JP2985018B2 - 新規微生物 - Google Patents
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Description
詳細には界面活性剤に対して極めて優れた安定性を有
し、洗浄剤配合酵素として有用なアルカリプロテアーゼ
K−16を産生し、バチルス属に属する新規微生物に関
する。
り行われており、現在多くのアルカリプロテアーゼが洗
剤用酵素として用いられている。その代表的なものとし
ては、アルカラーゼ、サビナーゼ、エスペラーゼ(ノヴ
ォ・インダストリー社製)等が挙げられるが、これらア
ルカリプロテアーゼの多くのものは、界面活性剤液中で
の安定性が悪いという問題があった。
素(特開昭61-280278 号公報)等が報告されているが、
これは活性領域が高温度側にあるため、一般的に室温付
近で洗浄を行う日本の洗濯様式には適合しないという問
題があった。
プロテアーゼよりも活性発現力の強いプロテアーゼとし
てAPI−21(特公昭60-55118号公報)が開発されて
いるが、これも界面活性剤液中での安定性は未だ充分満
足のいくものではなかった。
で高い安定性を有し、洗浄剤配合酵素として優れた機能
を有するアルカリプロテアーゼを生産する微生物を自然
界から探索し、これを分離・精製することは極めて意義
のあることである。
記課題を解決するため、広く日本の土壌よりアルカリプ
ロテアーゼ生産菌を得るべく、鋭意検索した。その結
果、栃木県芳賀郡の土壌より採取したバチルス属に属す
る微生物が洗浄剤配合系において優れた安定性を有する
新規なアルカリプロテアーゼを生産することを見出し、
本発明を完成した。
属に属する新規なアルカリプロテアーゼK−16生産菌
を提供するものである。
産生する微生物はバチルス属に属し、以下に示すような
菌学的性質を有する。
〜25μm (b)多形性:無し。 (c)運動性:周鞭毛を有し、運動性あり。 (d)胞子〔大きさ、形、位置〕: 1.0〜1.2 μm ×1.
4〜2.2 μm 、楕円形 、中央準端、胞子嚢の膨潤ややあり。(e)グラム染
色:陽性 (f)抗酸性:陰性 (g)肉汁寒天平板上での発育形態:円形、葉状、表面
円滑、淡黄色、半透明 のコロニー。 (h)肉汁寒天斜面上での生育:不規則な葉状、表面少
しだけ粗な円滑、淡黄 色、半透明のコロニー。 (i)肉汁液体培養:生育良好で混濁あり菌膜無し。 (j)肉汁ゼラチン穿刺培養:生育良好で液化する。 (k)リトマスミルク:ペプトン化するが、ミルクの凝
固なし、リトマスの変化なし。
ニウム塩は利用しない。 (j)色素の生成:陰性 (k)ウレアーゼ:陰性 (l)オキシダーゼ:陽性 (m)カタラーゼ:陽性 (n)生育の温度範囲:55℃以下 (o)生育のpH範囲:pH6.6〜10.3で生育可
能。 (p)酸素に対する態度:好気的 (q)OFテスト:酸化型(O型) (r)塩化ナトリウムに対する耐性:10%塩化ナトリ
ウム存在下で生育する。 (s)糖からの酸生成及びガス生成。
マニュアル オブ システマティック バクテリオロ
ジー(Williams & Wilkins社,1984年)」(Bergey'
s Manual of Systematic Bacteriology) の記載に準じ
検討したところ、本発明菌株は、バチルス ズブチルス
(Bacillus subtilis)に属させることが妥当である。
しかし、バチルス ズブチルスがpH10の培地には全く
生育しないのに対し、本発明菌株はpH10でも良好に生
育する。また、バチルス ズブチルスが55℃では生育
できないのに対し、本発明菌株は55℃においても生育
が可能であること等の相違点が認められる。
株はバチルス ズブチルスに属させることが妥当である
