JPH07509135A - ゲオトリクム・カンジダの突然変異株により生成された酵素 - Google Patents
ゲオトリクム・カンジダの突然変異株により生成された酵素Info
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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】
により生成される新規なリパーゼ、即ち、他の飽和および不飽和脂肪酸エステル
類、例えば、パルミトレイン酸エステル類およびステアリル酸エステル類より高
い率でオレイン酸エステル類を選択的に加水分解するUNリパーゼに関する。
2、本発明の背景
グリセリド切断は、飽和と不飽和脂肪酸または脂肪酸鎖長を区別しない高温蒸気
処理を使用して工業分野で典型的に行われる。緩やかな低エネルギー要求条件で
の有効なグリセリド分解の触媒として酵素類、特に、リパーゼ類を使用すればそ
れらの先行技術より多数の経済的な利点をもたらすであろう。低濃度のオレイン
酸を含む脂肪類または油類から高純度のオレイン酸を生成する選択的リパーゼを
使用すればそれらの先行技術より更に経済的な利点をもたらすであろう。
A、リパーゼ、一般に
リパーゼは、エステラーゼ類に属する一群の酵素類であり、グリセロエステルヒ
ドロラーゼ類またはアンルグリセロールーアシルヒドロラーゼ類とも称する。
それらの酵素類は(グリセリドのようなエステル形態で存在する)脂肪および油
類を加水分解し、グリセロールおよび脂肪酸類の構成成分を生成する。それらの
酵素類は消化も触媒する。リパーゼ類はカビ類、細菌類、乳および乳製品および
動物組織(例えば、膵臓)を含む植物界および動物界に広く存在する。リパーゼ
は影響を受け易い成分、例えば、ビタミンまたは不飽和脂肪酸類を破壊すること
なく脂肪類を分解するために広く使用されている。(メルク・インデックス、第
868頁)。
リパーゼ類は、一般に、位置特異性および脂肪酸特異性である2つの型の特異性
を有する。位置特異性(positional 5pecificity)また
は位置特異性(regiospecificity)は、リパーゼ類がトリグリ
セリド骨格上の特定の位置でエステル結合を分解することを可能にする。アスペ
ルギルス・ニガーリパーゼ類はこの型の特異性を示す。ハタ他著、ジャーナル・
オブ・バイオケミストリー(J、 Biochem、)、第86巻、第6号、第
1821〜1827頁(1986年)参照。膵リパーゼおよびシュードモナス・
フラジリパーゼは1−位、3−位でトリグリセリド類を攻撃するらしい。アルフ
ァード(^1ford)他著、ジエイ・ニー・オー・シー・ニス(JAOC3)
、第42巻、第1038〜1040頁(1961年)参照。
総脂肪分解の理想的リパーゼは、以下の特性を有する=1)広い基質特異性、2
)顕著な干渉がない、3)高い特異活性、4)100%の加水分鮮度。
脂肪酸特異性はエステル結合の全てを無差別に分解するリパーゼに見られる。
ある程度の脂肪酸特異性は数種のゲオトリクム・カンジダムリバーゼ中に発見さ
れている。ハタ他著、ジャーナル・オブ・バイオケミストリー(J、 Bioc
hem、 )、第86巻、第6号、第1821〜1827頁(1986年)参照
。それらのリパーゼは、ある鎖長の脂肪酸または二重結合の位置に一般的に特異
的である。オスチルベルブ他著、ジエイ・ニー・オー・シー・ニス(JAOC3
) 、第66巻、第9号(1989年)参照。
のサワークリームおよびチーズ上で成長することが判明している。ジエンセン(
Jensen)著、リピッズ(Lipids) 、第9巻、第149〜157頁
(1974年)参照。これは比較的選択性のあるリパーゼであることが周知のも
のである。広範囲に亘る研究がゲオトリクム・カンジダムリパーゼにおいて行わ
れているが、実際に選択性リパーゼを得ることに関してほとんど成功していない
。
ゲオトリクム・カンジダムリバーゼが短鎖脂肪酸類および飽和脂肪酸類よりオレ
イン酸を含むトリグリセリド類への選択性を有するということは周知であるけれ
ど、リパーゼが本発明の酵素である不飽和−特異性リパーゼを意味するUNリパ
ーゼにより示されるオレイン酸選択性のレベルに達していないということを先行
技術の厳密な試験は示している。先行技術の以下の論議を参照のこと。
3.関連技術の詳細な説明
以下に上記の科学的な引例から抜粋されたゲオトリクム・カンジダムリバーゼの
簡潔な説明である。
ウィルコックス、ンエー・シー(Wilcox、J、C,)、ネルソン、ダブリ
ュー・オー(Nelson、 l、 O,)およびウッド、ダブリュー・工(W
ood、 1.^、)著、ジャーナル・オン・ディリー・サイエンス(J、 D
airy Sci、 )、第38巻、第775号(1955年)。
ゲオトリクム・カンジダムリパーゼはオリーブ油を加水分解するが、バター脂を
加水分解しないので、このリパーゼはシス−9=不飽和物に特異的であるという
最初の手掛かりをこの論文が含むということをジエンセン(1973年)が報告
している。1955年には種々の遊離脂肪酸類を特徴づける能力に限界があった
ので、オレイン酸が大部分抽から遊離されているという結果を研究者が分析でき
なかったということにジエンセンは注目している。
