JPH10298007A - 水生生物付着防止剤 - Google Patents

水生生物付着防止剤

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JPH10298007A
JPH10298007A JP9108966A JP10896697A JPH10298007A JP H10298007 A JPH10298007 A JP H10298007A JP 9108966 A JP9108966 A JP 9108966A JP 10896697 A JP10896697 A JP 10896697A JP H10298007 A JPH10298007 A JP H10298007A
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JP
Japan
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aquatic organism
carbonic anhydrase
adhesion inhibitor
organism adhesion
paint
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Application number
JP9108966A
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English (en)
Inventor
Naoki Eisaki
直樹 永崎
Tatsuo Horiuchi
達雄 堀内
Kanae Matsuzaki
加奈恵 松崎
Ikuko Aoyama
郁子 青山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kikkoman Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Chiyoda Corp
Original Assignee
Kikkoman Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
Chiyoda Corp
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 カルボニックアンヒドラーゼを有効成分
として含む水生生物付着防止剤及び該水生生物付着防止
剤を含む塗料。 【効果】 本発明の水生生物付着防止剤及び該水生生物
付着防止剤を含む塗料は、酵素を有効成分とするもので
あるから毒性が低く、環境破壊を伴うことなく水生生物
の忌避作用を奏せしめることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水生生物付着防止剤、
特に海産汚損生物等の生物が忌避する作用を有するカル
ボニックアンヒドラーゼを有効成分とする水生生物付着
防止剤に関する。
【0002】
【従来の技術】船舶の船底及び漁網、火力発電所の復水
器冷却用水あるいは石油化学工業の熱交換機冷却用水の
取水路、ブイ等の海中に置かれる設備、港湾やダムの付
帯設備等ではフジツボ類、イガイ類、藻類等の水生生物
が付着、繁殖し、取水口の閉鎖等の障害が報告されてい
る。従来、これら水生生物の付着を防止するために、有
機スズ化合物を有効成分とする水生生物付着防止剤が使
用されていたが、この使用により河川もしくは海洋の環
境が汚染されたり、魚を媒体として人体への被害が発生
する恐れがあるという社会問題が生じ、有機スズ化合物
についてはその使用、製造とも法的な規制を受け、これ
に変わる水生生物付着防止剤の開発が望まれていた。
【0003】このため、最近では海洋生物等から抽出し
た生理活性物質をはじめとする様々な有機化合物を含む
安全な防止剤の開発がなされている。しかしながら前記
有機化合物では実際に人工施設等の基盤(鉄板、コンク
リート等)にこれら物質を塗布または固定化し、実際に
上記生物を忌避させるという技術は未だ開発されていな
い。そこで、環境に影響を与えず、しかもこれら問題点
を解決しうる効果的な生物忌避物質の開発が緊急の課題
となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、環境に悪い
影響を及ぼさず、海産汚損生物に対して有効な忌避作用
を有する酵素蛋白質、およびこの酵素蛋白質を有効成分
として含む水生生物付着防止剤を提供することを目的と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成すべく鋭意研究を行った結果、カルボニックアンヒ
ドラーゼ活性を有する蛋白質が優れた水生生物付着防止
剤効果を示すことを見いだし、本発明を完成させるにい
たった。すなわち本発明は、カルボニックアンヒドラー
ゼを有効成分として含む水生生物付着防止剤を提供する
ものである。
【0006】上記カルボニックアンヒドラーゼとして
は、刺胞動物由来のもの等が挙げられる。また、本発明
は上記水生生物付着防止剤を含むことを特徴とする塗料
を提供するものである。
【0007】
【発明の実施の態様】以下本発明を詳細に説明する。本