が、いくつかの点においてこれと相違し、また他の公知
の菌株とも異なるので、本発明菌株をバチルス・エスピ
ー(Bacillus sp.)KSM−K16と命名し、工業技術
院微生物工業技術研究所に微工研条寄第3376号とし
て寄託した。
し、常法に従って培養すれば、界面活性剤に対して極め
て安定なアルカリプロテアーゼK−16を生産すること
ができる。
培養に用いられ本菌株に利用可能なものであれば何れを
も使用することができるが、該培地中には資化しうる炭
素源及び窒素源を適当量含有せしめておくことが好まし
い。
はないが、その例としては、窒素源としてはコーングル
テンミール、大豆粉、コーンスチープリカー、カザミノ
酸、酵母エキス、ファーマメディア、イワシミール、肉
エキス、ペプトン、ハイプロ、アジパワー、コーンミー
ル、ソイビーンミール、コーヒー粕、綿実油粕、カルチ
ベーター、アミフレックス及びアジプロン、ゼスト、ア
ジックス等が挙げられる。また、炭素源としては、資化
しうる炭素源、例えばアラビノース、キシロース、グル
コース、マンノース、フラクトース、ガラクトース、蔗
糖、麦芽糖、乳糖、ソルビトール、マンニトール、イノ
シトール、グリセリン、可溶性澱粉や廉価な廃糖蜜、転
化糖等、また資化しうる有機酸、例えば酢酸等が挙げら
れる。また、その他、リン酸、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Z
n2+、Co2+、Na+ 、K+ 等の無機塩や、必要であれば、無
機、有機微量栄養源を培地中に適宜添加することもでき
る。
プロテアーゼK−16の採取及び精製は、一般の酵素の
採取及び精製の手段に準じて行うことが出来る。
することによって菌体を分離し、その菌体及び培養濾液
から通常の分離手段、例えば、塩析法、等電点沈澱法、
溶媒沈澱法(メタノール、エタノール、イソプロピルア
ルコール、アセトン等)によって蛋白質を沈澱させた
り、また、限外濾過(例えばダイアフローメンブレンY
C、アミコン社製)により濃縮させてアルカリプロテア
ーゼK−16を得る。塩析法では、例えば硫安(30〜
70%飽和画分)、溶媒沈澱では、例えば75%エタノ
ール中で酵素を沈澱させた後、濾過或いは遠心分離、脱
塩することによってこれを凍結乾燥粉末とすることも可
能である。ここで脱塩の方法としては、透析又は、セフ
ァデックスG−25等を用いるゲル濾過法等の一般的方
法が用いられる。
ま使用することもできるが、更に公知の方法により精製
結晶化して用いることも出来る。更に酵素を精製するに
は、例えばヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー等
の吸着クロマトグラフィー、DEAE−セファデック
ス、DEAE−セルロース、CM−セルロースやCM−
バイオゲル等のイオン交換クロマトグラフィー及びセフ
ァデックスやバイオゲルのような分子篩ゲルクロマトグ
ラフィーを適宜組み合わせて分別精製すればよい。
−16は、以下に示すような酵素学的性質を有する。
尚、以下において、酵素活性の測定は次の如くして行っ
た。
衝液(pH10)1mlを 0.1mlの酵素溶液と混合し、40
℃、10分間反応させた後、反応停止液(0.123Mトリク
ロロ酢酸−0.246M酢酸ナトリウム− 0.369M 酢酸)2ml
を加え、30℃、20分間放置した。次に濾紙(ワット
マン社製、No.2)で濾過し、濾液中の蛋白分解物をフォ
ーリン・ローリー法の改良法によって測定した。
て1分間に1mmole のチロシンを遊離する酵素量とし
た。
性を、他の市販プロテアーゼと比較した。用いた基質
は、カゼイン、尿素変性ヘモグロビン、獣毛ケラチン、
エラスチンでこれらに対する分解活性を測定した。50
mMホウ酸−NaOH緩衝液(pH10.0)に各基質を1%(尿素