アルファード(Alford)およびピアス(Pierce)著、「リボリティ
ック・アクティビイティ・オン・マイクロオルガニズムス・アット・ロー・アン
ド・インターミゾイエイト・テンパラチャー。lll0アクテイビイテイ・オン
・ミクロバイアル・ライベイシイズ・アット・テンバラチャー・ビロー・0℃(
Lipolytic Activity of Microorganis++
+s at Low and Intermediated Temperat
ure、 Ihl、^etivity
of Microbial Lipases at Te+operature
s below 0℃)」、ジャーナル・オン・フード・サイエンス(J、 F
ood Sci、 )、第26巻、第518〜524頁(1961年)。アルフ
ォード(Alford)は天然油中の不飽和脂肪酸に対するゲオトリクム・カン
ジダムリバーゼの特異性における初の研究を報告している。アルフォード等は特
異性が低温で増大するということも証明している。アルフォードはこれは脂肪の
物理的な構造が変化するためであるという仮説を立てている。リパーゼは基質ト
リグリセリドの73%を遊離オレイン酸に加水分解する。
アルフォード(Alford)およびスミス(Sa+1th)、rプロダクショ
ン・オン・ミクロバイアル・ライペイシイズ・フォー・ザ・スタディ−・オン・
トリグリセリド・ストラクチ+ −(Production of Micro
bial Lipases for the 5tudy of Trigl凾
モ■
ride 5tructure)J、ジエイ・ニー・オー・シー・ニス(JAO
C5) 、第42巻、第1038〜40頁(1961年)は、ゲオトリクム・カ
ンジダムからの選択性リパーゼを報告している。アルファード(Alford)
およびスミス(Smith)はり焦土リクム・カンジダムリパーゼが第一に不飽
和脂肪酸結合を攻撃すると提示している。しかしながら、次の報告はこの観察を
否定している。フランツク(Franzke)等、以下の記載参照。
アルフォード、ジェイ(Alford、 J 、 )、ピアス、ディー(Pie
rce D、 )およびエフ・スッグス(F、 Suggs)著、ジャーナル・
オン・リピツド・リサーチ(J、 Lipid Re5)、第5巻:第390頁
(1964年)。この基質は基質として合成トリグリセリド類に関してオレイン
酸に対するゲオトリクム・カンジダムリバーゼの特異性を確証した。特異性のレ
ベルはヘンケル社の突然変異株によって開示されたものよりはるかに低い。
アルフォード、ジエイ(Alford J、)およびジエイ・スミス(J、 S
鳳1th)著、ジエイ・ニー・オー・シー・ニス(JAOC3) 、第52巻、
第1038頁(1965年)。この引例は、特定の媒介からのゲオトリクム・カ
ンジダムの改良生成法を論議していて、飽和および不飽和脂肪酸に対するリパー
ゼの選択性を検討しなかった。
フランツケ(Franzke)等著、「ツエントラルブラット・ツーエル・フフ
ルマコテラビー・ウッド・ラポラトリウムダイアグノスティック(Zentra
lblatt FuerPharmakotherpie Und Labor
atoriumsdiagnostik)J 、第111巻、第1025〜10
33頁(1972年)は、ゲオトリクム・カンジダムからの選択性リパーゼを開
示しているが、バターの加水分解は24%のバルミチン酸の遊離ももたらした。
また、パーム油の加水分解は70%以上の飽和脂肪を遊離した。クロール、ジェ
イ(Kroll J、 )、、フランツケ、シー(Franzke C,)、お
よびゲンツ、ニス(GenzS、)著、ファルマチ−(Phara+azie)
、第28巻、第263頁(1973年)(32kD^のM、W、を有するリパー
ゼの分lll1)も参照のこと。
イワイ(Ivai)等著、「リピツド・リクワイアーメント・フォー・ザ・ライ
ベイス・プロダクション・パイ・ゲオトリクム・カンジダム・リンク(Lipi
d Requirewent for the Lipase Product
ion by Geotrichum candidum Link)J 、ア
QIノ力
ルチャラル・バイオロジカル・ケミストリー(Agri、 Biol、 Che
w、) 、第37巻、第4号、第929〜931頁(1973年)。著者は53
〜55,000ダルトンの見積り分子量を有するリパーゼの44倍の分離を報告
している。リノく−ゼは酵素の生成培地中の脂質の存在を要求すること(脂質誘
発)によって特徴づけられている。研究はリパーゼの生成に集中していて、それ
が受けた反応またはその選択性には触れていない。
ジエンセン、アール・ジー(Jensen R,G、 )著、「シンポジウム:
ミクロノくイアル・リポリティック−zンザイムズ(Symposium:Mi
crobial Lipolytic Enzymes)J、リピッド(Lip
id) (1974年)。この引例はゲオトリクムから分離されるリパーゼの位
置特異性および脂肪酸特異性を特徴とする。ゲオトリクムの特定の株は失われて
、作用が繰り返されることを妨げている。
クロル(Kroll)等著、「プレパレーンヨン・アンド・ブロノくティグ・オ
ン・ディ・イモビリライズド・ライペイス・フォー・ゲオトリクム・カンジダム
(Preparation and Properties of the I