発明の水生生物付着防止剤は、イソギンチャク類等の刺
胞動物、牛、馬等のほ乳類動物、あるいはほうれん草等
の植物、Escherichia coli等の微生物等からカルボニッ
クアンヒドラーゼ又はその含有物を採取し、これを用い
て調製されるものである。
【0008】例えばウメボシイソギンチャク科のヨロイ
イソギンチャクからのカルボニックアンヒドラーゼを有
効成分とする生物付着防止剤の調製方法について、以下
に記載する。
【0009】ヨロイイソギンチャクを採取し、その表皮
に付着している細砂、海藻などを取り除いたものの300g
(湿重量)を1mM EDTA、1mMDTT、0.5M NaClを含むバッ
ファー(pH7.5)1.2lに入れ、ブレンダー(トリオサイエン
ス社製)を用いて破砕し、粗抽出液を得る。
【0010】次にこの抽出液を遠心分離して固形物質を
除き、上澄み液を得、この上澄み液に対し硫酸アンモニ
ウムを適量加えて塩析を行い、蛋白質のみを回収する。
回収した沈殿を以降のステップで使用する溶液に溶解
し、透析を行う。なお、透析については通常の透析方法
に従って行うことができる。
【0011】例えば、透析膜(セルロースチューブ:VIS
KASE社製セルロースチューブ等)に試料をいれ、試料中
に含まれる無機塩類等の低分子物質を除くのに必要な条
件を備えた十分な量の溶液、例えば0.1M NH4HCO3 5lに
入れ4℃で24 時間透析する。このようにして得られた透
析内液(蛋白質)を一般的な酵素精製に用いる方法によ
り精製する。
【0012】例えば、アフィニティークロマトグラフィ
ー〔ANALYTICAL BIOCHEMISTRY 57,467-476 (1974)、THE
Journal of Biological Chemistry 270,5985-5993 (19
95)、ARCHIVES OF BIOCHEMISTORY AND BIOPHYSICS 312,
429-435 (1994)等を参照〕、あるいはイオン交換、ゲル
濾過、疎水性樹脂等のクロマトグラフィーを行うことに
より精製する。このようにして以下の記載の酵素学的性
質を有するカルボニックアンヒドラーゼ活性を有する精
製蛋白を得る。
【0013】各クロマトグラフィーで使用する機器、試
薬等については、通常市販されているものを用いること
ができる。アフィニティークロマトグラフィーに使用す
るものとしてはp-アミノメチルベンゼンスルホンアミド
・アガロース・ゲル(SIGMA社製)等が挙げられる。
【0014】この場合の溶出液としては、0.4M NaN3
含む0.1M NH4HCO3 等が用いられる。本発明で用いるカ
ルボニックアンヒドラーゼは、以下の作用及び基質特異
性を示す酵素である。
【0015】(1)作用:二酸化炭素と水に作用し、水
素イオンと炭酸水素イオンを生ずる反応を触媒し、その
逆の反応も触媒する。 (2)基質特異性:二酸化炭素、アセトアルデヒド、そ
の他のカルボニル化合物に作用し、また、酢酸p-ニトロ
フェニルエステルのようなエステル類にも作用する。
【0016】以上のような性質を有するカルボニックア
ンヒドラーゼを含む水生生物付着防止剤は、そのまま使
用してもよいが、例えば塗料等に混合して利用すること
ができる。上記、塗料としては水溶性エマルジョン塗
料、例えば、ヒドラジン基架橋剤を含む水溶性アクリル
共重合物塗料が好ましい。
【0017】このような水生生物付着防止剤を含む塗料
は、陶器、プラスチック板、コンクリート等に塗布し乾
燥させて使用する。この場合、長期間(3〜6カ月)海水や
淡水中に浸漬しても剥離したり、劣化することはなく、
水生生物付着防止効果を奏する。
【0018】
【実施例】以下、実施例を示して本発明をより具体的に
説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されな
い。
【0019】〔実施例1〕 (1)カルボニックアンヒドラーゼの精製 神奈川県城ケ島の岩礁より入手したヨロイイソギンチャ
ク(Anthopleura japonica VERRILL)について、その表皮
に付着している細砂、海藻などを取り除いたもの300g
(湿重量)を1mM EDTA、1mMDTT、0.5M NaClを含む25mM
HEPESバッファー(pH7.5)1.2lに入れ、それをブレンダー
(トリオサイエンス社製)を用いて破砕した。
【0020】得られるホモジナイズ懸濁液を氷冷して粗
抽出液を得た。次に該抽出液を10,000xgで20分、遠心分
離を行って(5℃)、上澄み液1.6lを採取し、これに30%
飽和になるように硫酸アンモニウムを加え硫安沈殿を行
った。
【0021】10,000xgで30分の遠心分離で沈殿を除き、
上澄み液1.6lに80%飽和になるように硫酸アンモニウム
を加えて硫安沈殿を行い、10,000xgで30分の遠心分離で
沈殿を回収した。回収した沈殿を0.1M NH4HCO3に溶解
し、セルロースチューブ(VISKASE社製)の透析膜に移
し、0.1M NH4HCO35lに対して4℃で24時間透析した。
【0022】透析した溶液1l に、0.1M NH4HCO3で平衡
化した30ml のp-アミノメチルベンゼンスルホンアミド