変性ヘモグロビンは 2.2%)加え、各酵素液 0.5×10
-4P.U.(エラスチンは 3.5×10-4P.U.)を添
加し、40℃、10分間反応を行った。各々の基質にお
けるアルカリプロテアーゼK−16の活性を100とし
た時の各酵素の活性を表2に示す。
プロテアーゼK−16は水可溶性及び水不溶性の蛋白質
を良好に分解し、現在洗剤用酵素として良く用いられて
いる市販酵素A、市販酵素Bと比較して、特にエラスチ
ンに対して優れた作用を示す。
にカゼインを加え、アルカリプロテアーゼK−16を
5.2×10-5P.U.加えて40℃、10分間反応して
活性を測定した。最適pHでの活性を100とし、各pHで
の活性を相対的に表した。結果を図1に示す。図1から
も明らかなようにアルカリプロテアーゼK−16の至適
pHは11.0〜12.3である。尚、使用した各種緩衝液、及び
そのpH範囲は次のとおりである。 酢酸緩衝液 pH3.9〜5.7 リン酸緩衝液 pH6.6〜8.3 炭酸緩衝液 pH9.2〜10.9 リン酸−NaOH緩衝液 pH10.9〜12.7 KCl−NaOH緩衝液 pH10.9 〜12.6
0-3P.U.のアルカリプロテアーゼK−16を加え、
25℃で48時間放置した。この処理液を50mMホウ酸
−NaOH緩衝液(pH10.0)で40倍に希釈後、活性を測定
した。処理前の酵素活性を100%として各pHでの相対
活性を求めた。結果を図2に示す。図2から明らかなよ
うにアルカリプロテアーゼK−16は、Ca2+非存在下で
はその安定領域がpH 6.0〜12.0であり、2mM Ca2+存在
下ではその安定域はpH 5.0〜12.0であった。
緩衝液(pH10.0)に3.1 ×10-5P.U.のアルカリプ
ロテアーゼK−16を加え、10分間各温度で反応を行
った。40℃での活性を100%として各温度での相対
活性を求めた。結果は図3に示す。図3からも明らかな
ように、アルカリプロテアーゼK−16の至適温度は、
Ca2+非存在下では55℃であり、5mM Ca2+存在下では
70℃であった。
-3P.U.のアルカリプロテアーゼK−16を加え、各
温度で10分間熱処理し、氷冷後、50mMホウ酸−NaOH
緩衝液(pH10.0)で5倍希釈した。そして0.91%カゼイ
ンを基質として活性を測定した。未処理時の活性を10
0%として各処理温度での相対活性を求めた。結果を図
4に示す。図4からも明らかなように、Ca2+非存在下で
50℃、5mMCa2+存在下では60℃まで上記熱処理条件
下で、90%以上の活性が維持された。
ナトリウム(SDS)−ポリアクリルアミドゲル電気泳
動法により調べた。分子量マーカーには低分子量用マー
カーキット(バイオラッド)すなわち、ホスホリラーゼ
b(分子量:97,400)、牛血清アルブミン(分子量:6
6,200)、卵白アルブミン(分子量:42,700)、カルボ
ニックアンヒドラーゼ(分子量:31,000)、大豆トリプ
シンインヒビター(分子量:21,500)、リゾチーム(分
子量:14,400)を用いた。この方法によりアルカリプロ
テアーゼK−16の分子量は28,000±1,000 と決定し
た。
動法により調べた。カラム用の両性担体にはサーバライ
ト9−11を用いた。この方法によりアルカリプロテア
ーゼK−16の等電点は10.5以上であることがわかっ
た。
6に対して与える影響を調べた。まず、20mMホウ酸−
NaOH緩衝液(pH9.5 )に各種金属塩を1mMの濃度で添加
し、そこに 3.9×10-3P.U.の酵素を加えて30
℃、20分間放置した。その後、50mMホウ酸−NaOH緩
衝液(pH10.0)で5倍に希釈して残存活性を測定した。
残存活性は、金属塩無添加で同様に処理した酵素活性に