mmobilized Lipase for Geotrichu+m c≠
獅р奄р浮香jJ、
ジ・ナーラング(Die Nahrung)、第24巻、第215〜225頁(
1980年)。
ゲオトリクム・カンジダム(未知の株)のリパーゼを分離しセルロースカラム上
に固定した。58〜66%の酵素活性が報告されており、脂肪酸特異性は変化し
ないままであった。
キムラ(Kimura)等著、ジャーナル・オン・アプライド・マイクロバイオ
ロジー・バイオテクノロジー(J、^pp1. Microbiol、 Bio
technol、、第17巻、第107頁(1983年)。
日本国特許第59−93,889号、「メソード・フォー・プロデューシング・
オレイック・アシッド(Method for Producing 01ei
c Ac1d)J、(1984年)。
の多数の酵素のうちの数種によるトリグリセリド類の酵素加水分解の一般領域を
取り扱っている。この特許は酵素それ自体の特異性および活性よりも遊離酸の分
離を取り扱っている。
インタ(Ishida)等、「オレイック・アシッド・プロダクション・フォー
・オイルズ・アンド・フ7ツツ(Oleic acid production
for oils and fats)J 、特開間第60−237,997
号公報(1984年5月出願)。食用油および脂(ま70%より高い率でディオ
トリクム・カンジダ(Diotrichum candida)脂質加水分解酵
素で加水分解されると報告されている。加水分解されなかった部分1、つL)で
蒸気および水−油相分離を使用して分画し、オレイン酸を生成する。この要約書
は、通常の酵素系においてでさえ、オレイン酸の高度に精製された量を得ること
は困難であるということを強調している。インタ等は十分な純度にするためi二
非酵素分離技術に頼らざるを得なかった。
ハタ(Ilata)等著、「ロー・リゾルージョン・クリスタル・ストラフチャ
ー・オン・ライペイス・フロム・ゲオトリクム・カンジダム(ATCC3461
4)(Lov Re5olution Crystal 5tructure
of Lipase froIIIGeotrichum cand奄р浮刀j
J、
ジャーナル・オン・バイオケミストリー(J、 Bioche@、) 、第86
巻、第6号、第1821〜27頁。この引例はゲオトリクム・カンジダムの異種
株からのリノく一ゼの構造だけを論じている。
ターオン(Tahoun)著、ファー/ト・サイエンス・テクノロジー(Fat
Sci、Tech、)(1987年)。この引例で表された結果はゲオトリク
ム・カンジダムリノく一ゼ生成においてトリパルミチンよりもトリオレインの加
水分解を2倍増大することを報告している。また、ターオンにより分離された「
菌糸」す/(−ゼも本発明のリパーゼとは異なる。この結論はターオン酵素が高
分子量即ち、70kDA(特異活性327)であることにより更に支持されてい
る。
パンドーム(Vandamme)等、「クローニング・オン・ザ・ライペイス・
ジーン・オン・ゲオトリクム・カンジグム・イン・エシェリキア・コリ・アンド
・イースand yeast)J 、欧州特許第243,338号(1986年
4月25日出願)。
この要約書はゲオトリクム・カンジダム細胞外リパーゼのコードづけ遺伝子のク
ローニングを主に論じている。要約書はそのようなリパーゼが「シス−9−二重
結合を有する脂肪酸に対して独特な特異性を発揮する」と述べているが、この情
報源を明らかにしていない。要約書はどのリパーゼが配列決定されているかにつ
いても示していない。
欧州特許第87−870055.8号、「それらの発現のための特異リパーゼベ
クターのDNA配列コードづけ、それらベクターによる形質転換された微生物お
よびリパーゼの生成における微生物の使用」、ラボフィナ(Labofina)
(特許人)著、は約29kDAの分子量を有するタンパク質を生成する配列を
開示しており、数年前から周知である低い選択性を多分示している。その特許は
広い請求の範囲を有しているけれど、その明細書に記載の選択性は支持されてい
ない。
PCT/US8810348帆ラブリシール社はヒマワリ油を加水分解するヒマ
ワリ油の使用および高濃度オレイン酸生成物の分離を記載している。この報告さ
れた要約書によれば、U、S、縮葉リパーゼ(ゲオトリクム・カンジダムではな
い)を使用しての88%〜94%加水分解をヒマワリ種子油に対して使用した。
ヒマワリ種子油はトリグリセリド類中に高濃度にオレイン酸を有する油である。
ピアツァ(Piazza)等著、「リボライシス・オン・オリーブ・オイル・ア
ンド・タロー・イン・アン・エマルジファイアーーフリー・トウー−フェーズ・
システム・パイ・ザ・ライベイス・フロム・オート・シーズ(Lipolysi
s of 01ive andTallow in an Emulsifie
r−Free Two−Phase 5yste+a By the Lipa
se fr盾香@Oat 5ee
ds)J 、バイオテクノロジー・レターズ(Biotech、 Lettrs
) 、第11巻、第7巻、第487〜492頁(1989年)。この引例はモノ
不飽和脂肪酸類の種子リパーゼ類特異性を開示している。
ラザール、ジー(Lazar G、 )およびエイリッヒ、エル・ディー(Ei