・アガロース・ゲル(SIGMA 社製)を加え、ときどき弱く
撹拌しながら酵素を吸着させた。これを同じ緩衝液で洗
浄し、不要な蛋白質を除いた後、ゲルをカラム(直径3cm
×20cm) に充填し0.2M NaIを含む0.1M NH4HCO3 100ml
で洗浄した後、0.4M NaN3を含む0.1M NH4HCO3 100mlで
溶出した。
【0023】溶出液を透析膜に移し1mM EDTA、1mMDTT、
0.5M NaClを含む25mM HEPES緩衝液(pH7.5)3lに対し4℃
で24時間透析した。さらに、緩衝液を交換し3回透析を
行った。
【0024】アミコン社製限外濾過膜装置(分画分子量1
0000)を用いて2mlにまで濃縮した。この画分は、SDS-ポ
リアクリルアミドゲル電気泳動により、均一で単一のバ
ンドを示し、分子量が約28000のものであった。図1
は、その結果を示す図である。
【0025】次に、内部の部分アミノ酸配列を決定する
ために、変性させた2 n molの蛋白を含む画分にアクロ
モバクタープロテアーゼI(タカラ製)を加え、37度で一
晩処理し、多数のペプチド断片を得た。次いでこれをCA
PCELL PAK C18 SG120(資生堂製)カラムを用いて0.1%TFA
水溶液と0.1%TFAを含むアセトニトリルの0〜80%のグラ
ジエントをかけてクロマトグラフィ−を行い、ピーク部
分をそれぞれ分取した。
【0026】これらのピーク部分を473Aプロテインシー
クエンサー(アプライドバイオシステムズ製)にかけて配
列を解析した結果、配列番号1及び2に示すアミノ酸配
列を得た。
【0027】上記で得られた精製物の酵素の酵素化学的
性質を以下に示す。 1)作用:二酸化炭素と水に作用し、水素イオンと炭酸
水素イオンを生ずる反応を触媒し、その逆の反応も触媒
する。 2)基質特異性:二酸化炭素、アセトアルデヒド、その
他のカルボニル化合物に作用し、また、酢酸p-ニトロフ
ェニルエステルのようなエステル類にも作用する。
【0028】3)至適pH:エステラーゼ活性を指標にし
た場合、至適pHは8〜10である。 4)分子量:約28000(SDS-ポリアクリルアミド電気泳
動) 5)部分アミノ酸配列:配列番号1および2の通りであ
る。
【0029】(2)酵素活性の測定 1)pH変化(酵素反応により生ずる水素イオン濃度の変
化)の速度を測定する方法。
【0030】3mlのベロナール緩衝液(0.022Mベロナール
と0.022Mナトリウム塩、pH7.95)、ブロモチモールブル
ー数滴、2.3mlの水あるいは酵素溶液を15ml容量の密閉
容器中にいれ、氷水上で15分間冷却する。これに5mlの
氷冷した飽和炭酸水を加え反応を開始する。0℃で、ブ
ロモチモールブルーの色の変化を指標に、反応液の pH
を6.3にまで下げる時間を測定する。酵素存在下での時
間をt、酵素非存在下での時間をt0としたとき、(t0-t)/
tの値を酵素の活性単位(U)とする。
【0031】本方法で、ヨロイイソギンチャクより精製
したカルボニックアンヒドラーゼ、及び市販の牛赤血球
由来のカルボニックアンヒドラーゼ(フナコシ製)の活
性を測定したところ、それぞれ4000U/mg、1900U/mgであ
った。
【0032】2)エステラーゼ活性を測定する方法 0.6mlの15mM Tris-sulfate緩衝液(pH7.6)をマイクロチ
ューブにとり、適当に希釈した酵素液15μlを加え、温
度平衡を37℃に到達させた後、0.3mlの1.5mM酢酸p-ニト
ロフェニルエステル溶液を添加し、反応を開始する。0
〜40分間反応させ、0.15mlの1NHClを加え反応を停止す
る。
【0033】反応液の348nmの吸光度の変化を吸光度計
を用いて調べる。37℃で1分間あたりに1μmolのp-ニト
ロフェノールを生成する酵素量を1単位とする。
【0034】カルボニックアンヒドラーゼの特異的な阻
害剤であるスルファニルアミドによる阻害効果を調べる
実験では、0.6mlの15mMトリス−サルフェート(Tris-sul
fate)緩衝液(pH7.6)中に、予め所定の濃度になるように
スルファニルアミドを溶解しておき反応を行わせる。
【0035】上記方法でヨロイイソギンチャクより精製
したカルボニックアンヒドラーゼの比活性を測定したと
ころ、1590U/mgであった。また、100μMスルファニルア
ミド存在下では活性がほぼ消失した。
【0036】〔実施例2〕実施例1のようにして精製さ
れたカルボニックアンヒドラーゼ、及び市販の牛赤血球
由来のカルボニックアンヒドラーゼ(フナコシ製)に対
して、フジツボ類、イガイ類に対する忌避作用を指標と
したバイオアッセイを行った。その方法は特開平8-1930
97号記載の方法に従った。
【0037】径17mm、深さ15mm、容量2mlのマルチウエ
ル(培養孔24個;ファルコン社製)に各濃度に調製した分
画溶液を満たし、フジツボ類ノープリウス幼生を投入
後、経時的にその活動、生死状態を観察し、計数を行っ
た。
【0038】フジツボ類ノープリウス幼生遊泳行動は、
図2に示す通り、次の5段階に分けられる。 I:活発に遊泳し、容器の底につくことはない。 II:容器の底につくことはあっても、再び遊泳する
か、動き回る。
【0039】III:容器の底に着いたままであるが、
