destruction methods such as French press, ultrasonication, trituration, and freeze-thaw methods, and if necessary, use SH-protection such as mercaptoethanol. After disrupting the bacterial cells in the presence of the agent, centrifugation is performed to collect the disrupted bacterial cell fraction. Since the enzyme activity is contained in this fraction, it can be suspended as is and used as a crude enzyme, but for further purification it is necessary to use a surfactant such as Triton X-100 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). ) and stir to solubilize the enzyme, and then the enzyme protein can be purified and collected using a combination of conventional enzyme purification methods such as cellulose column chromatography, gel filtration, salting out, dialysis, and fractional precipitation. can. Furthermore, the enzyme activity is suitably measured as follows. Namely, 0.1 ml of enzyme solution, 0.1 ml of 1 molar sorbitol, 0.1 ml of 0.1 mol potassium erythyanide, and 0.5 pine kilvaine buffer (PH4.5).
ml and distilled water 0.2 ml (however, as a control, use the same amount of distilled water instead of sorbitol). 5g of ferric iron, 3g of sodium lauryl sulfate, 95ml of 85% phosphoric acid and 0.5ml of distilled water (1), 3.5ml of distilled water
Stop the reaction by adding 100% of the reaction mixture, and after allowing it to stand for 10 minutes, measure the absorbance of the reaction solution at 660 nm. Enzyme activity is expressed as 1 unit, which is the amount of enzyme required to reduce 2 micromoles of ferricyanide per minute of the above reaction. The physicochemical properties of D-sorbitol dehydrogenase obtained by the methods of Examples 1 to 3 are shown below. (a) Action: Dehydrogenates D-sorbitol and converts it to L-sorbose. (b) Substrate specificity: Mainly dehydrogenates D-sorbitol. Very little dehydrogenation of D-mannitol. (c) Optimum PH range: PH4.5±0.5 (d) Optimal temperature range: 25℃±5℃ (e) Stability: PH5.0, 5℃, does not lose activity even if left for 24 hours. (f) Inactivation conditions: Inactivation occurs when heated to 45°C or higher for 10 minutes in acetate buffer (PH5.0). (g) Inhibition: The activity is inhibited by p-chloromeric yuribenzoate. (h) Stabilization: Stabilized by the presence of D-sorbitol. (i) Molecular structure: molecular weights of approximately 56,000 units, approximately 43,000 units, and approximately 16,000 units (respectively SDS
-based on gel electrophoresis). It has a flavin molecule and a cytochrome molecule as prosthetic molecules in its molecule. (j) Visible absorption spectrum: λ nax : 417 nm, 523 nm, 552 nm. λnio : 481nm, 540nm. Shoulder: approx. 530nm. (k) Electron acceptor: ferricyanide, 2,6-dichlorophenol indophenol or phenazine methosulfate. Since this D-sorbitol dehydrogenase has extremely high substrate specificity, it is extremely useful as an enzyme for quantifying D-sorbitol in industries such as the production of D-sorbitol from glucose or the production of L-sorbose from D-sorbitol. Not only that, if this enzyme is immobilized on a suitable carrier, D
- Continuous production of L-sorbose from sorbitol is also possible, and it can be said that it is a useful enzyme from an industrial standpoint. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. Example 1 (Production of D-sorbitol dehydrogenase) Sodium gluconate 1%, D-sorbitol 1%, yeast extract 0.2%, polypeptone 0.3% (PH
After dispensing 100 ml of the medium with the composition (weight/volume) consisting of
A loopful of a slant culture of IFO3254 (suboxydans var. α) is inoculated and cultured for 40 hours at 30°C on a rotary shaker at 200 rpm. During cultivation, in addition to measuring enzyme activity using the method described above, growth rate was determined by measuring the turbidity of the culture medium using a Klett-Summerson photometer, and protein content was measured using the Lowry method (Journal). of Biological Chemistry, Volume 193, Page 265,
1951, Journal of Biological Chemistry). The culture results are shown in Table 1.

