JPH04144677A - 酵母細胞内物質の抽出法 - Google Patents

酵母細胞内物質の抽出法

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JPH04144677A
JPH04144677A JP2270032A JP27003290A JPH04144677A JP H04144677 A JPH04144677 A JP H04144677A JP 2270032 A JP2270032 A JP 2270032A JP 27003290 A JP27003290 A JP 27003290A JP H04144677 A JPH04144677 A JP H04144677A
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Kuniaki Hosono
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

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、酵母菌を機械的に破砕する事なく、細胞内に
含まれるタンパク質、紫外吸収物質なとの細胞内物質の
抽出方法に関し、酵母菌か生産するタンパク質、核酸、
酵素などを分離、精製するための前処理法として有効な
方法である。また、遺伝子組み替え技術により酵母細胞
内に生産されたタンパク性物質の抽出法としても利用可
能である。
〔従来の技術〕
一般に、酵母菌は少数の酵素タンパクを除いて培地中に
タンパク質を分泌しないことか知られている。このため
、酵母菌からタンパク質を得るためには、ガラスピーズ
と共に高速で振盪し、機械的に細胞を破砕した後、遠心
分離などにより菌体破砕物を除いた後、上清に含まれる
タンパク質を分離、精製する方法が用いられている。ま
た、遺伝子組み替え技術により生産させたタンパク性物
質を、菌体外へ分泌させるためには、遺伝子組み替えに
より分泌性ペプチドと目的とするペプチドを結合した融
合ペプチドを作らせるようなりNA断片を作製し、この
DNAを発現させることにより融合ペプチドを菌体外に
分泌させるなどの方法か試みられ、この方法によって、
ある特定のタンパク性物質については菌体外へ分泌させ
ることが可能となっている。
また、大腸菌を材料に、ヘラペル(Heppel)によ
って開発された浸透圧ショック法により、ペリプラズム
間隙に局在する加水分解酵素などが抽出されることおよ
びここで抽出されるタンパク質量は細胞の全タンパク質
の約4%に相当することも報告されている(ジャーナル
 オブ バイオロジカル ケミストリー誌(Journ
al of BiologicalChemistry
)第241巻3685頁(1965年)、同誌第241
巻3055頁(1966年)、同誌第242巻2561
頁< 1967年))。さらに、最近、遺伝子組み替え
技術を用いて、大腸菌の細胞内に生産されたヒトインタ
ーロイキン−1βを、浸透圧ショック法により氷水中に
漏出させる実験(ジーン誌(Gene)第86巻。
291頁(1990年))が報告されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
”しかしながら、前記機械的に菌体を破砕する方法では
、機械的に破砕された細胞壁、細胞膜断片、細胞内顆粒
がタンパク質と混在しており、分離、精製を難かしくし
ており、また、融合ペプチドの菌体外に分泌させる方法
においても、菌体外には融合ペプチドとして分泌される
ので、融合ペプチドから目的とするペプチドのみを取り
出すのに余分の手間を有し、簡便な方法とはいえないも
のであった。
さらに、上記の浸透圧ショック法においては、大腸菌に
適用する場合の報告例は多々あるが、酵母菌に関する報
告は少なく、その上、報告されている方法(ヨーロピア
ンジャーナルオブバイオケミストリ−(Europea
n Journal of Biochemistry
)第21巻137頁(1971年)は、大腸菌で用いた
方法に準じたものである。即ち、−度培養した菌体を集
菌洗浄後、高濃度の糖類などを含んだ培地で更にインキ
ュベートした後、菌体を氷水または、氷冷した希薄マグ
ネシウム溶液に、急激に再懸濁するというものである。
しかし、大腸菌に比べて、酵母菌は厚い細胞壁を有して
いるなど形態学的、分類学的に異なっているため、この
浸透圧ショック法は酵母菌に対して大腸菌はどの効果を
示さない。さらに、この方法は、実験室レベルの少量の
菌体を処理する方法としては扱い易いが、実用的なレベ
ルで大量の菌体を処理するには、温度制御など操作の面
から繁雑である。
そこで、本発明の課題は、酵母細胞から、安価で操作も
繁雑でない細胞内物質の抽出法を提供しようとする点に
ある。
〔課題を解決するための手段〕
味噌、醤油などの醸造に使われている耐塩性酵母は、約
18%の食塩存在下でも生育可能である(アトパンスズ
インフードリサーチ) (Advancesin Fo
od Re5earch)第12巻53頁(1963年
))。また、この酵母菌は、長い間食品の生産菌として
