JPH0634714B2 - ピロリン−5−カルボン酸脱水素酵素の製造法 - Google Patents

ピロリン−5−カルボン酸脱水素酵素の製造法

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JPH0634714B2
JPH0634714B2 JP61104465A JP10446586A JPH0634714B2 JP H0634714 B2 JPH0634714 B2 JP H0634714B2 JP 61104465 A JP61104465 A JP 61104465A JP 10446586 A JP10446586 A JP 10446586A JP H0634714 B2 JPH0634714 B2 JP H0634714B2
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bacillus
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pyrroline
p5cdh
dehydrogenase
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健次 左右田
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【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 産業上の利用分野 本発明はバチルス・スフアエリカス(Bacillus sphaeri
cus)、バチルス・カルドテナツクス(Bacillus caldot
enax)、バチルス・ステアロサーモフイラス(Bacillus
stearothermophilus)またはバチルス・サーモデニト
リフイカンス(Bacillus thermodenitrificans)に属す
る菌株によるピロリン−5−カルボン酸脱水素酵素(EC
1.5.1.12,以下「P5CDH」という)の製造法に関
する。P5CDHは肝臓の尿素サイクルの代謝に関与す
る酵素または基質の測定に有用である。
従来の技術 従来P5CDHは肝臓およびバチルス・ズブチリス(Ba
cillus subtilis)から得られることが知られている
(J.Biol.Chem.,第235巻,3218-3223頁,1960年;Bioc
him.Biophy.Acta,第81巻,257-269頁,1964年)。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、尿素サイクルの代謝に関与する酵素または基
質の測定に用いられるP5CDHの新規な製造法を提供
することを目的とする。さらに、最も好ましくは上述の
測定に必要なP5CDHおよびオルニチン−ケト酸アミ
ノトランスフエラーゼ(EC 2.6.1.13,以下「OKA
T」という)の2種類の酵素を同一の菌株を用い同時に
製造する方法を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
問題点を解決するための手段 本発明によれば、バチルス・スファエリカス(Bacillus
sphaericus)、バチルス・カルドテナツクス(Bacillu
s caldotenax)、バチルス・ステアロサーモフイラス
(Bacillus stearothermophilus)またはバチルス・サ
ーモデニトリフイカンス(Bacillus thermodenitrifica
ns)に属しP5CDH産生能を有する菌株を栄養培地に
培養することによってP5CDHを製造することができ
る。
本発明者らはP5CDH産生能を有する微生物を新たに
検索し、バチルス・スフアエリカス(Bacillus sphaeri
cus)、バチルス・カルドテナツクス(Bacillus caldot
enax)、バチルス・ステアロサーモフイラス(Bacillus
stearothermophilus)またはバチルス・サーモデニト
リフイカンス(Bacillus thermodenitrificans)に属す
る保存菌株がP5CDHを著量産生することを見いだし
た。さらに、最も好ましい菌株においてはP5CDHと
同時にOKATをも産生することを知った。これらの酵
素はいずれも尿素サイクルの代謝に関与する酵素または
基質の測定に用いられる。
本発明で用いられるバチルス・スフアエリカス(Bacill
us sphaericus)、バチルス・カルドテナツクス(Bacil
lus caldotenax)、バチルス・ステアロサーモフイラス
(Bacillus stearothermophilus)またはバチルス・サ
ーモデニトリフイカンス(Bacillus thermodenitrifica
ns)に属しP5CDH産生能を有する菌株としては、バ
チルス・スフアエリカス(Bacillus sphaericus)、IFO
3525、バチルス・カルドテナツクス(Bacillus caldot
enax)DSM 406、バチルス・ステアロサーモフイラス(B
acillus stearothermophilus)IFO 12983、バチルス・
サーモデニトリフイカンス(Bacillus thermodenitrifi
cans)DMS 465株が例示される。
バチルス・スフアエリカス(Bacillus sphaericus)、
バチルス・カルドテナツクス(Bacillus caldotena
