JPH0286774A - NAD非依存性α―グリセロール―3―リン酸デヒドロゲナーゼおよびその製造方法 - Google Patents

NAD非依存性α―グリセロール―3―リン酸デヒドロゲナーゼおよびその製造方法

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JPH0286774A
JPH0286774A JP19790989A JP19790989A JPH0286774A JP H0286774 A JPH0286774 A JP H0286774A JP 19790989 A JP19790989 A JP 19790989A JP 19790989 A JP19790989 A JP 19790989A JP H0286774 A JPH0286774 A JP H0286774A
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enzyme
phosphate
triglyceride
nad
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Jane Elizabeth Ince
ジェーン・エリザベス・インス
Christopher John Knowles
クリストファー・ジョン・ノウルズ
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    • C12N9/0006Oxidoreductases (1.) acting on CH-OH groups as donors (1.1)
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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、NAD非依存性α−グリセロール3−リン酸
デヒドロゲナーゼおよびその調製、並びにトリグリセリ
ドおよびグリセロール測定におけるその用途に関するも
のである。
現在、血漿トリグリセリド類は、数種類の酵素を基礎と
する系を使用して、臨床的に測定することができる。生
物体液中のトリグリセリドを測定する、主として使用さ
れる2つの系は、以下の反応によって表される: リパーゼ (a)トリグリセリドーーー→グリセロール士脂肪酸グ
リセロール キナーゼ グリセロール+A T P −〉a−グリセロール3−
リン酸+ADP α−グリセロ− ル−3−リン酸 オキシターゼ ベルオキシターゼ リパーゼ (b)トリグリセリドーーー十グリセロール+脂肪酸グ
リセロール キナーゼ グリセロール+ATP−〉α−グリセロール3−リン酸
+ADP NAD’非依存性α グリセロール−3 リン酸デヒドロゲナ ーセ′ ジアホラーゼ NADH十無色INT−+NΔD゛十赤色還元型INT
一般的には、本発明は、NAD”およびNADP゛非依
存性α−グリセロール−3−リン酸テヒドロゲナーゼ活
性を有する酵素に関するものである。本発明は、−態様
として、バチルス種から入手し得、実質上膜結合してい
ないことを特徴とする、NAD非依存性α−グリセロー
ル−3〜リン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する酵素を提
供するものである。この様な酵素は、α−グリセロール
3−リン酸から、INT(2−(4−ヨードフェニル)
−3−(4−ニトロフェニル1−5−フェニルテトラゾ
リウム クロリド:p−ヨードニトロテトラゾリウムバ
イオレット)、DCP I F(2,6ジクロロヘンゼ
ノン:2,6−ジクロロインドフェノール)、MTT(
3−(4,5−ジメチルチアゾール−2)−2,5−ジ
フェニルテトラゾリウムチアプリルブルー)、P、MS
(N−メチル−ジベンゾピラジンメチルサルフェート:
フェナジンメトサルフェート)およびNBT(2,2’
−ジーpニトロフェニルー5,5−ジフェニル−3,3
(3,3’−ジメトキシ−4,4゛−ジフエニレン)シ
テトラゾリウム;ニトロブルーテトラゾリウム)の様な
受容体への電子の直接の移動を触媒するので、上記反応
式(b)において、ジアホラーゼ酵素によって触媒され
る反応の必要性が軽減される。本発明は、−船釣には、
α−グリセロール3−リン酸の脱水素反応を触媒する酵
素類の使用に関するものであり、これらはとりわけ、ト
リグリセリド/グリセロール/α−グリセロール−3リ
ン酸の測定に有用である。本発明はまた、トリグリセリ
ド/グリセロール/α−グリセロール−3−リン酸の測
定方法であって、必要に応じ、予めトリグリセリドから