対する相対値で表した。結果を表3に示した。この結果
から明らかなように、アルカリプロテアーゼK−16
は、Hg2+及びCu2+により活性が阻害されることがわか
る。また、前記(5)及び(6)の結果よりCa2+により
熱安定性が向上することがわかる。
−16に対して与える影響を調べた。10mMリン酸緩衝
液(pH7.0 )に各種阻害剤を所定濃度になるように加
え、そこにアルカリプロテアーゼK−16 7.9×10
-3P.U.を添加し、30℃で20分間放置した。その
後、該処理液をイオン交換水にて20倍希釈し、残存活
性を測定した。残存活性は、阻害剤無添加で同様に処理
した酵素活性に対する相対値で表した。結果を表4に示
した。この結果から明らかなように、アルカリプロテア
ーゼK−16は、セリンプロテアーゼの阻害剤であるジ
イソプロピルフルオロリン酸(DFP)、フェニルメタ
ンスルホニルフルオリド(PMSF)、キモスタチンで
活性が阻害されることから、活性中心にセリン残基を有
するプロテアーゼであることがわかる。
活性剤を溶かした5mlの0.1Mトリス−塩酸緩衝液(pH9.
0 、エタノールを10%含む)に加え40℃で4時間放
置し、その後50mMホウ酸−NaOH緩衝液(pH10.0)で2
0倍希釈後、残存活性を測定した。処理時間0分での活
性を100%とし残存活性を相対値で表した。結果を表
5に示した。この結果から明らかなようにアルカリプロ
テアーゼK−16は、各種界面活性剤が高濃度(1〜1
0%)存在しても高い安定性を示すものであった。
ルカリプロテアーゼK−16は、不溶性蛋白質に対し優
れた作用を示し、広範な温度域で充分活性を発揮するの
に加え、界面活性剤中で極めて高い安定性を有するた
め、洗浄剤の添加酵素として有用なものである。
明する。
に懸濁し、80℃にて20分間放置し熱処理した。熱処
理上清液 0.1mlをケラチンハロー寒天培地へ接種し、3
0℃で48時間静置培養した。用いたケラチンハロー寒
天培地の組成は以下に示す通りである。 グルコース 1% 酵母エキス 0.2% 獣毛ケラチン 1% カルボキシメチルセルロース 1% リン酸第一カリウム 0.1% 硫酸マグネシウム・7水塩 0.02% 寒天 1.5%
10%炭酸ナトリウムを1%添加し、最終pHを10.5に調
整後、平板培地を作製した。培養後、生育したコロニー
の周囲にハローを生じたものを選抜し、同培地で2〜3
回純化し、均一のプロテアーゼ生産菌を得た。
下に示す液体培地へ接種し、30℃で好気的に48時間
振盪培養を行った。 グルコース 2.0% ポリペプトンS 1.0% 酵母エキス 0.05% リン酸第一カリウム 0.1% 硫酸マグネシウム・7水塩 0.02% 炭酸ナトリウム(別滅菌) 1.0% pH 10.5 培養終了後、得られた培養物を遠心分離(3000rpm;10
分間)して菌を除去し、得られた培養上清を酵素液とし
た。
結乾燥により粗酵素サンプルを調製し、市販液体洗剤中
における40℃での保存安定性評価を行った。そのなか
から、最も安定性に優れる酵素を生産するものの一菌株
としてバチルス・エスピー KSM−K16株を得た。
・エスピー KSM−K16を以下の液体培地(3.0l)
に接種し、30℃で好気的に48時間振盪培養を行い、
アルカリプロテアーゼK−16を生産させた。 グルコース 2.0% 魚肉エキス 1.0% 大豆粉 1.0% 硫酸マグネシウム 0.02% リン酸第一カリウム 0.1% pH 10.0
遠心分離(10,000rpm;5分間)して菌を除去し、その上
清液を凍結乾燥した。凍結乾燥粉末2gをイオン交換水
10mlに溶解(粗酵素液)した後、同溶液を透析膜を用
いて10mMトリス−塩酸緩衝液(2mM Ca2+添加、pH7.5
)に対して一晩透析し、26mlの透析処理液(活性3.1