rich L、 D、 )、「ハイドロライシス・オン・タロー、オリーブ・オ
イル・アンド・ココナツツ・オイル・パイ・エクストラセルラー、イントラセル
ラー・アンド・メンブラン−ポンド・マイクロバイアル・ライペイスーカタライ
ド・リピツド・ハイドロライシス(Hydrolysis of tallow
、 olive oil and coconut oil by extra
cell浮撃≠秩A 1
ntracellular and me++brane−bond +m1c
robial 1ipase−1ipase−cataly嘯■п@1ipid
h
ydrolysis) (会議録) J 、Biol、 Chew、 Hopp
e 5eyler (1989年)、第370巻、第9号、第985頁(ヘンケ
ル社)。
「ゲオトリクム・カンジダム・・・の細胞外、細胞内および細胞膜領域のリパー
ゼ(EC−3,1,1,3)を含むフラクションの基質選択性を、基質として獣
脂、オリーブ油、パーム油を用いて評価した。トリグリセライドを部分的に酵素
加水分解した後、脂肪酸の比率を測定し、全化学的加水分解と比較した。・・・
ゲオトリクム・カンジダムから得られた全てのリパーゼはオレイン酸とリルイン
酸に非常に強い選択性を示した。従って、特定の微生物からの異なるリパーゼ画
分は非常に異なる基質特異性を有し、ある程度は、基質特異性は加水分解される
トリグリセリドに依存している。
ヤコブセン(Jacobsen)等著、エンザイム・アンド・ミクロバイアル・
テクノロジー(Enzyme Microb、 Technol、 ) (19
89年)、第11巻、第90〜95頁。
この引例は普通株ゲオトリクム・カンジダムからの数種の酵素を特徴とする。グ
オトリクム・カンジダムによる酵素油誘導生成は、酵素の生成のために使用され
たが、ヘンケル社の新しい酵素生成法とは異なる。結局、この引例は「細胞外」
リパーゼに関しているだけであり、パルミチン酸とオレイン酸の選択性を試験し
ていない。
バリラルジョン(Billargeon)等著、「エバルエーション・オン・ス
トレインズ・オン・ゲオトリクム・カンジダム・フォー・ライペイス・アクティ
ビティ・アンド・ファッティ・アラシド・スペンフィシティ(Evaluati
on of 5trains of Geotrichum candidum
for 1ipase activity and fatty acid
5pecificity)i 、アプ
ライド・マイクロバイオロジー・アンド・バイオテクノロジー(^pp、 1l
icrobiol。
Biotech、 、 )、第30巻、第92〜96頁(1989年)。この引
例は3種のグオトリクム・カンジダム株、即ち、ATCC34614、NRRL
Y−552およびNRRL Y−553を試験している。対照として市販の2
種の粗製リパーゼを使用して、研究者はヘンケル社により使用された株、NRR
L Y−522またはATCC34614からのリパーゼとの差異を観察しなか
った。研究者はNRRL Y−553における加水分解の優先的特異性を観察し
た。
研究者は純粋なオレイン酸とパルミチン酸の酵素反応速度を使用し、特異性定数
の比を比較した。Y−533の速度はY−552から生成されたそれらより著し
く高く、後者はパルミチン酸よりもオレイン酸の方をほんの1.5倍またはそれ
以下選好しただけであった。この引例はヘンケル社の研究者によりY−522か
ら得られた突然変異株の非常に有望な結果から離れていることを教示している。
ベエイルラジョンは「ゲオトリクム・カンジダムリパーゼの特異性は株によって
非常に異なると述べている。ベエイラルジョンは10〜15:1の相対速度は「
不飽和脂肪酸の分離に工業的に有効」であろうとも述べている。
ヒルズ(Hills)著、[エンザイマティック・フラクショネーション・オン
・イブニング・ブリムロウズ・オイル・パイ・レイプ・ライペイス;エンリッチ
メント・オン・ガンマー−リルニック・アラシド(Enzymatic Fra
ctionation of Evening Primore Oil by
Rape Lipase: Enrichment of Gam+++a−
Linolen奄メ@Ac1d)J 、
バイオテクノロジー・レターズ(Biotechnology Lettrs)
、第2巻、第9号、第629〜632頁(1989年)。なたねリパーゼはGL
A (ガンマー−リルイン酸)の35倍の速度でブタノールとオレイン酸のエス
テル化生成を触媒する。
ヤコブセン(Jacobsen)等、バイオテクノロジー・レターズ(Biot
echnology Letters)、第12巻、第121〜126頁、(1
990年)は、オレイン酸のメチルエステル類に対してパルミチン酸メチルエス
テルにおける速度より10倍高い加水分解速度を引き出した。しかしながら、天
然または合成トリグリセリド類における速度は報告されなかった。
米国特許第4,719.178号および同第4.861.716号は特定の型の
長鎖脂肪酸エステルの加水分解に関するゲオトリクム・カンジダムの使用を開示
している:米国特許第4,683,987号は2−ハロプロピオン酸のエステル
化におけるゲオトリクム・カンジダムからのリパーゼの使用を開示している。