x)、バチルス・ステアロサーモフイラス(Bacillus st
earothermophilus)またはバチルス・サーモデニトリフ
イカンス(Bacillus thermodenitrificans)を培養する
栄養培地としては、炭素源、窒素源、無機物等を含む培
地であれば合成培地、天然培地いずれも用いることがで
きる。炭素源としてはグルコース、フラクトース、マル
トース、シュクロース、グリセロール等が使用され、窒
素源としては麦芽エキス、ペプトン、酵母エキス、肉エ
キス等が使用される。無機物としてはカリウム、ナトリ
ウム、マグネシウム、亜鉛、鉄などの金属塩が必要に応
じて使用される。その他微量栄養素としてオルニチン、
アルギニンなどのアミノ酸を添加することが好ましい。
これらのアミノ酸の添加はP5CDHの生産を著しく増
加せしめることができる。
培養の条件は、菌株が成育しP5CDHが生産される範
囲内であればいずれもよいが、好ましくは温度20〜40
℃、培地のpHは約6〜9の範囲である。培養時間は酵素
活性が最大に達する時間を選べばよいが、通常7〜72時
間である。
以上のようにして得られた培養物からP5CDHを採取
するには、培養物をろ過または遠心分離して菌体を集
め、アルミナ磨砕、フレンチプレス、ダイノミルなどの
機械的方法あるいはアセトン等の有機溶媒処理、細胞壁
溶解酵素による処理などによって酵素を抽出する。その
後ろ過もしくは遠心分離によって固型物を除き粗酵素液
を得、さらに塩析、有機溶媒沈澱、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、ゲルろ過などの
公知の方法を適宜組み合せることにより精製標品が得ら
れる。
本発明において、P5CDHの活性は以下のように定義
される。0.05%NADPを含む0.2Mリン酸緩衝液(p
H7.0)2.0m、3.7mMピロリン−5−カルボン酸0.2m
、水0.3m、および酵素試料0.01mを混合して37℃
においてインキュベートし、340nmにおける吸光度を測
定したとき、1分間当り1μmolのNADPHを生成せ
しめる酵素量を1単位とした。
次に、本発明における代表的な一例としてバチルス・ス
フアエリカス(Bacillus sphaericus)IFO 3525株より
得られたP5CDHの理化学性質を示す。
(1)作用 NAD(P)の存在下ピロリン−5−カルボン酸に作
用し、グルタミン酸、NAD(P)H、Hを生成する
反応を触媒する。
(2)基質特異性 ピロリン−5−カルボン酸によく作用する。
(3)至適pH 補酵素としてNADを用いた場合はpH6.5〜7、NA
DPを用いた場合はpH6.5〜7.5が至適であった。(第
1図に示す) (4)安定pH範囲 pH5.5〜8.0の各pHにおいて37℃で処理した後の残存活性
を測定したところ、補酵素としてNADを用いた場合
はpH6〜7.5、NADPを用いた場合はpH5.5〜7の範
囲で安定であった。(第2図に示す) (5)至適温度 25〜50℃の各温度において活性を測定したところ、補酵
素としてNADを用いた場合は35℃付近、NADP
を用いた場合は40〜50℃が至適温度の範囲であった。
(第3図に示す) (6)温度安定性 pH7.0において、NADP存在下0〜50℃の各温度で1
5分間処理した後の残存活性を測定したところ、約40℃
以下で安定であった。pH7.5においては、約10℃温度安
定性が低下した。(第4図に示す) (7)基質親和性 補酵素としてNADPを用いた場合の基質ピロリン−
5−カルボン酸に対するミハエリス定数(Km値)は4.2
×10-5Mであった。また補酵素NADおよびNADP
に対するKm値はそれぞれ2.5×10-3M、9.5×10-6
であった。
(8)分子量 セファデックスG−100(ファルマシア社製)を用いた
ゲルろ過法により測定したところ分子量は約100,000で
あった。
(9)等電点:pH4.2〜4.3 (10)結晶形:針状 以下実施例をもって本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 酵母エキス0.05%、ペプトン0.5%、グリセロール0.2
%、アルギニン塩酸塩0.4%、リン酸一カリウム0.2%、
リン酸ニカリウム0.2%、塩化ナトリウム0.2%から成る
組成の培地150m(pH7.2)の入った500m容の坂口
フラスコにバチルス・スフアエリカス(Bacillus sphae
ricus)IFO 3525、バチルス・カルドテナツクス(Bacil
lus caldotenax)DSM 406、バチルス・ステアロサーモ
フイラス(Bacillus stearothermophilus)IFO 12983、
バチルス・サーモデニトリフイカンス(Bacillus therm
odenitrificans)DSM 465の各株を一白金耳接種し、バ
チルス・スフアエリカス(Bacillus sphaericus)IFO 3
525は30℃でその他の株は55℃において20時間振盪培養
した。得られた培養液を遠心分離し、菌体を集め、リン
酸緩衝液(pH7.0)に懸濁後、アルミナ破砕し酵素を抽
出した。抽出液を遠心分離して固形物を除去し、得られ
た上澄液を用いて酵素活性を測定した。その結果、表−
1に示すようにいずれの菌株もP5CDHとOKATを
著量産生した。
実施例2 酵母エキス0.05%、ペプトン0.5%、グリセロール0.2
