JPH1084946A - ラクトバチラス・ファーメンタムuku−2株及びd−乳酸脱水素酵素の製造方法 - Google Patents

ラクトバチラス・ファーメンタムuku−2株及びd−乳酸脱水素酵素の製造方法

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JPH1084946A
JPH1084946A JP8244526A JP24452696A JPH1084946A JP H1084946 A JPH1084946 A JP H1084946A JP 8244526 A JP8244526 A JP 8244526A JP 24452696 A JP24452696 A JP 24452696A JP H1084946 A JPH1084946 A JP H1084946A
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JP
Japan
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ldh
strain
producing
uku
lactate dehydrogenase
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JP8244526A
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Takuma Yano
拓磨 矢野
Kazue Kawahara
一恵 川原
Ken Iwata
建 岩田
Munehiko Donpou
宗彦 鈍寳
Kazuyuki Uchida
和之 内田
Hitoshi Kondo
仁司 近藤
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Unitika Ltd
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Unitika Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高いD−乳酸脱水素酵素産生能を有する微生
物及びそれを用いたD−LDHの製造方法を提供する。 【解決手段】 D−乳酸脱水素酵素産生能を有すること
を特徴とするラクトバチラス・ファーメンタム(Lactob
acillus fermentum )UKU−2株。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、D−乳酸脱水素酵
素(以下D−LDHと略記する)産生能を有する菌株及
びそれを用いたD−LDHの製造方法に関するものであ
り、さらに詳しくは、D−LDH産生能の高いラクトバ
チラス・ファーメンタム(Lactobacillusfermentum )
UKU−2株及びそれを用いたD−LDHの製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、酵素は、その反応がマイルドな条
件で起こること、基質との結合が特異的であること、反
応を光学的に定量することが容易であること等の優れた
点が注目され、医療分野や食品の成分分析等に広く利用
されている。そのなかでD−LDHは臨床検査等の分野
で、血清や尿中のピルビン酸の定量、トランスアミナー
ゼやピルビン酸キナーゼの活性測定等に用いられてい
る。また、D−LDHは、D−乳酸の工業的製造にも用
いられている。
【0003】従来、D−LDHを産生する微生物として
は、ラクトバチラス(Lactobacillus )属、ロイコノス
トック(Leuconostoc )属、スタフィロコッカス(Stap
hylococcus)属等に属する微生物が知られている〔マイ
クロバイオロジカル・レビューズ(Microbiological Re
views )、44巻、106〜139頁(1980
年)〕。また、特表平7−508165号公報には、D
−LDH産生能が高い微生物として、ラクトバチラス
(Lactobacillus )属のD−LDH遺伝子で形質転換さ
れた酵母が開示されており、この酵母のD−LDH含有
量は10U/mg(蛋白)にまで高められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この酵母でも
まだD−LDHの産生量が低いため、D−LDHを大量
生産するには効率が悪いという問題があった。本発明
は、D−LDH産生能が高い微生物及びそれを用いたD
−LDHの製造方法を提供することを目的とするもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために、土壌、堆肥、鶏糞、牛糞等よ
りD−LDH産生能の高い菌株を探索した結果、ラクト
バチラス(Lactobacillus )属に属するD−LDH産生
能の高い菌株を見出し、本発明を完成するに至った。す
なわち、第1の発明はD−LDH産生能を有することを
特徴とするラクトバチラス・ファーメンタム(Lactobac
illus fermentum )UKU−2株(FERMP−157