用いられてきたため、毒性物質を生産することも無く、
遺伝子組み替えの宿主として用いても安全性の高い酵母
菌である。そこで、この酵母菌を供試菌株として、浸透
圧ショックによる細胞内物質の抽出に関して、pH条件
、反応温度、薬剤添加、反応時間、などを変えて浸透圧
ショックをかけ、菌体内物質を効率よく抽出させる方法
を鋭意検討し、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明は機械的に破砕する事なく、弱アルカ
リ性条件下で酵母菌に浸透圧ショックをかけることを特
徴とする細胞内物質を抽出する方法をその構成要件とす
るものである。
以下本発明を詳述する。
本発明の浸透圧ショック法を適用する酵母の種類は特に
限定されず、上記耐塩性酵母の他、耐塩性の低い酵母に
も適用できる。例えばアルコール発酵、パン製造などに
使用されるサツカロミセスセレビシェ(Sacchar
omyces cerevisiae)は、耐塩性酵母
に比べて耐塩性が低く、約8%の食塩存在下で生育か抑
えられてしまう。しかし、これら酵母についても本方法
により、細胞内物質を抽出することができる。
本発明における浸透圧ショックは、例えばYPD培地等
の酵母用の培地に食塩を添加して酵母を培養し、これを
集菌した後食塩水で洗浄後、食塩を含まない弱アルカリ
性の緩衝液中に菌体を懸濁し、インキュベートすること
により行う。
上記培地に添加する食塩の濃度は酵母の耐塩性によって
異なり、その上限は酵母の生育を抑制しない範囲の濃度
にする必要があるが、例えばチゴサッカロミセス・ルキ
シー等の耐塩性酵母で使用する場合においては、培地中
の食塩濃度が約15〜16%程度が適当であり、また、
サツカロミセスセレビシェ等の耐塩性のない酵母の場合
は約6〜7%程度が適当である。洗浄に使用する食塩水
の濃度は培地中の食塩濃度と同程度に調整する。また、
緩衝液のplは、9〜10程度の弱アルカリ性か望まし
く、緩衝液の種類も特に限定されないか、例えば、トリ
ス・塩酸緩衝液、炭酸水素ナトリウム・炭酸すl−IJ
ウム緩衝液、数%炭酸水素ナトリウム水溶液(重曹水)
等が挙げられる。
〔本発明の効果〕
本発明の浸透圧ショックによる細胞内物質の抽出方法は
、機械的な菌体の破砕法等の従来の方法に比べて細胞壁
、細胞膜断片等の夾雑がなく、また簡便な操作で行うこ
とができるほか、特殊な薬剤も使用しないものであって
、安価に大量の菌体を処理することができるとともに、
抽出される物質は食品衛生上等の安全性も高く、医薬品
工業あるいは食品工業における菌体処理手段として極め
て有用なものである。
次に、実施例をあげながら、具体的にその方法について
説明する。
実施例 l 耐塩性酵母チゴサッカロミセスルキシー(Zyg。
saccharomyces rouxii)IP01
876株をYPD培地(酵母エキス1%、ペプトン2%
、グルコース2%)に15%食塩を添加した培地(pH
5)で培養した後、集菌し、15%食塩水で洗浄後、p
H4〜11の範囲の緩衝液に最終菌体濃度が5X10’
個/rrd!になるように懸濁する。30°Cで1時間
インキュベートした後、遠心して菌体を除き、上溝に抽
出されてくるタンパク質量、および、紫外吸収物質量を
求めた。
タンパク質量は色素結合法(アナリティカル バイオケ
ミストリー(Analytical Biochemi
stry))第79巻544頁(1977年))により
、紫外吸収物質量は2601mの吸光度より求めた。実
験に用いた3種類の緩衝液は100mMクエン酸・リン
酸水素二ナトリウム緩衝液(pH4,5,,6,7,8
)、100mM トリス・塩酸緩衝液(pH8,9)、
100mM炭酸水素ナトリウム・炭酸ナトリウム緩衝液
(pH9,10,11)である。
(本頁以下余白) 00mM クエン酸 ・ リン酸水素 二カド1功ム緩衝液 pH 0,15 00mM トリス・塩酸緩衝液 0.7 6.3 36.8 34.9 47.4 0.20 0.20 0.30 0.40 0.96 1.33 pH1045,60,2に れらの結果、弱アルカリ性(pH9,10)の条件下で
多量のタンパク質が細胞内から抽出されてきた。
トリス・塩酸緩衝液(pH9)と炭酸水素ナトリウム・
炭酸ナトリウム緩衝液(pH9)の抽出効果を比べると
、前者の方が少し勝っていた。しかし、抽出物の食品な
どへの利用を考えると、炭酸水素ナトリウム(重炭酸ナ
トリウム)と炭酸ナトリウムは安全性か高く、安価であ
り、容易に入手し易いことなどの理由から100mM炭
酸水素ナトリウム・炭酸ナトリウム緩衝液(pt(9)
を抽出溶液として、さらに抽出条件を検討した。尚、こ
こでは、緩衝液を使用したが、数%の炭酸水素ナトリウ
ム水溶液(重曹水、5%水溶液でpH8付近)は弱アル
カリ性であり、食品添加物としても使用されており、そ
の安全性は確認済みであるが、これを代用しても一向に
さしつかえない。
実施例 2 実施例Iと同様な方法で培養、集菌、洗浄した菌体を最
終濃度5XIO7個/艷になるよう100mM炭酸水素
ナトリウム・炭酸ナトリウム緩衝液(pH9)に懸濁し
、10.20.30..40°Cで1時間・インキユベ