米国特許第4,275,081号はグリセリド位置における脂肪酸ラジカルのラ
ンダム化におけるゲオトリクム・カンジダムの使用を教示し、米国特許第4,2
75.011号はグリセリドの生成におけるゲオトリクム・カンジダムの使用を
開示している。
よびこの生物により生成された細胞外オレイン酸−選択性リパーゼである新規な
酵素UNリパーゼに関する。本発明はその範囲内に突然変異株の新規な生成方法
も含む。
本発明の新規な株の生成方法は以下を含む:a)普通培地、例えば、普通寒天中
でゲオトリクム・カンジダムNRRL Y522を培養する、
b)突然変異を誘発するのに十分な時間培養株を紫外線にさらす、C)生じた突
然変異体を普通ブイヨン中で撹拌しながらインキュベートする、d)懸濁物を凍
結する、
e)懸濁物を解凍する、および
f)a)からe)まで工程を繰り返して、所望の微生物を得る。
普通ブイヨンは動物源または植物源(ペプトン)から適当に部分的に加水分解さ
れたタンパク質、例えば、トリブチカーゼペプトン、バクトペプトン(bact
opeptone) 、大豆ペプトン、カザミノ酸、NZ−アミンまたは水中の
カゼインの約1重量%から約10重量%の混合物を含む。水中の5%のトリブチ
カーゼペプトンは典型的に使用される普通ブイヨンである。
本発明のUNリパーゼは、a)低温(23〜45℃)を要求するおよびb)中性
pH(6,0〜8.0)という利点を有して脂肪類および油類から高純度のオレ
イン酸を得、モノ−、ジーおよびトリグリセリド類を有するオレイン酸とリルン
酸の生成物を得ることに特に有効である。更に、触媒をバッチまたは連続操作の
いずれかで循環するのに適するように固定化し得る。オレイン酸選択性リパーゼ
は飽和脂肪酸類と不飽和脂肪酸類の混合物からオレイン酸および他の不飽和脂肪
酸の選択的エステル化に使用され得る。UNリパーゼは飽和エステル類と不飽和
エステル類の混合物からオレイン酸のエステルの選択性エステル交換反応にも使
用され得る。
および本発明の株の対応する突然変異株および変異体ならびにトリグリセリド類
および他のエステルからの不飽和脂肪酸加水分解の高選択性により特徴づけられ
る株により生成された新規なリパーゼに関する。本発明は本発明の株の突然変異
誘発および生成の選択方法を本発明の範囲に含む。本発明は本発明のリパーゼを
使用して脂肪と油からオレイン酸および他の不飽和脂肪酸類の選択性加水分解の
方法も含む。
本発明のリパーゼ生成物をUNリパーゼと表す。
−リアにあるUSDAカルチャー・コレクションから得た。特に、株NRRLY
−552(ATCC#74169)を選択した。
培養培地 典型的に、ゲオトリクム・カンジダムNRRL Y−552の突然変
異株を普通寒天中で3〜4日間培養平板で株を培養し、単細胞分節胞子を得るた
めに無菌水で培養平板をすすぎ、突然変異株を生成するために培養平板を予め決
めた時間紫外線にさらし、5%バタトペブトンを含むブイヨン中に突然変異株を
入れ、8℃で24時間振盪して懸濁物を得、懸濁物を一5℃で凍結し、懸濁物を
解凍し、懸濁物から突然変異株を培養し、そして以上の工程を繰り返して生成す
る。
上記のヘンケル社内番号9−2−3−9で知られている新規な突然変異株はAT
CC寄託番号74170で示す。所望のUNリパーゼを以下のように培養細胞か
ら収集する:
1、酵素調製
酵素を遠心分離器を用いて、例えばベックマン社製GSAローター中で500Q
rpmsで10分間運転して収集した。本発明の無細胞生成法を加水分解、エス
テル化およびエステル交換反応の特性を決定するのに使用した。
2、基質調製
基質をイソオクタン(2,2,4−トリメチルペンタン)中で約0.8 g/2
Qml溶媒で調製した。リパーゼの活性の測定の検定法はウオン、ディー・ワイ
(K冒on、 D、 Y、 )およびり−、ジエイ・ニス(Rhee J、 S
、 )著、ジャーナル・オン・アメリカン・オイル・ケミスツ・ソサイティ(J
、 Al1er、Oil Che膳Soc、)、第63巻、第89〜92頁(1
986年)に記載されたものである。ひとつの応用方法は撹拌しない条件下で一
時間複数の検定を行い、撹拌速度を再現する困難さを避けることである。
UNリパーゼは分子量約35.000〜70.000ダルトン、pH5,0〜9
゜5、最適なpH7,5〜85および温度範囲0〜40℃、T、、、=32℃を
有する。25mM濃度のカルシウムイオンにより阻害されるが、25mM濃度の
マグネシウムイオンにより活性化される。
UNリパーゼの選択性
1、UNリパーゼによる純粋なトリグリセリド類の加水分解カプリル酸(C8)
、カプロン酸(C10)、ラウリン酸(C12)、ミリスチン酸(C14Lバル
ミチン酸(C16)、ステアリン酸(C18)、アラキドン酸(C20)、パル
ミトレイン酸(C16: 1) 、オレイン酸(C18:1)およびリルイン酸
(18:2)の純粋なトリグリセリドを上記の基質調製の欄と同様に調製し、3
7℃で1時間水の存在下でUNリパーゼと反応した。トリオレイン:トリパルミ
トレイン:トリオレインの加水分解率100 : 65 : 82であり、加水
分解はトリオレインで最大に行われた。飽和脂肪酸トリグリセリドのうち、トリ
パルミチンだけがUNリパーゼに反応性を示した。トリオレイン対トリバルミチ
ンの加水分解の比は約33=1であった。