グリセロールを調製し、必要に応じ、予めグリセロール
からグリセロール3−リン酸を調製して、α−グリセロ
ール−3リン酸を含有する試料を調製し、上記の様な酵
素の使用によりその呈色反応を触媒して所望の指標を得
ることを特徴とする測定方法に関するものである。本発
明は更に、α−グリセロール−3リン酸を供給する手段
、上記の様な酵素、およびその特有の反応を行って所望
の指標を得る手段、更に必要に応じグリセロール含有試
料からα−グリセロール−3−リン酸含有試料を調製す
る手段および必要に応じトリグリセリド含有試料からグ
リセロール含有試料を調製する手段を含有してなる、ト
リグリセリド/グリセロール/α−グリセロール−3−
リン酸測定用試験キットに関するものである。
本発明によれば、下記の反応式に基づく方法によって、
とりわけトリグリセリドおよびグリセロールを測定する
ことができる: リパーゼ (c)トリグリセリド−〉グリセロール士脂肪酸グリセ
ロール キナーゼ グリセロール+ATP−〉α−グリセロール−3=リン
酸+ADP α−グリセロール−3−リン酸+無色INT本発明は、
種々の供給源からのトリグリセリドおよびグリセロール
の測定、例えば食糧および血液中のトリグリセリドの評
価に適用することができる。
本発明の好ましい酵素は、バチルス種、より詳細にはB
、メガテリウム(B、 megaterium)から得
ることができる。この様な酵素は、B、ズブチリス[オ
ウ等(Oh、Y、に、、  et al、  J、Ba
ct、+  113.1034−45.(1973))
コにより報告された。この科学雑誌においては、NAD
非依存性α−グリセロール−3−リン酸デヒドロゲナー
ゼ活性は、メデイエータ−としてのPMSの存在下、M
TTの還元によって測定された。この様な酵素のその他
のバクテリア供給源は、リン[L in、 EC,C,
、Ann、 Rev、Microbiol、、  30
. 535+(1976)]によって総括された。これ
らは、ニジエリシア・コリ、クレブシェラ・アエロケネ
スおよびロドシュードモナスを包含する。セルロモナス
・ゲリダも、供給源として記載された[ニシセ等(Ni
shise、H,、et al、、  Agric、B
iol、Chem、2土9.629−636.(198
5))参照]。
E、コリからの酵素は、精製された。これは、膜結合し
ており、抽出には、界面活性剤および高い塩濃度による
可溶化が必要である[ワイナーおよびヘソベル(Wei
ner、 J 、 H、、and Heppel、 L
A、、  Biochem、Biophys、Res、
Com、+  47+  1360−1365.(19
72))参照]。
本発明の酵素は、当業者既知の通常の方法によって、種
々の供給源から得ることができる。本発明の一態様は、
適当なバクテリアを培養し、収穫し、細胞を破壊し、細
胞不含のエキスを分離し、所望の酵素を少な(とも部分
精製することからなる、該酵素の調製方法に関するもの
である。
この様な酵素は、以下に例示する方法で微生物を培養す
ることによって、バチルス種、とりわけB、メガテリウ
ムから得ることができる:栄養寒天スラントを使用し、
例えばグリセロール(4−109ff−リ、酵母エキス
(4g5一つ、真菌学的ペプトン(2−49+2−’)
または細菌学的ペプトン(210912−’)、K 、
HP O、(59f2−’)、NaH,PO2・2 H
、O(1gF’)、CaCQ−(0、1mM)、M g
 S O47H,O(1,0mM)および微量のコバル
ト、77ガン、ホウ酸塩、銅、亜鉛および鉄(II)を
含有している培地100ffCに接種することができる
培地をオートクレーブまたは濾過によって滅菌し、7.
6の明期pHとすることかできる。培養物を、回転振盪
盤(150−30Orpm)にて30’Cで812時間
振盪培養することができる。この種培養を使用し、大き
な振盪フラスコまたは発酵槽に1〜10%の接種密度で
接種することができる。
大きな振盪フラスコ中の培養物は、回転振盪盤(150
300rpm)にて30’Cで8−16時間培養すると
よい。発酵槽中の培養物は、7.0−7.6に調節した
pHにて、500−100 Orpmで撹拌しながら、
30’Cで8−12時間培養するとよい。
遠心によって培養物を収穫し、例えば°゛トリトンT 
riton)”、“ブリソジュ(B rij)”または
パツウィーン(T ween) ”の様な界面活性剤を
含有する、pH7,0−7,6の緩衝液に再懸濁するこ
とができる。
通常の方法によって所望の酵素を細胞から溶液に放出さ
せ、生じた細胞残骸を遠心によって除去することができ
る。当業者なら理解できることであるが、放出された酵