5P.U./ml、比活性1.97P.U./mg蛋白)を得
た。次に、10mMトリス−塩酸緩衝液(2mM Ca2+添
加、pH7.5 )で平衡化したCM−52セルロース担体を
充填したカラムにかけ、同緩衝液でカラム内を洗浄した
後、0〜0.15M 塩化ナトリウムを含む同緩衝液でアルカ
リプロテアーゼK−16を溶出させた。この活性画分を
集めたところ全量は15ml、活性は1.12P.U./ml、
比活性は5.75P.U./mg蛋白であった。そして、当溶
液を50mMトリス−塩酸緩衝液(10mMCa2+、0.2M塩化
ナトリウム添加、pH8.0 )に対して一晩透析した後、限
外濾過(アミコン社製、分画分子量 5,000)により濃縮
し、50mMトリス−塩酸緩衝液(10mM Ca2+、0.2M塩
化ナトリウム添加、pH8.0 )で平衡化したセファデック
スG−50(ファルマシア社製)のゲル濾過クロマトグ
ラフィーにかけ同緩衝液にて展開させた。ここで得られ
た活性画分は全量11.5ml、活性は 0.9P.U./ml、比
活性は6.03P.U./mg蛋白であった。当溶液を、イオ
ン交換水に対して一晩透析後、活性0.56P.U./ml、
比活性5.60P.U./mg蛋白の溶液を得た。
が産生するアルカリプロテアーゼK−16の活性に及ぼ
すpHの影響を示す図面である。
が産生するアルカリプロテアーゼK−16の安定性に及
ぼすpHの影響を示す図面である。
が産生するアルカリプロテアーゼK−16の活性に及ぼ
す温度の影響を示す図面である。
が産生するアルカリプロテアーゼK−16の安定性に及
ぼす温度の影響を示す図面である。
Claims (1)
- 【請求項1】 下記の酵素学的性質を有するアルカリプ
ロテアーゼK−16を生産するバチルス・エスピー K
SM−K16。 (1)作用 高アルカリ性条件下で各種蛋白質に対して作用する。 (2)基質特異性 水可溶性蛋白質ならびに水不溶性蛋白質に対して良好な
活性を有する。 (3)至適pH カゼインを基質とし、40℃にて10分間反応を行った
場合、至適pHは11.0〜12.3である。 (4)pH安定性 カゼインを基質とし、25℃で処理した場合、Ca2+存在
下、pH 5.0〜12.0の範囲で極めて安定である。 (5)至適温度 カゼインを基質とし、pH10.0で反応を行った場合、至適
温度は55℃である。 (6)耐熱性 pH 9.5、50℃にて10分間熱処理した場合、90%以
上の残存活性を有する。 (7)分子量 28,000±1,000 (ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)−
ポリアクリルアミドゲル電気泳動法による) (8)等電点 10.5以上(等電点電気泳動法による) (9)金属イオンの影響 カゼインを基質とした場合、Hg2+及びCu2+で活性が阻害
される。また、Ca2+で熱安定性が増大する。 (10)阻害剤の影響 エチレンジアミン四酢酸、p−クロロマーキュリー安息
香酸、アンチパインで活性が阻害されない。ジイソプロ
ピルフルオロリン酸、フェニルメタンスルホニルフルオ
リド、キモスタチンによって活性が阻害される。 (11)界面活性剤の影響 直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキ
シエチレンアルキル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナト
リウム、α−オレフィンスルホン酸ナトリウム、アルカ
ンスルホン酸ナトリウム、α−スルホ脂肪酸エステル等
の界面活性剤が高濃度に存在しても、酵素は極めて安定
である。
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