2、UNリパーゼによる普通のアシルトリグリセリド類の加水分解硬い固形の獣
脂、肝脂、パーム核油または落花生油の各々20グラムをUNリパーゼ含有突然
変異株9−2の無細胞発酵ブイヨンの5%(容量対容量)で処理した。約20O
rpmで機械撹拌しつつ、30℃で22時間反応を行った。硬(A固形の獣脂を
加水分解し、オレイン酸87%と他の不飽和脂肪酸13%から成る遊離脂肪酸を
生じた。肝脂をUNリパーゼにより加水分解し、99%不飽和脂肪酸である遊離
脂肪酸を得た。トリグリセリド類中に約17重量%の不飽和脂肪酸を含むパーム
核油をUNリパーゼにより加水分解し、97%不飽和脂肪酸である遊離脂肪酸を
得た。約80重量%のオレイン酸とリルイン酸を含む落花生油を、UNリパーゼ
により加水分解し、100%不飽和脂肪酸である遊離脂肪酸を得た。
3、ONリパーゼによる単エステル類の加水分解率エステル類をUNリパーゼに
さらし、UNリパーゼ選択性の範囲および程度を測定した。評価されたエステル
はプロピオン酸、カプリル酸、ノナン酸、カプロン酸、パルミチン酸およびオレ
イン酸のメチルエステルであった。エステル類をイソオクタン中で約5QmMi
!度で調製し、37℃で4時間UNリノく−ゼにさらした。オレイン酸のメチル
エステルだけはUNリパーゼにより触媒されたときかなりの加水分解を示した。
プロピオン酸、カプリル酸、カプロン酸およびノナン酸のメチルエステルはUN
リパーゼにより加水分解されなかった。メチル、(ルミテートの約2%は反応し
たが、メチルオレエートは67%を加水分解した。
4、UNリパーゼによるエステル化およびエステル交換反応リパーゼの濃縮され
た水性調合剤を使用して、UNリノく−ゼのエステル合成特性を試験した。それ
らの調合剤は脂肪酸50〜200mg、濃縮ブイヨン領5m1、水0.5ml
(緩衝液)およびアルコール100〜300μmを含有した。
反応を27.30または37℃いずれかで16〜24時間おこなった。エーテル
2.0mlを加えて反応を止めた。
脂肪酸およびエステルをエーテル中に抽出し、薄層クロマトグラフィーにより評
価した。種々のアルコールによるオレイン酸のエステル化を表1に示す。結果は
オレイン酸エステルは1級および2級アルコール類(環状アルコール類でさえ)
により合成されたが、試験された1種の3級アルコールはリノ々−ゼの存在下オ
レイン酸と反応しなかった。
表1
オレイン酸エステル化のアルコール選択性2−オクタツール +十+十
シクロヘキサノール ++
t−ブタノール −−
エステル化反応中のリパーゼの脂肪酸選択性も上記の方法で評価し、結果を薄層
クロマトグラフィー、GC,HPLCおよびIRにより分析した。結果を表2に
示す。
表2
リパーゼエステル化の脂肪酸選択性
阻肱醇 幾何配置 エステル
オレイン酸 ンス、9.10 ++++エライジン酸 トランス、9.10 −
ペトロセリン酸 シス、6.7 −
バクセン酸 シス、11.12 −
ウンデセン酸 10.11 −
パルミトレイン酸 シス、9.10 +十十十リノール酸 シス、9,10;1
2,13 +十十十すルン酸 シス、9.10;12.13; ++++15、
16
γリルン酸 ノス、6.7;9,10; −それらのデータから得ることができ
る結論はリパーゼが二重結合の位置だけでな(立体配置でも厳密に選択性を有す
るということである。選択性は厳密にモノ不飽和脂肪酸中のラス9,1〇二重結
合であると思われる。多不飽和エステル類においても、シス9,10結合は必要
であるが、しかしながら、γリルン酸の反応性の欠乏はシス9.1〇二重結合に
加えて、カルボニル炭素と9,1〇二重結合との間の二重結合を許容しないこと
を示す。10−ウンデセン酸である1個の炭素原子を隔てた二重結合は活性部位
のケミストリーを崩壊する。
実際に、10−ウンデセン酸はオレイン酸のエステル化の阻害剤として作用する
とういうことは、酵素と二重結合の間に相互作用が生じ、阻害を引き起こすこと
を示唆している。
まとめると、上記で要約された反応性は活性部位のモデルを提示している。反応
性(エステル化)は二重結合と酵素上のある部位の間の相互作用を必要とする。
この相互作用が適所で脂肪酸基質を固定し、酵素の触媒部位に反応性カルボニル
炭素を位置づけるというひとつの説明が可能である。脂肪酸混合物のエステル化
を圧力−分解牛脂起源とする典型的脂肪酸混合物(以後PTAと称する)を使用
して評価した。PFAの試料を内部標準としてペンタドデカン酸でスパイクした
。
生じた生成物をHPLC(逆相C−18カラム)またはGC(FFAP細管カラ
ム)のいずれかにより分析した。オレイン酸、パルミトレイン酸およびリノール
酸のエステルだけを検出した。PFA中のリルン酸濃度が低すぎたので、エステ
ルの生成を測定できなかった。ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸およ
びペンタデカン酸(内部標準)はエステル化しなかった。従って、脂肪酸類の複
合混合物を選択性リパーゼで処理でき、シス9.1〇二重結合を含む脂肪酸エス
テルだけを得ることができる。
5、UNリパーゼの精製
以下の一連の工程を適用して遠心分離により細胞塊を除去した後にUNリパーゼ
を発酵ブイヨンから精製したコ
A、非タンパク質材料の無細胞ブイヨンを清澄化するためのバイオクリル(Bi