79)を要旨とするものである。また、第2の発明は上
記の菌株を培養し、培養物からD−LDHを採取するこ
とを特徴とするD−LDHの製造方法を要旨とするもの
である。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
菌株は、堆肥から単離された菌株であり、下記化学式で
示す反応を触媒するD−LDHを産生する。
【0007】
【化1】
【0008】この菌株の菌学的性質を以下に示す。 (a)形態的特徴 細胞の形及び大きさ 桿菌 運動性 無 胞子形成能の有無 無
【0009】 (b)培養的性質 スラント培養 青色コロニー 液体培養 ガス発生、凝固、表面発育無
【0010】 (c)生理学的性質 グラム染色性 陽性 カタラーゼ活性 陰性 生育の範囲 15℃不生育 45℃生育 酸素に対する態度 通性嫌気性 生成乳酸 DL 糖の発酵性 アラビノース 有 キシロース 無 グルコース 有 マンノース 無 フラクトース 有 D−ガラクトース 有 マルトース 有 シュークロース 有 ラクトース 有 トレハロース 無 ソルビトール 無 マンニトール 無 アミグダリン 無 セロビオース 無 エスクリン 無 グルコネイト 有 メレチトース 無 メリビオース 有 ラフィノース 有 ラムノース 無 リボース 有 サリシン 無 グルコースからのガスの生成 有 グルコネイトからのガスの生成 有 菌体内DNAのGC含量(モル%) 52
【0011】以上に示した菌学的性質から、バージィの
マニュアル・オブ・システマティック・バクテリオロジ
ー(Bergey's Mannual of Systematic Bacteriology )
第2巻 1986年版及び微生物 第6巻 3頁 1
990年版に基き検索した結果、この菌株はラクトバチ
ラス・ファーメンタム(Lactobacillus fermentum )に
属する細菌と判明した。この菌株は、従来のものに比べ
D−LDH産生能が高いため、新菌株と判断し、ラクト
バチラス・ファーメンタム(Lactobacillus fermentum
)UKU−2株と命名し、通産省工業技術院生命工学
工業技術研究所に寄託した。その寄託番号は、FERM
P−15779である。
【0012】本発明の菌株を培養する際に用いられる栄
養培地において、炭素源としては、グルコース、シュー
クロース、マルトース等が使用でき、窒素源としては、
硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、ペプトン、肉エ
キス、酵母エキス等の無機又は有機物が使用できる。さ
らに、無機塩類としては、カリウム、ナトリウム、亜
鉛、鉄、マグネシウム、マンガン等の各塩類、必要に応
じて微量金属塩、ビタミン類等を使用してもよい。
【0013】培養は通常、嫌気的あるいは微好気的な条
件下で行うことが好ましい。培養温度としては、20〜
40℃が好ましく、さらに30〜40℃が好ましく、特
に35〜40℃が好ましい。このような条件下で3〜3
0時間、好ましくは6〜10時間培養することにより、
菌体内にD−LDHが生成、蓄積される。
【0014】このようにして培養した菌体からD−LD
Hを精製する方法としては、一般にD−LDHの精製に
用いられている方法によって精製すればよい。具体的に
は、まず、上記のようにして培養した菌体を、例えば、
自己消化、超音波、フレンチプレス等による破砕、界面
活性剤処理、リゾチーム処理等した後、遠心分離により
細胞片を除去する等して得られたD−LDHの粗酵素液
を、クロマトグラフィー用の樹脂に接触させてD−LD
Hを吸着させる。
【0015】このときに用いられる樹脂としては、例え
ば、Q−セファロースFF(ファルマシア社製)、DE
AE−セファロース(ファルマシア社製)等のイオン交
換樹脂、ブルーセファロースCL−6B、レッドセファ
ロースCL−6B(ファルマシア社製)等のアフィニテ
ィークロマト用樹脂、フェニルセファロースFF(ファ
ルマシア社製)、ブチルトーヨーパール(東ソー)等の
疎水クロマト用樹脂、ウルトロゲルAcA−34、セフ
ァデックスG−100(ファルマシア社製)等のゲル濾
過用担体又は樹脂が挙げられる。
【0016】接触方法としては、特に限定されるもので
はなく、カラム法、バッチ法のいずれの方法でもよい。
このときの溶液の量としては、特に限定されるものでは
ないが、樹脂の吸着能以上であると樹脂に吸着されずに
漏出してしまうため、カラム体積の0.001〜100
00倍量が好ましく、さらに1〜100倍量が好まし
い。また、カラム法で接触させる場合の通液速度として
は、0.001〜1000カラム体積/時が好ましい。
【0017】次いで、樹脂を洗浄した後、溶出液を用い
てD−LDHを溶出させる。樹脂からD−LDHを溶出
する際の溶出液としては、水及び酢酸、クエン酸、リン
酸、イミダゾール、グッド等の緩衝液を用いることがで
き、これらにNaClやKCl等の塩を加えてもよい。
溶出液の塩濃度としては、0.001〜4Mが好まし
く、さらに0.1〜1Mが好ましい。溶出液のpHとし
ては、1〜13が好ましく、さらに4〜10が好まし
い。また、溶出液の量としては、カラム体積に対して