【表】 実施例 2 (酵素産生の促進) グリセロール1%、酵母エキス0.5%なる培地
(A)、D―ソルビトール1%、酵母エキス0.5%な
る培地(B)、D―ソルビトール0.7%、グリセロー
ル0.7%、酵母エキス0.3%なる培地(C)を用いて実
施例1と同様の方法で24時間培養したのち、生育
した菌体について活性を測定し、培地(A)における
活性を100とするとき、培地(B)では250、培地(C)で
は167の活性を得る。 実施例 3 (新規ソルビトール脱水素酵素の採取) (1) 第一工程:実施例1で25時間培養された培養
液(6000ml)から集めた菌体を2mMのメルカ
プトエタノールを含む0.01M酢酸緩衝液(PH
5.0)(200ml)に懸濁したのち、フレンチプレ
スで菌体を破砕し、その破砕液から、
7000rpm10分の遠心分離によつて無細胞抽出液
を得る。この抽出液をさらに68000×g、90分
間超遠心分離を行ない沈澱区分として膜画分を
集める。 (2) 第二工程:膜画分を、10〜30mg蛋白量/mlと
なるように、先の緩衝液に懸濁ののち、
0.1MD―ソルビトール、0.1M塩化カリウム、
1%トリトンX―100を加えて2時間撹拌する。
そののち、先と同様の超遠心分離を行なつて得
た上清区分を可溶化酵素画分とする。 (3) 第三工程:この可溶化酵素画分にポリエチレ
ングライコール6000を20%になるように加え、
一夜放置したのち、10000rpmの10分の遠心分
離を行つて沈澱を集め、その沈澱を0.1%トリ
トンX―100と0.05MD―ソルビトールとを含
む先の緩衝液に懸濁する。 (4) 第四工程:この懸濁液をDEAE―セルロース
カラム(3cmφ×30cm)にチヤージしたのち、
0.1%トリトンX―100と0.05MD―ソルビトー
ルを含む先の緩衝液でカラムを洗い、流出画分
を17mlづつ集めれば、第17画分より活性画分の
流出が開始され約40画分まで続く。その間28〜
32画分が最も活性の高い画分である。 (5) 第五工程:上記セルロースカラムからの活性
画分を集めて、ポリエチレングライコール6000
を10%になるように加えて一夜放置したのち遠
心分離して上清を得、さらにエチレングライコ
ール6000を20%になるように追加添加する。再
び一夜放置したのち、10000rpm10分の遠心分
離を行つて生じた沈澱を酵素蛋白として集め
る。 この間の活性の収量、収率は第二表に示す結果
である。すなわち、第一工程の膜画分から、収率
32%で132倍に精製された酵素標品を得ることが
できる。
[Table] Example 2 (Promotion of enzyme production) Medium containing 1% glycerol and 0.5% yeast extract
(A), a medium containing 1% D-sorbitol and 0.5% yeast extract (B), and a medium containing 0.7% D-sorbitol, 0.7% glycerol, and 0.3% yeast extract (C) in the same manner as in Example 1. After culturing for 24 hours, the activity of the grown cells is measured, and when the activity in medium (A) is 100, an activity of 250 is obtained in medium (B) and 167 in medium (C). Example 3 (Collection of novel sorbitol dehydrogenase) (1) First step: Cells collected from the culture solution (6000 ml) cultured for 25 hours in Example 1 were added to 0.01 M acetate buffer containing 2 mM mercaptoethanol. (PH
5.0) (200ml), then crush the bacterial cells with a French press, and from the crushed liquid,
Obtain cell-free extract by centrifugation at 7000 rpm for 10 minutes. This extract is further subjected to ultracentrifugation at 68,000 xg for 90 minutes, and a membrane fraction is collected as a precipitate. (2) Second step: After suspending the membrane fraction in the above buffer solution to a protein content of 10 to 30 mg/ml,
0.1MD-sorbitol, 0.1M potassium chloride,
Add 1% Triton X-100 and stir for 2 hours.
Thereafter, the supernatant fraction obtained by performing ultracentrifugation in the same manner as above is used as the solubilized enzyme fraction. (3) Third step: Add polyethylene glycol 6000 to this solubilized enzyme fraction to a concentration of 20%.
After standing overnight, the precipitate was collected by centrifugation at 10,000 rpm for 10 minutes, and the precipitate was suspended in the above buffer containing 0.1% Triton X-100 and 0.05 MD-sorbitol. (4) Fourth step: After charging this suspension to a DEAE-cellulose column (3 cmφ x 30 cm),
If you wash the column with the above buffer containing 0.1% Triton . Meanwhile 28~
Fraction 32 is the most active fraction. (5) Fifth step: Collect the active fraction from the cellulose column and add polyethylene glycol 6000 to
Add to a concentration of 10%, leave overnight, centrifuge to obtain a supernatant, and add ethylene glycol 6000 to a concentration of 20%. After standing again overnight, centrifugation is performed at 10,000 rpm for 10 minutes, and the resulting precipitate is collected as enzyme protein. The yield and yield of activity during this period are shown in Table 2. In other words, from the membrane fraction in the first step, the yield
At 32%, it is possible to obtain an enzyme preparation that is 132 times more purified.