ートシ、その上清に抽出されてくるタンパク質量と紫外
吸収物質量を実施例1)と同様な方法で求めた。
(本頁以下余白) 10℃      16.4       0.452
0       33.0       0.6230
        40、0       0.72タン
パク質および紫外吸収物質は、共に、30°Cにおける
抽出が良好であった。さらに30°C付近で抽出が良い
ことより、これは室温での抽出が可能となることを示し
ている。
実施例 3 実施例1と同様な方法で培養、集菌、洗浄した菌体を最
終濃度が5X10”個/miになるよう100mM炭酸
水素ナトリウム・炭酸ナトリウム緩衝液(pH9)に懸
濁し、その上清に抽出されてくるタンパク質量と紫外吸
収物質量を細胞に含まれる全量と比較した。即ち、ガラ
スピーズ法によって機械的に破砕し、遠心分離により菌
体破砕物を除いた後、その上清に含まれるタンパク質量
と紫外吸収物質量を浸透圧ショックにより抽出される量
と比較した。
尚、ガラスピーズ法により酵母細胞は 破砕されると考えられている。
100%近く タンパク質量       260nm操作方法   
 (μg/m17)    吸光度浸透圧ショック法 
     39,5         0.78浸透圧
シヨツク法により抽出されてくるタンパク質量と紫外吸
収物質量は、機械的破砕法により得られる量の各々、約
34%および33%に達していた。これは、大腸菌にお
ける浸透圧ショック法による全タンパク質の約4%に比
べて多量であり、菌体を破砕すること無く相当量のタン
パク質、紫外吸収物質を得ることが可能である。酵母細
胞内に生産されているタンパク質、核酸、酵素などを抽
出する方法として有効なものであると考えられる。
参考例 1 実施例1と同様な方法で培養、集菌、洗浄した菌体を最
終濃度が5X107個/−になるよう100mM炭酸水
素ナトリウム・炭酸ナトリウム緩衝液(pH9)に懸濁
し、抽出溶液に、大腸菌の場合に用いられているキレー
タ−であるエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩、金
属イオンのマグネシウムイオン、SH試薬である2−メ
ルカプトエタノールを加えて抽出を検討した。即ち、0
.5mMエチレンジアミン四酢四酢酸二ナトリウム塩水
塩、5mM塩化マグネシウム、あるいは1.0mM 2
−メルカプトエタノールを100mM炭酸水素ナトリウ
ム・炭酸ナトリウム緩衝液(pH9)に添加し、その抽
出に対する添加効果を検討した。
(本頁以下余白) 無添加   34.4  0.70 0.5mM  エチレンジアミン四酢酸二ナト1功ムニ
水塩   38°60・600.5mM  塩化マグネ
シウム         24.2         
 0.97タンパク質の抽出に関しては、0.5mMエ
チレンジアミン四酢四酢酸二ナトリウム塩水塩ずかな効
果が見られたが、紫外吸収物質では効果が見られなかっ
た。また、紫外吸収物質のみに関しては、0、5mM塩
化マグネシウムで効果が見られたがタンパク質の抽出は
無添加より低下していた。これらの結果、特に、薬剤の
添加は必要ないと考えられた。
実施例 4 アルコール発酵、パン製造などに使用されるサツカロミ
セス セレビシェ(Saccharomyces ce
revisiae)は、耐塩性酵母に比べて耐塩性が低
く、約8%の食塩存在下で生育か抑えられる。この酵母
をYPD培地(酵母エキス1%、ペプトン2%、グルコ
ース2%)に6%食塩を添加した培地(pH5)で培養
した後、集菌し、6%食塩水で洗浄後、菌体を最終濃度
が5X107個/−になるよう100mM炭酸水素ナト
リウム・炭酸ナトリウム緩衝液(pH9)に懸濁し、そ
の上清に抽出されてくるタンパク質量と紫外吸収物質量
を細胞に含まれる全量と比較した。即ち、ガラスピーズ
法によって機械的に破砕し、遠心分離により菌体破砕物
を除いた後、その上清に含まれるタンパク質量と紫外吸
収物質量を浸透圧ショックにより抽出される量と比較し
た。
浸透圧ノヨフク法      1.8   0.12機
械的破砕法    175.3   4.09アルコ一
ル発酵、パン製造などに使用される酵母細胞からも、弱
アルカリ性条件下の浸透圧ショックによりタンパク質お
よび紫外吸収物質が抽出された。しかし、耐塩性酵母を
用いた場合に比べて、浸透圧差か小さいこと、細胞壁お
よび細胞膜の構造に差異かあるためか抽出量は少なく、
浸透圧ショック法により抽出されてくるタンパク質量と
紫外吸収物質量は、機械的破砕法により得られる量の各
々、約1%および約3%であった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 機械的に破砕する事なく、弱アルカリ性条件下で酵母菌
    に浸透圧ショックをかけることを特徴とする細胞内物質
    を抽出する方法。
JP2270032A 1990-10-08 1990-10-08 酵母細胞内物質の抽出法 Expired - Lifetime JPH0761259B2 (ja)

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