JPH0286775A - 新規シクロデキストリングリコシル基転移酵素 - Google Patents

新規シクロデキストリングリコシル基転移酵素

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JPH0286775A
JPH0286775A JP1203707A JP20370789A JPH0286775A JP H0286775 A JPH0286775 A JP H0286775A JP 1203707 A JP1203707 A JP 1203707A JP 20370789 A JP20370789 A JP 20370789A JP H0286775 A JPH0286775 A JP H0286775A
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    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10—Transferases (2.)
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    • C12N9/1051—Hexosyltransferases (2.4.1)
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は広いpH範囲で良好な活性を示し、その活性を
実質的に失わずに容易に精製でき、その活性の保有に捕
捉因子又は金属を必要とせずに容易に固定化でき、40
℃で数週間の半減期を有する新規シクロデキストリング
リコシル基転移酵素に関するものである。
〔従来の技術〕
シクロデキストリンはα−D−グリコピラノース単量体
が1−4結合した環状分子よりなっている。環を形成し
て結合した6−17−及び8−グルコース単位を含んで
いる。α、β+7−シクロデキストリンとして一般に知
られているシクロデキストリンは異なった環サイズのシ
クロデキストリンに比較して有用性が大きいため今日で
最も重要なシクロデキストリンである。これらのシクロ
デキストリンの有用なことは多数の型の化合物と包接複
合体又は包接化合物を可逆的に形成する能力を有するこ
とによる。包接複合体はシクロデキストリンのような主
分子が客分子をファンデルワールスの力のような弱い相
互作用によって結合できる内部穴を有する構造によって
生成するものである。その結合は、一般にソリッドコン
プレックスのような明確な配列を与えるに十分な強さの
狭い範囲の力である。しかしこの複合体を主及び客分子
に容易に解離するに十分な弱い力でもある。
シクロデキストリンは内部穴を持ったドーナツ形分子で
ある。その穴の大きさ及び形状はその環を形成するグリ
コース単位の数により決められる。α−シクロデキスト
リンにおいては大部分のシリンダー状穴は約7オングス
トロームの深さで径は約5オングストロームである。β
−シクロデキストリンにおいては深さは同じであり径は
7オングストロームである。そしてγ−シクロデキスト
リンの穴は7オングストロームの深さに対して9オング
ストロームの径である。シクロデキストリンは穴の縁を
囲んだグルコースの多くの水酸基のために水に溶ける。
しかしながら、穴それ自体の内部は疎水性である。
そしてこれらの疎水性穴は、もし有機物が正しい形状及
び疎水性の性質を持っていたら水性溶液から有機分子を
抽出する。
シクロデキストリンの複合体形成能は種々の用途に役立
つものである。例えば、シクロデキストリンは希望する
風味及び芳香をカプセル化して長時間保存し、製造され
た食品に配合するに用いられる。反対に、シクロデキス
トリンは希望しない風味及び芳香をこれと複合させるこ
とによって食品から除くのに使用することもできる。シ
クロデキストリンはまた食品の酸化、光化学的分解及び
熱分解の保護に用いられる。
これらのそして他の利用は「スターチ(Starch)
JJ 、 S zejtle、 34.379−385
(19g2)によりまとめられている。
〔発明が解決しようとする課題〕
シクロデキストリンの商業的利用は現在の方法の制約に
よりコストが比較的高いことで妨げられている。シクロ
デキストリンは一般に澱粉から比較的低収率、50%以
下、しばしば25〜35%の範囲で澱粉転換で生成され
る。原料として比較的低固形分のものを使用する必要が