【表】 第二工程

可溶化酵素画分 666
4660 7 113

[Table] Second process

Solubilized enzyme fraction 666
4660 7 113

【表】 実験例 1 (基質特異性) 実施例3で得られる精製酵素標品を用い本文中
に記載した活性測定法のうち、基質を第三表に示
す種々の物質に置き換えて反応させ、基質特異性
を調べた結果、第三表の結果に示されるようにD
―ソルビトールに対しきわめて高い特異性を示
す。
[Table] Experimental Example 1 (Substrate specificity) Among the activity measurement methods described in the text using the purified enzyme preparation obtained in Example 3, the reaction was performed by replacing the substrate with various substances shown in Table 3. As a result of examining the substrate specificity, as shown in the results in Table 3, D
- Shows extremely high specificity for sorbitol.

【表】 実験例 2 (酵素の安定性) 実施例3で得られる精製酵素を用いて、10〜50
℃の温度で10分処理したのち残存活性を測定し温
度安定性を、また、PH3〜7.5のマツキルベーン
緩衝液中で5℃に一夜放置したあとの残存活性を
測定し、PH安定性を調べて、それぞれ第四表、第
五表に示される結果を得る。
[Table] Experimental example 2 (enzyme stability) Using the purified enzyme obtained in Example 3,
Temperature stability was determined by measuring the residual activity after treatment at a temperature of 10°C for 10 minutes, and PH stability was determined by measuring the residual activity after being left at 5°C overnight in a pine kil vane buffer solution with a pH of 3 to 7.5. The results shown in Tables 4 and 5, respectively, are obtained.

【表】【table】

【表】 実験例 3 (阻害剤) 第六表に示される各種化合物を1mMの濃度で
酵素液中に添加し、25℃で10分間放置したのち、
先の活性測定法によつて残存活性を測定したとこ
ろ、第六表の結果を得る。
[Table] Experimental Example 3 (Inhibitor) Various compounds shown in Table 6 were added to the enzyme solution at a concentration of 1mM, and after being left at 25℃ for 10 minutes,
When the residual activity was measured by the above activity measuring method, the results shown in Table 6 were obtained.

【表】 実験例 4 (共存物質の影響) 先の活性測定法において、反応液中に最終濃度
100mMとなるように第七表に挙げた物質を添加
し、反応を行なつて反応に及ぼす効果を調べ、第
七表の結果を得る。
[Table] Experimental example 4 (Influence of coexisting substances) In the above activity measurement method, the final concentration in the reaction solution
Add the substances listed in Table 7 to a concentration of 100 mM, conduct the reaction, and examine the effect on the reaction to obtain the results shown in Table 7.