ocryl) B PA−1000カチオン交換クロマトグラフイー:B、エタ
ノール沈澱、ついで遠心分離によるUNリパーゼの濃縮:C,エタノール沈澱の
再度懸濁、ついでオクチル−セファロース上での疎水性相互作用クロマトグラフ
ィー:
D、セントリコン(Centricon) 30限外濾過ユニツトを使用した限
外濾過によるリパーゼの最終濃度でのQ−セファロース上でのクロマトグラフィ
ー。
単一のタンパク質バンドを電気泳動法で確認した。等電点電気泳動分析法は、p
■範囲4.0〜4.6に2種の主なアイソザイムおよび2種の主要でないアイソ
ザイムを示した。クロマトフオーカシングによりオレイン酸への最高度の選択性
を示した主なアイソザイム(p I−4,5)を分離した。酵素(UNリパーゼ
)がエンドグリコシダーゼHに感受性であるグリコジル化の部位を有する約65
゜000KDaの分子量を有する。
本発明の実施を詳細に説明するために、以下の実施例を含む。
実施例1
株NRRL Y−552を3〜4日間日間基天上で成育した。単細胞分節胞子類
をついで無菌蒸留水で平板の表面から濯いだ。ついで、その細胞を(非常によい
結果の突然変異誘発を示す)90%殺菌するのに必要である紫外線にさらす時間
を決定するために使用した。これを紫外線を装備した生体安全性(biosaf
ety)フード(Nuaire社製)内で行った。分節胞子の懸濁物5mlを無
菌ペトリ皿に入れ、ついで様々な時間紫外線にさらした。90秒の曝露で90%
以上の殺菌効果を示すことが測定された。このように生成された突然変異株をバ
クトーペプトンブイヨン(5%)50mlに加え、8℃で24時間(これは生存
株の回復時間として与えられる。)振盪器上においた。紫外線照射懸濁物をつい
で無菌の50m1試験管に入れ、−5℃で凍結した。紫外線照射された生存株の
うち、99,9%以上は凍結されることにより死滅した。(生存のための仮説は
不飽和脂肪酸中で細胞膜が最も厚いものが凍結条件の生存に対して有利であろう
ということである。)これらの少数の生存株はついでトリオレインまたはトリパ
ルミチンを基質として使用して標準リパーゼ検定法(上記の検定法)によりリパ
ーゼ生成および脂肪酸特異性に関してスクリーニングされた。1種の突然変異株
9−2はオレイン酸とバルミチン酸の純粋なトリグリセリド類を試験したとき、
オレイン酸対パルミチン酸の特異性が25:1より優れているという結果が得ら
れた。
9−2による初期研究は、修飾された標準ブイヨン中での生物体の成育をもたら
したけれど(ツジオカ等、1973年)、UNリパーゼ酵素の生成を改良するた
めに研究は開始された。培地中に脂肪または油を有するとゲオトリクム株により
他のリパーゼの生成を誘発することが私たちの初期の研究で判明した。従って、
脂肪または油を培地から除去した。ついで、バタトペブトンの改良に努めた。大
豆ペプトン、トルブチカーゼ(登録商標)(BBL社製)ペプトン、カザミノ酸
、NZアミン(登録商標)(ンエルフィード・プロダクト社製)およびカゼイン
を含めて、一連のペプトンまたは他のペプトンまたは他の有機窒素源を試験した
。
5%でトリブチカーゼ(登録商標)ペプトンは最高レベルのUNリパーゼの生成
をもたらしたということが判明した。糖および糖アルコールの添加は、UNリパ
ーゼに影響を与えない場合(例えば、マンニトールおよびマルトース)もあり、
もしくは、UNリパーゼの生成を確実に阻害する場合(例えば、フルクトース、
グルコースおよびスクロース)もあるということが次に重要な発見であった。次
に塩成分を標準媒体で試験した。0.05%(重量/容量)のMgSO4と0.
1%(重量/容量)のKHtP04両方の添加は酵素の生成に有益であることを
示した。培地中のこれら2種の塩の含有は、標準検定法を使用して検定した時、
二倍の加水分解活性を与えた。0.5%へM g S O4の濃度を増加しても
それ以上の増加は見られなかった。培地へのカルシウム添加(0,1〜0.52
)はリパーゼ生成を増大しないことが判明した。従って、UNリパーゼ酵素は、
pHを調整しなイテ、5%トリブチカーセヘブトン、0.1%MgSO4,0,
5%KHzPOtを含む培地中で定型の手順で生成できる。この培地50m1を
500m1じゃま板フラスコ(ベルコ社製)中に入れ、ついで25〜30℃で2
5Orpmで振盪した。
UNリパーゼ酵素を生成し、突然変異株9−2中で最適化した。次の目的は高生
成能を有する突然変異株を発見することであった。従って、突然変異株9−2の
突然変異は上記のように行ったが、選択プロトコールを変更した。この場合に、
8℃での回復時間後、突然変異株懸濁物を50m1無菌試験官に入れ、−55℃
で凍結した。ついで凍結期間を解凍期間(約4時間)により中断し、更に一55
℃で凍結した。突然変異株をリパーゼ活性および特異性についてスクリーニング
した。9−2−3−9である1種の突然変異株は凍結と解凍を3サイクル繰り返
し3週間の凍結サイクルを生存した。突然変異株9−2−3−9を普通培地で成
育したとき、そのコロニー形態学は、その親(9−2)とは明らかに異なった。
コロニーの型は9−2より非常に実体がなかった。最も特有な性質は、この突然
変異株が培養中で成育するとき9−2より少ししか細胞塊をつくらないけれど、
はるかに高い酵素活性を表した。