素の比活性は、培養条件によって種々であり、通常、0
03〜0.480/次gタンパクの範囲となり得る。所
望の酵素の精製は、当業者既知のゲル濾過またはイオン
交換クロマトグラフィーの様な通常の方法によって行う
ことができる。
バチルス種、特にB、メガテリウムから入手し得る好ま
しい酵素は、とりわけトリグリセリドおよびグリセロー
ルの測定に用いる場合、その他の既知のNAD”非依存
性酵素にない幾つかの利点を有している。例えば、これ
は、基質であるLα−グリセロール−3−リン酸に対し
て比較的高い親和性(低Km)(it電子受容体しての
INTについて、Km=0.178mM)を有している
。これは、E、コリからの酵素のKm値、0.4mM(
ワイナーおよびへ、ベル、前掲)およびロドシュードモ
ナス・カプスラタからの酵素のKm値、2.3mM[ラ
ッキング等(Lucking、B、、 et al、 
 J、Bact、、土工5.897−903.(197
3))参照コに匹敵する。バチルス種のバクテリアから
の好ましい酵素を使用する検定においては、PMSまた
はメナジオンの様なメデイエータ−を含有させる必要は
ない。この酵素は、他の供給源からよりも容易に抽出さ
れる。ある種の界面活性剤が使用されるが、高い塩濃度
は必要ではない。電子受容体としてDCPIFを使用す
ると、62XIO−3ミリモル/分/リットル培養の活
性が得られる。高速遠心によって分画した時、高割合の
酵素活性(60%)が細胞不含のエキス中で可溶性であ
ることがわかった。本発明の好適な酵素の重要な特性の
1つは、これが一部分、少なくとも可溶性であるという
ことである。この種の酵素として既知のものは、膜結合
している。これは、本発明方法による好ましい酵素の回
収にとりわけ好都合である。
前記の様に、多数の種類の電子受容体を本発明の酵素と
一緒に使用することができる。本発明の酵素は、この様
な色素に基づく比色分析以外に、電気化学的センサーの
様なその他の分析系で使用することができる。
本発明の一態様は、改良された酵素、および更に、好適
な供給源からのその調製に関するものである。この様な
酵素は、トリグリセリドおよびグリセロールの測定にと
りわけ有用であり、本発明の範囲に含まれるキットの構
成成分として用いることができる。
以下に詳細に説明することによって、B メガテリウム
から得られる好ましい酵素をより具体的にホす 分子量(ゲル濾過によって測定)は、約450000で
ある。この酵素は、分子ff171,000および19
.000(SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動に
よって測定)のサブユニットを有している。至適pHは
、トリス緩衝液を使用し、pH8,5以上であった。最
大活性の約50%は、pH7、5で見られた。この酵素
は、その基質であるし一α−グリセロールー3−リン酸
に対し、0178 mMのミカエリス−メンテン定数(
Km)を有する。活性は、透析に安定である。酸素電極
を使用し、L−α−グリセロール−3−リン酸の存在下
の酸素取り込み率は同量の細胞不含のエキスについての
INT還元率のわずか10%であることがわかった。従
って、酸素は、この酵素のための一次受容体ではない。
(I、−α−グリセロール3−リン酸の還元型INTへ
の変換は、理論量的であった。)この酵素は、凍結に対
して安定であるらしい。細胞不含のエキスをリン酸緩衝
液、pH7,5によって0.5+gタンパク/!12ま
で希釈し、4°Cで5日間貯蔵した時、その酵素活性の
70%が保持されている。
酵素活性は、多数の化合物によって阻害され得、例えば
、以下の化合物によって、50%阻害が生じ得る;胆汁
酸塩(0,03%)、硫酸アンモニウム(1%)および
デスオキシコール酸塩(<0.03%)。酵素活性は、
濃度11mMのZn”によって完全に阻害される。
好適な酵素の回収は、以下によって、より具体的に説明
することかできる: バチルス種の培養物を、他のバクテリアの培養に際する
不純物として得た。栄養寒天スラントを使用し、グリセ
ロール(89C−’)、酵母エキス(490、−’)、
真菌学的ペプトン(2!7(1−’)、K、HFO2(
59cmす、NaH,PO,・2H20(11?Q−’
)、CaCf2゜(0,1mM)、MgS O4・7 
Hto (1、0mM)および微量のコバルト、マンガ
ン、ホウ酸塩、銅、亜鉛および鉄(If)を含有してい
る培地100m&に接種した。培地をオートクレーブに
よって滅菌し、76の初期pHとした。回転振盪盤(2
0Orpm)にて30’Cで12時間、培養物を振盪培
養した。