あり、更に生産性を制約し、そしてそれらの分離を更に
煩雑にする希釈されたシクロデキストリンが生産される
。
シクロデキストリングリコシル基転移酵素生産物として
知られた微生物の不利なことは我々が優れた微生物を探
索する刺激となった。要求を満足させる微生物の基準は
コストと酵素生産の容易性の実用的観点から決定した。
微生物中の特性は簡単な培地で速やかに生育すること、
微生物はまた広いpH範囲、換言すれば、培地条件の変
化にも酵素生産に比較的感受性がない細胞外で酵素を高
水準で生産すること、そしてまた、生産された酵素は容
易に分離しそして精製できることも必要とした。
本研究において、シクロデキストリングリコシル基転移
酵素は数個の基準を満すことを必要とした。酵素は広い
pH範囲で作用することが望ましく、成程度浅いpH最
適値を現わすことば−層望ましいことである。酵素は容
易に精製されねばならず、そして精製によって活性が実
質的に減少を示してはならない。酵素はまた半減期が4
0℃で数週間、特に固定化した場合は必要である。
更にそれ以上の基準により、酵素は可溶酵素のみならず
、適宜の担体上に固定化しても使用されることを考える
と、酵素は容易に固定され、そして、その高活性を持続
するためにいかなる補足因子又は金属を必要としないこ
とが必要とされる。
〔課題を解決する手段〕
我々の研究の結果、多くの細菌を含む土壌を分離しシク
ロデキストリングリコシル基転移酵素活性を示す微生物
を分離した。数種を一層精密に試験し、そしてこれらの
うちの3種の微生物が数種の観点において最も優れたシ
クロデキストリングリコシル基転移酵素を生産すること
を見出した。
本発明は広いpH範囲で良好な活性を示し、活性を実質
的に失わずに容易に精製でき、その活性の保有に捕捉因
子又は金属を必要とせずに容易に固定化でき、40℃で
数週間の半減期を有する新規シクロデキストリングリコ
シル基転移酵素である。
本発明の一つの態様はNRRLB−18373により生
産される酵素である。そして他の態様はシクロデキスト
リングリコシル基転移酵素がNRRLB18374によ
って生産される。最良の態様は、この酵素がNRRLB
−18375により生産されることである。
本発明に使用する微生物は1988年6月7日にエヌ 
アールアールエル(NRRL)に寄託し、バシルス(B
acillus) SP 430はNRRL B−18
373、バシルス(Bacillus) SP 860
はNRRL B−18374、シュードモナス(Pse
udomonas) SP 170はNRRLB−18
375として寄託番号を受けている。
本発明は公知のシクロデキストリングリコシル基転移酵
素と数種の重要な点において劇的に区別され、そして相
違する数種のシクロデキストリングリコシル基転移酵素
の発見である。これらの酵素は土壌から分離した3種の
従来未知の細菌により生産される。しかしながら、同−
又は類似の酵素が他の微生物により生産されるであろう
。要するに、本シクロデキストリングリコシル基転移酵
素は公知のシクロデキストリングリコシル基転移酵素に
比し前述のように多くの望ましい特性を有し有用である
。
以下の記載は本発明に関する微生物からシクロデキスト
リングリコシル基転移酵素の生産の代表的なものである
。12リツトルの標準培養において、特定菌株の5%接
種材料を加え、のち下記を含む澱粉/塩培養基中で30
℃で1夜生育する。
4 mM  Mg 504  10mM NH4CQ0
.03mM  Mn 5o40.06mM(NH4)2
SO46、8mM  NaCQ    O,06mM 
FeSO414,6mM  K2HPO4 1,6mM クエン酸塩 I mM CaCQ 2 培養器を十分な通気を行って30℃に保持し、そして約
2時間毎に試料の生育、pH及びシクロデキストラナー
ゼ活性(KI分析法による)を監視する。シクロデキス
トラナーゼ活性の測定において、活性は培養物自体を「
酵素」として直接使用して決定した。培養の後段(約2
4時間から)で培養液の試料を遠心分離して細胞を除き
、そして試験は培養液の上澄液を用いて行う。
培養は4時間の間活性のレベルが一定になった時又は減
少が観察された時に終了する。酵素を用いた代表的な培
養において、酵素の精製は下記のようにして行う。酵素
の回収は50%に近ずく、そして特殊の活性(mg蛋白
当りの単位)は128.000 (培養液の上澄を0.