実施例2
突然変異株9−2を上記の培地中で成育した。50m1を500m1じゃま板フ
ラスコ(ベルコ社製)に加えて、30℃で維持された振盪器に入れ、250rp
msで振盪した。生成は約30分で最大限度に達し、ついで僅かに減少し、低い
ままであった。酵素を一連の加水分解試験のために30時間のところで採取した
。酵素の収集はブイヨンをベックマンGSAローター中で5000rpmsで1
0分間の遠心分離にかけた。ついで無細胞ブイヨンを傾斜法により、細胞ペレッ
トから分離した。いくつかの場合には、高い活性懸濁物をブイヨンを70%硫酸
アンモニウムで沈殿することにより生成した。
実施例3
UNリパーゼの選択性脂肪分離の実施態様を表すために、10ポンドの食用豚腸
を温度を30℃に温度を調整された反応容器に入れ、300〜500rpmで撹
拌した。突然変異株9−2の培養からの無細胞発酵ブイヨンまたは2倍濃縮無細
胞ブイヨンを加え、加水分解を開始した。ブイヨンは反応に必要な水を提供した
。加水分解の進行を反応混合物のアリコートの酸価(AOC3法Te1a−64
)を測定することにより定期的に監視した。反応の終点で遊離脂肪酸の組成は9
9%が不飽和脂肪酸であった。オレイン酸:パルミトレイン酸:リルン酸の比は
78:3:18であった。
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IE、IT、LU、MC,NL、PT、SE)
、0A(BF、BJ、CF、CG、 CI、 CM、 GA、 GN、 ML、
MR,NE、SN。
TD、 TG)、 AT、 AU、 BB、 BG、 BR,CA。
CH,CZ、 DE、 DK、 ES、 Fl、 GB、 HU、JP、KP、
KR,KZ、LK、LU、MG、MN、MW、 NL、 No、 NZ、 PL
、PT、 RO,RU、 SD。
SE、SK、UA
(72)発明者 ベスパー、ステイーブン・ジェイアメリカ合衆国45429オ
ハイオ、ケタ−リング、サウス・ペルハム・ドライブ 180番
Claims (20)
- 1.ATCC寄託番号74170であるゲオトリクム・カンジダム株および対応 する変異株およびこの株の変異体。
- 2.以下の工程を含む請求項1に記載のゲオトリクム・カンジダム株の生成方法 :a)普通培地中でゲオトリクム・カンジダムNRRLY552(ATCC74 169)を培養すること; b)培養された株を突然変異を誘発するに十分な時間紫外線にさらすこと;c) 生じた突然変異株を普通ブイヨン中で撹拌しながらインキュベートすること;d )懸濁物を凍結すること; e)懸濁物を解凍すること; f)a)からe)の工程を繰り返すこと。
- 3.普通ブイヨンが水中約1%から約10%濃度の部分的に加水分解されたタン パク質類の混合物またはカゼインを含む請求項2に記載の方法。
- 4.普通ブイヨンが約5%の水中トリプチカーゼペプトンである請求項3に記載 の方法。
- 5.工程c)でのインキュベーション時間が約5〜40℃で約40時間である請 求項2に記載の方法。
- 6.インキュベーションが約30℃である請求項5に記載の方法。
- 7.懸濁物が少なくとも約−5℃で凍結する請求項2に記載の方法。
- 8.懸濁物が約−5℃から約一55℃に凍結する請求項7に記載の方法。
- 9.請求項2の方法で生成されたゲオトリクム・カンジダムの突然変異株。
- 10.オレオイル鎖を有するトリグリセリドと接触するとき、リパーゼは20: 1以上の比により他の鎖よりオレオイル鎖を加水分解することを特徴とするリパ ーゼ含量を有する請求項9に記載の株。
- 11.培養培地に油または脂肪を添加することにより誘発されないことを特徴と する、不飽和一特異性リパーゼを有する請求項9に記載の株。
- 12.普通ブイヨン中で株を培養し、ついでブイヨンから細胞を分離し、無細胞 上清を得る工程を含む請求項9に記載の株から不飽和一特異性リパーゼを生成す る方法。
- 13.以下の特徴を有するリパーゼを有する請求項9に記載の株;分子量約35 ,000〜約70,000ドルトン、温度0〜40℃および等電点4.0〜4. 6。
- 14.上記のリパーゼがpH活性5.0〜9.5である請求項13に記載の株。
- 15.上記のリパーゼが最適pH活性7.5〜8.5である請求項13に記載の 株。
- 16.上記のリパーゼが9位に二重結合を含み、上記の二重結合がシス立体配置 を有する脂肪酸に対して選択性を有する請求項13に記載の株。
- 17.上記のリパーゼがカルボニル炭素から最初の不飽和位置としてシス−9二 重結合を有する多不飽和脂肪酸に対して選択性を有する請求項13に記載の株。
- 18.上記のリパーゼが第1級および第2級アルコールに選択性を有する請求項 13に記載の株。
- 19.請求項9記載の株の懸濁物から生成された無細胞上清をオレオイルを含む トリグリセリドと処理する工程を含む、オレオイル含有トリグリセリド類の選択 性加水分解法。
- 20.シス−9二重結合を有するカルボン酸および第1級または第2級アルコー ルを含む脂肪酸の混合物で請求項9記載の株の懸濁物から生成される無細胞上清 の工程から成るシス−9二重結合を含むカルボン酸を処理する選択性エステル化 の方法。
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