他の個体が接触すると動き回る。 IV:容器の底に着いたままで、付属肢がたまに動く
(他の個体が接触しても動き回らない)。 V:完全に動きが停止する(死亡個体には原生動物が発
生する)。
【0040】効果の判定は、遊泳能力を失い、マルチウ
エルの底に停止した上記III〜Vの状態(Immobilized
Condition:遊泳行動阻害・停止状態)の個体を、倒立
実体顕微鏡下で経時的に算定し、投入総個体数に対する
百分率(指数)を算出する。該指数をIMI(Immobilized In
dex)と定義し、効果判定の指標とした。結果を図3に示
した。
【0041】ヨロイイソギンチャクより精製したカルボ
ニックアンヒドラーゼ(以下、CAという)では、0.6m
g/mlの時IMI値が90%、市販の牛赤血球由来のカルボニ
ックアンヒドラーゼでは1.0mg/mlの時にIMI値が50%を
示し、忌避効果が示された。なお、対照とし牛血清アル
ブミンを同様にして測定し、結果を図3にしめした。
【0042】〔実施例3〕 酵素を含む塗料の調製法及
びその固定化方法 蛋白質溶液(0.5〜2.5mg/ml)に対し、等量の水溶性塗料
(水溶性エマルジョン塗料:三菱化学製)を加え混合し
た。これを素焼き板35cm2に2ml塗布し、24時間室温で放
置し、乾燥させた。
【0043】〔実施例4〕 塗料の野外浸漬試験 実施例3にならい、本発明の塗料(忌避物質)を素焼き板
(35cm2)に0.5〜2.5mg塗布し、神奈川県横浜市磯子区の
潮間帯位置に、14日間浸漬した。試験には、対照区とし
て、塗布しないケース(コントロール)及び本発明の蛋白
質を含まない従来の塗料を塗布したケース(エマルジョ
ン塗料)を設けた。付着状況の判定は、素焼き板に付着
したフジツボ類成体、フジツボ類、キプリス幼生、イガ
イ類の個体数を測定することで調べた。結果を図4に示
す。図4より対照区と比較して、本発明の蛋白を塗料と
混ぜて塗布した群では、フジツボ類の付着数が減少して
いた。
【0044】
【発明の効果】本発明により、優れた生物忌避作用を有
するカルボニックアンヒドラーゼを有効成分とする塗料
及びその製造方法を提供することができる。本発明の塗
料は酵素を有効成分とするものであるから毒性が低く、
環境破壊を伴うことなく水生生物の忌避作用を奏せしめ
ることができる。
【0045】
【配列表】
配列番号 1 配列の長さ:21 配列の型:アミノ酸 配列の種類:ヨロイイソギンチャクカルボニックアンヒ
ドラーゼの部分配列 配列: Thr Asn Glu Gly Thr Asn Leu Ser Gly Gly Pro Leu Gly His Asn Tyr Arg Phe Glu Gln Phe
【0046】配列番号 2 配列の長さ:15 配列の型:アミノ酸 配列の種類:ヨロイイソギンチャクカルボニックアンヒ
ドラーゼの部分配列 配列: Thr Val Pro Ala Glu Leu His Leu Met Gln Trp Asn Thr Phe Leu
【図面の簡単な説明】
【図1】SDSポリアクリルアミド電気泳動の結果を示す
図である。
【図2】フジツボノープリウス幼生の遊泳行動を示す図
である。
【図3】フジツボノープリウス幼生を用いたバイオアッ
セイの結果を示す図である。
【図4】本発明の塗料の野外浸漬試験における生物忌避
作用の結果を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀内 達雄 千葉県野田市野田339番地 キッコーマン 株式会社内 (72)発明者 松崎 加奈恵 東京都大田区田園調布南23−6−204 ジ ュネス田園調布 (72)発明者 青山 郁子 神奈川県平塚市紅谷町9−15 セントアイ マンション402

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カルボニックアンヒドラーゼを有効成分
    として含む水生生物付着防止剤。
  2. 【請求項2】 カルボニックアンヒドラーゼが刺胞動物
    由来のものである請求項1記載の水生生物付着防止剤。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の水生生物付着防止
    剤を含むことを特徴とする塗料。
JP9108966A 1997-04-25 1997-04-25 水生生物付着防止剤 Pending JPH10298007A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002537470A (ja) * 1996-10-29 2002-11-05 ダブリュ.ピー.パワーズ カンパニー 海洋構造物防汚方法および組成物
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US7501157B2 (en) 2001-06-26 2009-03-10 Accelr8 Technology Corporation Hydroxyl functional surface coating

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