2μが適材を通す)から最終の精製酵素である580,
000に増加する。
遊離酵素KI試験は5 mM CaCQ 2及び100
mMイミダゾールを含む0.2%可溶性澱粉を基質とし
て用いpH7,0でシクロデキストラナーゼに対して行
うa40℃で基質の0.30m Lに酵素の10μQを
加える。10分間培養した後反応を0.2MHCQ及び
0.5mLの0.02%I2及び0.20%KIを含む
溶液を加えて停止する。背後の対照は0.2MHCQの
4.0m L続いて酵素10μQ及びl2−KI混合物
の0.5m Lを基質のOJmLに加えることにより行
われる。mL当りの活性単位は下記式により決められる
。
[0,01x 0Da1 式中のODa及びODsは背景(対照)と試料の700
+1メータによる光学密度の比較である。背景と試料の
間の光学密度の差は吸光単位で0.1及び0.4の間で
なければならない。活性表示は1250及び5000、
単位mL当りの間である。もし、値がこの範囲になかっ
たら、酵素を希釈して後計算の因子にする。
各菌株により生産されたシクロデキストラナーゼは細胞
外酵素であった。それは最初の遠心分離による菌の除去
により酵素の回収に極めて有効である。細胞を除いた上
澄みを下記の操作を通して4℃に保持する。上澄みを常
時撹拌して硫酸アンモニウム(50g/L)を徐々に加
え、次いで不溶性のさらさらした澱粉(50g/L)を
加える。この混合物を約1時間ゆるやかに撹拌し、その
間不溶性澱粉をl濾過により集めそして空気で乾燥する
。澱粉固型物を後に10ミリモルに2HPO4,3MN
aCQ及び0.1Mマルトースの溶液中に7.5のpH
で懸濁しそして室温で約1時間撹拌する。澱粉からシク
ロデキストラナーゼを遊離するに使用するこの溶液の容
積は厳格ではなく望む酵素の最終の濃度により変えるこ
とができる。さらさらした澱粉は0,2μン濾過材を容
易に通し、澄明な溶液になるまで反復して22渦する段
階で除去される。この溶液は次に5mMグリシンと5m
MCaCQ2、pH7に対して広く透析させ最も多くの
研究に使用される精製された酵素が得られる。
「精製されたJ酵素はその分子量を下記の方法により決
定する前に更に精製される。分析のために−PI精製さ
れた酵素を得るには、原培地から細胞を除く望ましい方
法はガラス容器中で4℃で細胞を一夜放置しそしてのち
、濁った液浮遊物を0.2μ濾過カセツトを通して濾過
する。
この方法は細胞の混入のない酵素の調製を確保する方法
である。更にその上の濃縮工程はタンジエンシアル模l
濾過ユニットを用いそして10、000分子量をf濾過
て除く。この方法において約10.000ダルトンより
大きな蛋白質のみが原料のl/10の容積に濃縮される
。この濃縮酵素の調製は次のように変形された上述の方
法に従って精製される。加えられる澱粉の量は原培養上
澄み液の容積の基として計算されない。しかし精製のた
めの濃縮酵素溶液の容量の2倍はある。
即ち、10リツトルの培養液が1リツトルに濃縮される
に対し、さらさらした澱粉の量はtoo gである。更
にその上、この方法は3回繰り返し、各回毎にン戸液に
澱粉のみ加えそして酵素の全部が不溶性澱粉に最後には
結合するようにする。
次に各濾過材上に集まった澱粉固形物を合しそして同じ
マルトース、リン酸塩及び食塩溶液と混合し固定化され
た酵素を遊離する。この加えられる溶液の容量はゆるや
かに撹拌される澱粉のスラリーを形成するに必要な最少
の量である。
続いて、このスラリーのl濾過て得られた澱粉固形物に
同様の溶離工程を行いそして、この工程で酵素が僅かか
または溶離しなくなるまで多数回繰り返す。′ip過さ
れたシクロデキストラーゼ活性の高水準を示す溶液を合
しそして透析しそして分析に使用する。成る場合におい
て、沈殿物が電気泳動により分析用に濃縮される。これ
らの目的のために酵素は凍結乾燥により約10倍に濃縮
されそして適宜のゲル充填緩衝液中で復元させる。
精製した酵素試料の成るものは分子量測定用にポリアク
リルアミドゲル上に装填する前に濃縮により調製される
。精製及び濃縮操作はB。
シルクランス、ストレイン(Circulans、 5
trains)170.430及び860;B、マセラ
ンス(macerans)酵素試料で試験したのと同様
である。供給者(アマノ)により提供された粗製遺物及
び供給者により提供されたデータは我々の分析の確認に
使用した。全試料それが濃縮されていてもいなくても、
を装填緩衝液(溶液として加える場合1/10容)に加
えそしてラエミリ(Laemmli)により記述された
方法(U、に、 laemmli、ネイチ−?−(Na
ture) 222.  p 680.1979)に従
って調製した10%ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリ
ルアミドゲル上に装填する。異なった試料、多種の試料
が次々に相互に動くように装填しゲルを通してマイグレ
ーションの正確な比較をする。電気泳動後、ゲルをクマ
シーブルーー染料で着色しそして後、7%酢酸(氷酢酸
)、染料を含まない30%メタノール中で脱色する。分
子量は酵素試料の動きと分子量標準蛋白との動きを同時
に比較して決定する。
等電点を測定するために使用する試料は分子量測定で記
載したようにして調製する。そしてpH3,5〜9.5
の範囲の既製のゲル(LKBファルマシア)上に装填す
る。ゲルは陽極及び陰極に1Mリン酸及び1MNaOH