この種培養10xρを使用して同一培地500m(1に
接種し、回転振盪盤(200rpm)にて30°Cで1
2時間、培養物を振盪培養した。18,000×gで遠
心して微生物を収穫し、0.5%(v/v)“′トリト
ンーx−too’”を含有している0、05M Na、
HPO,/NaH2PO,緩衝液、pH7,5に4°C
で再懸濁した。この細胞懸濁液を、MSE(モデル15
0W)音波処理装置を使用し、7X20s バーストの
音波によって破壊処理した。18、000 xyで遠心
し、ホモジネートから細胞残骸を除去した。上清をデカ
ントし、細胞不含のエキスとする。細胞不含のエキス中
のα−グリセロール−3−リン酸デヒドロゲナーゼの比
活性は、0、030/屑gタンパクであった。
バチルス種の栄養寒天スラントを使用し、グリセロール
(8912−’)、酵母エキス(4gρ″I)、真菌学
的ペプトン(2yQ−’)、K 、HP O,(5gQ
−’)、NaH2PO,・2HtO(19j−’)、C
aC&−(0,1mM)、Mg5O−・7HzO(1,
0mM)および微量のコバルト、マンガン、ホウ酸塩、
銅、亜鉛および鉄(′H)を含有している培地100a
ffに接種した。培地をオートクレーブによって滅菌し
、7.6の初期pHとした。回転振盪盤(200rpm
)にて30°Cで12時間振盪することによって、培養
物を増殖させた。この種培養100x+2を使用し、グ
リセロールC69Q′□′)、酵母エキス(4gQ−’
)、真菌学的ペプトン(29I2−I)、K、HPO,
(59C−’)、Na1(2PO,・ 2H,O(1g
+2−リ、  CaC(2(0,1mM)、  Mg5
o、・7H,○(1,0mM)および微量a)) −1
ハル)、マンガン、ホウ酸塩、銅、亜鉛および鉄(n)
を含有している発酵槽(1500iC)に接種した。泡
立ちを制御するために、PPGIJ!(!を加えた。
培地をオートクレーブによって滅菌し、7.6の初期p
Hとした。培養物を、以下の条件下、発酵槽で8時間増
殖させた:撹拌500 rpm、通気0゜5ρ/分、温
度30°C,pH3M NaOHて7.6に調節。18
000Xyで遠心することによって微生物を収穫し、5
mM ジメチルグルタル酸緩衝液、pH7,5に再懸濁
し、10%の細胞濃度とした。細胞!!!%副1ffl
を、75%出力のインプットで13分まで音波処理する
ことによって破壊処理した。
18000X9で遠心して、ホモジネートから細胞残骸
を除去した。上清をデカントし、細胞不含のエキスとし
た。細胞不含のエキス中のα−グリセロール−3−リン
酸デヒドロゲナーゼの比活性は、O,I 86 U/a
ygタンパクであった。
以下の分析試験系では、得られた細胞不含のエキス、お
よび部分精製α−グリセロール−3−リン酸デヒドロゲ
ナーゼを含有しているその他の試料の一部分を使用した
: DL−α−グリセロール− 3−リン酸           2.QmMINT 
               O,5mMジメチルグ
ルタル酸緩衝液、 pH7,560mM 吸光度の変化の割合を、505nm、37°Cにて分光
光度計で測定した。この試験によると、精製酵素(ゲル
濾過クロマトグラフィーから)の比活性は、1.0ユニ
ツト(単位)/mgタンパクであった。ここで、lユニ
ットとは、1分間に還元されるINTのマイクロモル数
である。
酵素を部分精製するために、細胞不含のエキスの一部を
、高速(too、000x9)で90分間回転させた。
この高速で得た上清を、゛′セファデックスG−200
”ゲル濾過樹脂を含有しているクロマトグラフィーカラ
ム(L6X150cm)にかけた。タンパクを、50 
mM N a2HP O4緩衝液、pH7,5、流速7
xQ/hで溶離した。溶出液を1.5i(!フラクショ
ンづつ集め、前記試験系により分析して、α−グリセロ
ール−3−リン酸デヒドロゲナーゼ活性体の溶出点を求
めた。酵素は、カラムの空容量の少し後に、450,0
00の分子量で溶出することがわかった。集めた活性フ
ラクションは、10U/mgタンパクの比活性を有した
また、α−グリセロール−3−リン酸デヒドロゲナーゼ
は、陰イオン交換クロマトグラフィーを使用し、細胞不
含のエキスから精製された。細胞不含のエキスを、50
mMトリス緩衝液、pH75で平衡化したDEAEセフ
ァロース樹脂を充填したカラムにかけた。活性体は樹脂
に結合し、50mM  トリス緩衝液、pH7,5中、
NaCff漸増濃度(0〜1.OM)のグラジェントを
使用し、溶離した。溶出液を4村フラクシヨンで集め、
前記試験系によって分析した。酵素は、0.3〜0,8
MNaC12で溶出した。集めた活性フラクションは、