【表】 表示
実験例 5 (電子受容体) 電子受容体としてフエリシアン化カリを用いた
場合は、先の活性測定法で、2,6―ジクロロフ
エノールインドフエノールを用いた場合は、
0.1Mリン酸緩衝液(PH6)1.0ml、10mMジクロ
ロフエノールインドフエノール0.1ml、1Mソルビ
トール0.1ml、3mMフエナジンメタ硫酸0.1ml、酵
素液0.1ml、蒸留水1.6mlの反応組成で、25℃、5
分間反応し、1分間に1マイクロモルのジクロロ
フエノールインドフエノールを還元するに要する
酵素量を1単位として、また、フエナジンメタ硫
酸を用いる場合には、マツキルベーン緩衝液(PH
5)1.0ml、30mMフエナジンメタ硫酸0.1ml、
1MD―ソルビトール0.1ml、酵素液0.1ml、蒸留水
1.7mlの反応組成で25℃、5分間反応を行ない、
その間に要した酸素量を酸素電極を用いて測定
し、1分間に0.5マイクロモルの酸素を消費する
に要する酵素量を1単位として測定し、最大反応
速度(Vnax)、基質および電子受容体に対するミ
カエリス定数(Km)を求め、第八表の結果を得
る。
[Table] Display experiment example 5 (electron acceptor) When potassium ferricyanide is used as an electron acceptor, the activity measurement method described above is used, and when 2,6-dichlorophenol indophenol is used,
The reaction composition was 1.0 ml of 0.1 M phosphate buffer (PH6), 0.1 ml of 10 mM dichlorophenol indophenol, 0.1 ml of 1 M sorbitol, 0.1 ml of 3 mM phenazine metasulfate, 0.1 ml of enzyme solution, and 1.6 ml of distilled water.
The amount of enzyme required to reduce 1 micromole of dichlorophenol indophenol per minute is one unit.
5) 1.0ml, 30mM phenazine metasulfate 0.1ml,
1MD - Sorbitol 0.1ml, enzyme solution 0.1ml, distilled water
The reaction was carried out at 25℃ for 5 minutes with 1.7ml of reaction composition.
The amount of oxygen required during that time was measured using an oxygen electrode, and the amount of enzyme required to consume 0.5 micromol of oxygen per minute was measured as one unit, and the maximum reaction rate (V nax ), substrate and electron acceptor Find the Michaelis constant (Km) for , and obtain the results in Table 8.

【表】 実験例 6 (理化学的性状) 通常行なわれるSDS―ポリアクリルアミドゲル
電気泳動法で、実施例3で得られる精製酵素を処
理すると、分子量56000、同43000および同16000
の3つのサブユニツトに分割される。 また、本酵素標品をマツキルベーン緩衝液で稀
釈し、蛋白量0.38mg/mlの濃度とし、若干のD―
ソルビトールとユビキノンとを加えて可視部吸収
スペクトルを測定し、第1図に示すスペクトラム
が得られる。 実験例 7 (反応の至適PHと至適温度) 前述の活性測定法において、緩衝液のPHを3〜
7.5として反応したところ、至適PHは4.5である。
また、同様に緩衝液PHを4.5として、反応の温度
を20〜50℃として反応したところ、至適温度は25
℃である。 実験例 8 (超遠心分離) 実施例2で得られる最終標品を蛋白量として、
6mg/mlの濃度で超遠心分析を行なつた結果、参
考図(超遠心―沈降像、60000r.p.m、100分後の
映像)にみられるように、用いた標品が単一の蛋
白成分よりなつていることがわかる。(参考図に
おいては、はチトクロームの赤色バンドを、
はD―ソルビトール脱水素酵素のピークを、は
共存するトリトンX―100のピークを、それぞれ
表わす。) 実施例 4 (各種微生物による酵素の産生) 実施例1で用いた培養条件下で各種の微生物を
培養し、特異的D―ソルビトール脱水素酵素活性
を測定する。すなわち、各種微生物の産生する酵
素含有溶液各1ml、1モル濃度のソルビトール
0.1ml、0.1モルフエリシアン化カリ0.1ml、マツキ
ルベイン緩衝液(PH4.5)0.5ml、蒸留水0.2mlの組
成で、25℃に5分間反応させたのち、直ちに硫酸
第二鉄―デユパノール試薬0.5ml、蒸留水3.5mlを
加えて反応を停止し、10分間放置ののち反応液の
660nmにおける吸光度を測定する。 対照として、対応する同一の酵素含有溶液0.1
mlを上記と同様に反応、後処理および吸光度測定
を行う。但し反応にはソルビトールの代りに同量
の蒸留水を用いる。 酵素活性(反応速度)は、上記反応の1分間当
り、2マイクロモルのフエリシアニドを還元する
に要する酵素量を1単位として、それぞれ酵素活
性値から対照値を差し引いて比活性として第九表
に示す。