溶液と共にそれぞれに移動する。初めの電圧は520ボ
ルトでありそして終りのそれは、1520ボルトであっ
た。同様に、電流は60mA乃至6.5mAであった。
移動後、ゲルの正確なpHを測定しそして3.8乃至8
.1の範囲であった。ゲルは後4%スルホサリチル酸、
12.5%トリクロロ酢酸及び30%メタノール中に固
定しそして0.04%クマシーブルー、10%酢酸、2
7%エタノール及び0.5%CLISO4中で着色する
。
本酵素の最適pHの測定のために標準試験溶液[2%マ
ルトリン(maltrin) 150.5mM CaC
Q 2]を緩衝pHをクエン酸塩、イミダゾール及びグ
リシンの緩衝剤を用いて2と9の間に変えることを除い
て使用する。精製された酵素を基質の1モルに加えそし
て40℃で3時間培養する。試料を密封容器(前もって
蒸発により水分を除く)中で2分間沸騰し、そして冷却
する。アルファアミラーゼの過剰量を加えそして試料を
60℃で30〜60分培養し基質中の未反応澱粉を分解
する。
試料は後、アルファ、ベーター及びガンマ−シクロデキ
ストリンのその材料の標準品と比較によってiす定する
ためのHPLCによる分析に用いるまで冷凍保存する。
ベーターシクロデキストリンへの最高コンバージョンは
2%マルトリン+50.5 mM Cac Q 2゜5
mMイミダゾールのpH7の基質及び10%(V/V)
エタノールを用い40℃で精製酵素試料を使用して、各
酵素についで決めた。
本酵素の重要なそして区別される電点な特性の幾つかを
表1に摘要する。シクロデキストリングリコシル基転移
酵素の少くとも二つの原型があるこ、とは既に知られて
いる。転移反応の少くとも始期の相で、そのうちの一つ
は主にアルファ生成体でありそして他は主にビータ−生
成体である。H,ペングー(Ber+der)、アドバ
ンスインバイオテクノロジカルプロセス(Advanc
e in Biotechnological Pro
cess) 6  AlanRoLiss、 Inc、
、  1986.37頁。B、マセランス(macer
ans)及びNRRL B−18375からの酵素は第
1の級であり、一方、B、サーキュランス(Circu
tans)、NRRL B−18375及びB−183
74からの酵素は第2の種類であると見ることができる
。酵素の分子量は65又は73キロダルトンの何れかで
ある。
そして等電点は前者は略々8.5を示すに拘らず後者は
それぞれ異なった本質的に異なる等電点を有する。
[以下余白]

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、1)NRRLB−18373により生産されそして
    更に分子量73キロダルトン、等電点6.8、約7.8
    のpH、40℃で最高の酵素活性を現わし、その酵素活
    性の約90%を約6.4乃至約9.0のpH範囲で保有
    し、そして75%を約5.25乃至約9のpH範囲で保
    有し、約2.5:9:1の割合のアルファ、ベーター、
    ガンマ−シクロデキストリン混合物を生産し、そして標
    準条件下で22.5%のベーターシクロデキストリンの
    最高コンバージヨンを示す特性を有するシクロデキスト
    リングリコシル基転移酵素;2)NRRLB−1837
    4により生産されそして更に分子量73キロダルトン、
    等電点7.8、約7.2のpH、40℃で最高の酵素活
    性を現わし、その酵素活性の約90%を約5.75乃至
    約7.7のpH範囲で保有し、そして75%を約4.8
    乃至約8.2のpH範囲で保有し、約3:12:1の割
    合のアルファ、ベーター、ガンマーシクロデキストリン
    混合物を生産し、そして標準条件下で23%のベーター
    シクロデキストリンの最高コンバージヨンを示す特性を
    有するシクロデキストリングリコシル基転移酵素;3)
    NRRLB−18375により生産されそして更に分子
    量65キロダルトン、等電点8.5、約6.5のpH、
    40℃で最高の酵素活性を現わし、その酵素活性の約9
    0%が約5.5乃至7.6のpH範囲で保有し、そして
    75%を約4.6乃至約8.3のpH範囲で保有し、約
    1:1.5:<1の割合のアルファ、ベーター、ガンマ
    −シクロデキストリン混合物を生産し、そして標準条件
    下で17%のベーターシクロデキストリン最高コンバー
    ジヨンを示す特性を有するシクロデキストリングリコシ
    ル基転移酵素よりなる群から選択されたシクロデキスト
    リングリコシル基転移酵素。
JP1203707A 1988-08-05 1989-08-05 新規シクロデキストリングリコシル基転移酵素 Granted JPH0286775A (ja)

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HU216881B (hu) * 1990-04-16 1999-09-28 Trustees Of The University Of Pennsylvania Eljárás és berendezés szaharidkészítmények glikozil transzferáz által katalizált előállítása

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