0.36 U/yrgタンパクの比活性を有した。
細胞不含のエキスに15%ポリエチレングリコールを加
えて、α−グリセロール−3−リン酸デヒドロゲナーゼ
を沈澱させると、そのペレットを再溶解することによっ
て回収し得る。この方法によって、比活性が0.05U
/xgタンパクに、2倍上昇した。33mMの濃度まで
Zn’°を添加することによって、PEGでの酵素の沈
澱を増大することができる。33mMの濃度まで加える
場合、Zn’°のみを使用して酵素を沈澱させることが
できる。Zn’°による酵素活性の阻害は、酵素沈澱を
、50mMEDTAを含有している3QmMジメチルグ
ルタル酸緩衝液、pH7,5に再懸濁することによって
克服することができる。この方法によって、比活性が1
.6倍に上昇し、酵素活性の91%が回収された。
α−グリセロール−3−リン酸デヒドロゲナーゼを、陰
イオン交換樹脂クロマトグラフィーを使用し、再懸濁し
たZn”沈澱から精製した。再溶解したZn”沈澱を、
50mM)リス緩衝液、pl−t7.5で平衡化したQ
Aセルロースを充填したカラムにかけた。活性体は、セ
ルロースに結合し、50+nMトリス緩衝液、pH7,
5中、NaCρ漸増濃度(0〜1.Om)のグラジェン
トを使用し、溶出した。酵素は、0.7〜1.0M N
aCl2で溶出した。集めた活性フラクションは、0.
96 U/lxgタンパクの比活性を有していた。
非変性ポリアクリルアミド電気泳動ケル(7,5%)に
細胞不含のエキスの試料を適用し、DE52樹脂を使用
するバッチ式イオン交換法でタンパクを回収した。泳動
後、ゲルを半分に切断し、タンパク染色、またはDL−
α−グリセロール−3リン酸およびTNTを含有する活
性染色で染色した。活性染色ゲル中の濃いピンクのバン
ドは、タンパク染色に見られる2本の主要なバンドの1
本に対応する。ゲル濾過クロマトグラフィーで集めた活
性フラクションのSDSポリアクリルアミドゲル電気泳
動は、酵素が、分子ff171,000のサブユニット
および分子11t19,000のより軽い種類のサブユ
ニットで構成されていることを示した。
(上記B、メガテリウムの完全な呼称は、バチルス・メ
ガテリウムJEIである。これは、ナショナル・コレク
ション・オブ・インダストリアル・アンド−7リン・バ
クテリア(National Co11ection 
of Industrial and Marine 
Bacteria)に、1987年2月16日に寄託さ
れ、受託番号NCIMB12470を与えられた。)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、バチルス種から入手し得、実質上膜結合していない
    ことを特徴とする、NAD非依存性α−グリセロール−
    3−リン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する酵素。 2、バチルス・メガテリウムJEI(NCIMB124
    70)から得られる請求項1に記載の酵素。 3、約0.178mMのKmを有する請求項2に記載の
    酵素。 4、適当なバクテリアを培養し、収穫し、細胞を破壊し
    、細胞不含のエキスを分離し、所望の酵素を少なくとも
    部分精製することを特徴とする請求項1〜3のいずれか
    に記載の酵素の製造方法。 5、α−グリセロール−3−リン酸の脱水素を触媒する
    ために請求項1〜3のいずれかに記載の酵素を使用する
    方法。 6、トリグリセリド/グリセロール/α−グリセロール
    −3−リン酸の測定方法であって、必要に応じ、予めト
    リグリセリドからグリセロールを調製し、必要に応じ、
    予めグリセロールからグリセロール−3−リン酸を調製
    して、α−グリセロール−3−リン酸を含有する試料を
    調製し、請求項1〜3のいずれかに記載の酵素の使用に
    よりその呈色反応を触媒して所望の指標を得ることを特
    徴とする測定方法。 7、α−グリセロール−3−リン酸を含有する試料を供
    給する手段、請求項1〜3のいずれかに記載の酵素、お
    よびその特有の反応を行って所望の指標を得る手段、更
    に必要に応じグリセロール含有試料からα−グリセロー
    ル−3−リン酸含有試料を調製する手段および必要に応
    じトリグリセリド含有試料からグリセロール含有試料を
    調製する手段を含有してなる、トリグリセリド/グリセ
    ロール/α−グリセロール−3−リン酸測定用試験キッ
    ト。
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