[Table] Experimental Example 6 (Physical and chemical properties) When the purified enzyme obtained in Example 3 was treated with the commonly performed SDS-polyacrylamide gel electrophoresis method, the molecular weights were 56,000, 43,000, and 16,000.
It is divided into three subunits. In addition, this enzyme preparation was diluted with pine kilvane buffer to give a protein concentration of 0.38 mg/ml, and some D-
When sorbitol and ubiquinone are added and the absorption spectrum in the visible region is measured, the spectrum shown in FIG. 1 is obtained. Experimental Example 7 (Optimal pH and temperature for reaction) In the activity measurement method described above, the pH of the buffer solution was set at 3 to
When reacting at 7.5, the optimum pH is 4.5.
Similarly, when the buffer pH was set to 4.5 and the reaction temperature was set to 20 to 50°C, the optimum temperature was 25°C.
It is ℃. Experimental Example 8 (Ultracentrifugation) The final sample obtained in Example 2 was used as the protein amount.
As a result of ultracentrifugation analysis at a concentration of 6 mg/ml, as shown in the reference image (ultracentrifugation - sedimentation image, image after 60000 rpm, 100 minutes), the sample used was a single protein component. You can see that it's getting better. (In the reference figure, indicates the red band of cytochrome,
represents the peak of D-sorbitol dehydrogenase, and represents the peak of coexisting Triton X-100, respectively. ) Example 4 (Production of enzymes by various microorganisms) Various microorganisms are cultured under the culture conditions used in Example 1, and specific D-sorbitol dehydrogenase activity is measured. That is, 1 ml of each enzyme-containing solution produced by various microorganisms, 1 molar concentration of sorbitol
After reacting at 25°C for 5 minutes with a composition of 0.1 ml, 0.1 morph potassium erythyanide, 0.5 ml pine kilvaine buffer (PH4.5), and 0.2 ml distilled water, immediately add 0.5 ml ferric sulfate-dupanol reagent. , add 3.5 ml of distilled water to stop the reaction, leave it for 10 minutes, and then drain the reaction solution.
Measure the absorbance at 660nm. As a control, the corresponding identical enzyme-containing solution 0.1
ml was subjected to reaction, post-treatment, and absorbance measurement in the same manner as above. However, in the reaction, the same amount of distilled water is used instead of sorbitol. Enzyme activity (reaction rate) is shown in Table 9 as the specific activity by subtracting the control value from the enzyme activity value, where 1 unit is the amount of enzyme required to reduce 2 micromoles of ferricyanide per minute of the above reaction. .