%、アルギニン塩酸塩0.4%、リン酸一カリウム0.2%、
リン酸二カリウム0.2%、塩化ナトリウム0.2%から成る
組成の培地100m(pH7.2)の入った500m容の坂口
フラスコにバチルス・スフアエリカス(Bacillus sphae
ricus)IFO 3525株を一白金耳接種し、30℃において24
時間振盪培養し種培養液とした。上記と同組成の培地10
の入った20容ジャーファーメンターに上記種培養液
を接種し、30℃において17時間培養した。
上述で得られた培養液を遠心分離して菌体を集め、10m
Mリン酸緩衝液(pH6.5)に懸濁後、ダイノミルにて菌
体破砕を行い酵素を抽出した。抽出液を遠心分離して固
型物を除去し、得られた上清液にあらかじめ上記同緩衝
液で平衡化したDEAE−セルロースを添加し酵素を吸
着せしめた。溶出は0.15Mおよび0.3M塩化カリウムに
よるステツプワイズ法により行った。このクロマトグラ
フイーにより、P5CDH活性は0.15〜0.3M塩化カリ
ウムの画分に溶出され、他方、OKAT活性はそれより
低濃度の0.15Mの画分に溶出された。P5CDH活性を
含む溶出液を硫安塩折に付し、40〜60%飽和画分の沈澱
を集めた。得られた沈澱を上記同緩衝液に溶解し、脱塩
したのち、同緩衝液で平衡化したDEAE−セファロー
ス(ファルマシア社製)を用いたカラムクロマトグラフ
イーに供した。0.15〜0.3M塩化ナトリウム用いた直線
濃度勾配法により溶出をおこない、P5CDH活性を含
む画分を集めた。溶出液に硫安を40%飽和になるように
加え、生成した沈澱を遠心分離により集めた。得られた
沈澱を緩衝液に溶解し、脱塩したのち、同緩衝液で平衡
化したAMP−セフアロース(ファルマシア社製)を用
いたカラムクロマトグラフイーに供し、未吸着の画分を
集めた。この画分を同緩衝液で平衡したブルーセフアロ
ース(ファルマシア社製)を用いたカラムクロマトグラ
フイーに供し、未吸着の画分を集めた。得られた溶液に
硫安を40%飽和になるように添加し、針状のP5CDH
結晶を得た。
以上の方法で得られたP5CDH標品は、ポリアクリロ
ニトリルゲルを用いた電気泳動により単一であることが
確認された。また、本標品は、比活性は培養液に比較し
て295倍に上昇し、34.0U/mg蛋白であった。培養液か
らの活性収率は35%であった。
参考例 実施例2において、DEAE−セルロースを用いたクロ
マトグラフイーで分離されたOKAT活性を含む画分を
FEBS Lett.,第105巻,209頁,1979年に記載の方法に準
じさらに精製した。得られた標品は、比活性は培養液に
比較して、2,000倍に上昇し、68U/mg蛋白であった。
培養液からの活性収率は43%であった。
〔発明の効果〕
本発明に従えば、バチルス・スフアエリカス(Bacillus
sphaericus)、バチルス・カルドテナツクス(Bacillu
s caldotenax)、バチルス・ステアロサーモフイラス
(Bacillus stearothermophilus)またはバチルス・サ
ーモデニトリフイカンス(Bacillus thermodenitrifica
ns)に属する菌株の培養によりP5CDHが得られる。
本発明の最も好ましい態様においては、P5CDHとO
KATを産生する能力を有するバチルス・スフアエリカ
ス(Bacillus sphaericus)、バチルス・カルドテナツ
クス(Bacillus caldotenax)、バチルス・ステアロサ
ーモフイラス(Bacillus stearothermophilus)または
バチルス・サーモデニトリフイカンス(Bacillus therm
odenitrificans)に属する菌株用いることにより両酵素
を同時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明法により得られたP5CDHの至適pH
を表す図であり、第2図は同じく安定pH、第3図は至適
温度、第4図は温度安定性をそれぞれ表す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:07)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バチルス・スフアエリカス、バチルス・カ
    ルドテナツクス、バチルス・ステアロサーモフイラスま
    たはバチルス・サーモデニトリフイカンスに属しピロリ
    ン−5−カルボン酸脱水素酵素を産生する能力を有する
    菌株を栄養培地に培養し培養物中にピロリン−5−カル
    ボン酸脱水素酵素を生成蓄積せしめこれを採取すること
    を特徴とするピロリン−5−カルボン酸脱水素酵素の製
    造法。
  2. 【請求項2】バチルス・スフアエリカス、バチルス・カ
    ルドテナツクス、バチルス・ステアロサーモフイラスま
    たはバチルス・サーモデニトリフイカンスに属しピロリ
    ン−5−カルボン酸脱水素酵素を産生する能力を有する
    菌株が同時にオルニチン−ケト酸アミノトランスフエラ
    ーゼを産生する菌株である特許請求の範囲第1項記載の
    ピロリン−5−カルボン酸脱水素酵素の製造法。
  3. 【請求項3】栄養培地がオルニチンおよび/またはアル
    ギニンを含む特許請求の範囲第1項記載のピロリン−5
    −カルボン酸脱水素酵素の製造法。
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