【表】 トリウム
[Table] Thorium

【表】【table】 【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のD―ソルビトール脱水素酵素
の可視部吸収スペクトルを表わす。
FIG. 1 shows the visible region absorption spectrum of D-sorbitol dehydrogenase of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 次の性状を有するD―ソルビトール脱水素酵
素: (a) 作用: D―ソルビトールを脱水素して、L―ソルボ
ースに変換する。 (b) 基質特異性: 主としてD―ソルビトールを脱水素する。き
わめて僅かにD―マンニトールを脱水素する。 (c) 至適PH域: PH4.5±0.5 (d) 至適温度域: 25℃±5℃ (e) 安定性: PH5.0、5℃、24時間放置しても失活しない。 (f) 失活条件: 酢酸緩衝液(PH5.0)中で45℃以上に10分間
加熱すると失活する。 (g) 阻害: p―クロロマーキユリベンゾエートによつて
活性は阻害される。 (h) 安定化: D―ソルビトールの存在によつて安定化され
る。 (i) 分子構造: 分子量が約56000のユニツト、約43000のユニ
ツトおよび約16000のユニツト(それぞれSDS
―ゲル電気泳動法による)の3ユニツトから構
成される。 分子中にフラビン分子およびチトクロム分子
を補欠分子として有する。 (j) 可視部吸収スペクトル: λnax:417nm、523nm、552nm。 λnax:481nm、540nm。 シヨルダー:約530nm。 (k) 電子受容体: フエリシアニド、2,6―ジクロロフエノー
ル インドフエノールまたはフエナジンメトス
ルフエート。 2 グルコノバクター属、アセトバクター属、セ
ラチア属、プロテウス属、バチルス属、スタフイ
ロコツカス属、ブレビバクテリウム属、シユード
モナス属またはクレブシエラ属に属するD―ソル
ビトール脱水素酵素生産菌を培地に培養し、培養
物中にD―ソルビトール脱水素酵素を生成蓄積せ
しめ、該培養物からこれを採取することを特徴と
する次の性状を有するD―ソルビトール脱水素酵
素の製造法。 (a) 作用: D―ソルビトールを脱水素して、L―ソルボ
ースに変換する。 (b) 基質特異性: 主としてD―ソルビトールを脱水素する。き
わめて僅かにD―マンニトールを脱水素する。 (c) 至適PH域: PH4.5±0.5 (d) 至適温度域: 25℃±5℃ (e) 安定性: PH5.0、5℃、24時間放置しても失活しない。 (f) 失活条件: 酢酸緩衝液(PH5.0)中で45℃以上に10分間
加熱すると失活する。 (g) 阻害: p―クロロマーキユリベンゾエートによつて
活性は阻害される。 (h) 安定化: D―ソルビトールの存在によつて安定化され
る。 (i) 分子構造: 分子量が約56000のユニツト、約43000のユニ
ツトおよび約16000のユニツト(それぞれSDS
―ゲル電気泳動法による)の3ユニツトから構
成される。 分子中にフラビン分子およびチトクロム分子
を補欠分子として有する。 (j) 可視部吸収スペクトル: λnax:417nm、523nm、552nm。 λnax:481nm、540nm。 シヨルダー:約530nm。 (k) 電子受容体: フエリシアニド、2,6―ジクロロフエノー
ル インドフエノールまたはフエナジンメトス
ルフエート。
[Claims] 1. D-sorbitol dehydrogenase having the following properties: (a) Action: Dehydrogenates D-sorbitol and converts it to L-sorbose. (b) Substrate specificity: Mainly dehydrogenates D-sorbitol. Very little dehydrogenation of D-mannitol. (c) Optimum PH range: PH4.5±0.5 (d) Optimal temperature range: 25℃±5℃ (e) Stability: PH5.0, 5℃, does not lose activity even if left for 24 hours. (f) Inactivation conditions: Inactivation occurs when heated to 45°C or higher for 10 minutes in acetate buffer (PH5.0). (g) Inhibition: The activity is inhibited by p-chloromeric yuribenzoate. (h) Stabilization: Stabilized by the presence of D-sorbitol. (i) Molecular structure: molecular weights of approximately 56,000 units, approximately 43,000 units, and approximately 16,000 units (respectively SDS
-based on gel electrophoresis). It has a flavin molecule and a cytochrome molecule as prosthetic molecules in its molecule. (j) Visible absorption spectrum: λ nax : 417 nm, 523 nm, 552 nm. λnax : 481nm, 540nm. Shoulder: approx. 530nm. (k) Electron acceptors: ferricyanide, 2,6-dichlorophenol, indophenol or phenazine methosulfate. 2. Culture D-sorbitol dehydrogenase-producing bacteria belonging to the genus Gluconobacter, Acetobacter, Serratia, Proteus, Bacillus, Staphylococcus, Brevibacterium, Pseudomonas or Klebsiella in a medium. A method for producing D-sorbitol dehydrogenase having the following properties, which comprises producing and accumulating D-sorbitol dehydrogenase in a culture and collecting it from the culture. (a) Action: Dehydrogenates D-sorbitol and converts it to L-sorbose. (b) Substrate specificity: Mainly dehydrogenates D-sorbitol. Very little dehydrogenation of D-mannitol. (c) Optimum PH range: PH4.5±0.5 (d) Optimal temperature range: 25℃±5℃ (e) Stability: PH5.0, 5℃, does not lose activity even if left for 24 hours. (f) Inactivation conditions: Inactivation occurs when heated to 45°C or higher for 10 minutes in acetate buffer (PH5.0). (g) Inhibition: The activity is inhibited by p-chloromeric yuribenzoate. (h) Stabilization: Stabilized by the presence of D-sorbitol. (i) Molecular structure: molecular weights of approximately 56,000 units, approximately 43,000 units, and approximately 16,000 units (respectively SDS
-based on gel electrophoresis). It has a flavin molecule and a cytochrome molecule as prosthetic molecules in its molecule. (j) Visible absorption spectrum: λ nax : 417 nm, 523 nm, 552 nm. λnax : 481nm, 540nm. Shoulder: approx. 530nm. (k) Electron acceptors: ferricyanide, 2,6-dichlorophenol, indophenol or phenazine methosulfate.
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DE19963126A1 (en) 1999-12-24 2001-07-12 Suedzucker Ag Process for the preparation of 6-O-alpha-D-glucopyranosyl-D-sorbitol

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AGRIC BIOL=1982 *
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