0.1〜1000倍量が好ましく、さらに4〜10倍量
が好ましい。
【0018】このようにして精製したD−LDHの理化
学的性質を以下に示す。 (1)作用 以下の反応式に示す反応を触媒する。
【0019】
【化2】
【0020】(2)基質特異性 D−乳酸に対するKm値:18.5mM ピルビン酸に対するKm値:0.69mM NADに対するKm値:0.36mM NADHに対するKm値:0.12mM (3)至適pH及び安定pH範囲 pH8付近に至適pHを有し(測定温度30℃)、pH
4〜8で安定である(測定温度4℃)。 (4)作用適温の範囲 40℃まで(100mMのリン酸緩衝液中、pH7.5
で測定)。 (5)分子量 ゲルろ過法による測定で約90,000であり、SDS
電気泳動法による測定で38,000である。
【0021】
【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。なお、D−LDHの活性測定は3.0mMのピル
ビン酸及び0.25mMのNADHを含むトリス緩衝液
(pH7.7)に酵素溶液を加え、緩やかに混和した
後、分光光度計(日立製作所製)で340nmにおける
吸光度変化を測定することによって行った。測定は、3
0℃で行い、1分間に1マイクロモルのNADHをNA
D+ に変換する酵素量を1単位(U)とした。また、蛋
白量は、バイオラッド社製のプロテインアッセイキット
II(500−0002)を用いて測定した。
【0022】実施例1、比較例1、2 グルコース 3.0%(重量%を表す。以下同様)、酵
母エキス 1.0%、ペプトン 0.5%、クエン酸三
ナトリウム・二水和物 0.5%、酢酸ナトリウム
0.2%、硫酸マグネシウム・七水和物 0.02%、
硫酸マンガン・四〜五水和物 0.005%、ツイン8
0 0.1容量%よりなる培地(pH6.4)25リッ
トルを30リットル容のジャーファーメンターに仕込
み、121℃で15分間滅菌した後、ラクトバチラス・
ファーメンタム(Lactobacillus fermentum )UKU−
2株(FERM P−15779)を接種し、37℃で
6時間、140rpmで撹拌し、通気しない条件下、4
NのNaOHでpHを6.4に調整しながら培養した。
培養終了後、遠心分離により菌体を採取して約250g
の湿菌体を得た。得られた湿菌体を圧破砕器(800b
ar:大日本製薬社製)により破砕し、遠心分離して細
胞片を除去した後、得られた溶液のD−LDH活性を測
定したところ、菌体当たりのD−LDH活性は1300
万U/kg(菌体)であった。また、蛋白当たりのD−
LDH活性は30U/mg(蛋白)であった。この結果
から、本発明の菌株は、従来の遺伝子操作により得られ
たラクトバチラス(Lactobacillus)由来のLDHを産生
する酵母の約3倍のD−LDHを含有していることがわ
かる。
【0023】また、比較のため、D−LDH産生菌株で
あるロイコノストック・ラクティス(Leuconostoc lact
is)SHO47株(FERM P−13970:比較例
1))及びロイコノストック・ラクティス(Leuconosto
c lactis)SHO54株(FERM P−13971:
比較例2)を上記と同様の方法で培養した。培養終了
後、遠心分離により、菌体を採取してそれぞれ約160
g、180gの湿菌体を得た。さらに、上記と同様にし
てそれぞれの菌体のD−LDH含有量を測定したとこ
ろ、菌体1kg当たりそれぞれ250万U、190万U
であった。以上の結果を表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】表1に示した結果から、本発明の菌株は、
他のD−LDH産生菌であるSHO47株及びSHO5
4株に比べ、8〜9.5倍のD−LDH産生能を有して
いることがわかる。
【0026】実施例2 実施例1で得た湿菌体のうちの約50gを2mMのED
TA及び2mMの2−メルカプトエタノールを含む25
mMのリン酸緩衝液(pH8.0)に懸濁して250ミ
リリットルとした。これを圧破砕器(800bar:大
日本製薬社製)に通液して破砕して破砕液を得た。得ら
れた破砕液250ミリリットルに、除核酸を目的として
高分子凝集剤であるユニフロッカーUF305(ユニチ
カ社製)の1重量%の水溶液38ミリリットルをゆっく
りと添加して約30分程度攪拌した後、遠心分離して沈
澱物を除去し、D−LDHの粗酵素液300ミリリット
ルを得た。
【0027】この粗酵素液300ミリリットルにリン酸
二カリウムを加えてpHを8.0に調整し、これを予め
2mMのEDTA及び2mMの2−メルカプトエタノー
ルを含む25mMのリン酸緩衝液(pH8.0)で平衡
化したDEAEセファロースFF(ファルマシア社製)
カラム35ミリリットルに通液してD−LDHを吸着さ
せた後、同緩衝液で洗浄し、同緩衝液を用い、塩化カリ
ウムの濃度を徐々に上げて(0〜0.4M)溶出を行っ
たところ、塩化カリウム濃度0.3M付近にD−LDH
が溶出した。
【0028】この溶出画分に25重量%となるように硫
酸アンモニウムを加え、これを予め25重量%の硫酸ア
ンモニウム、2mMのEDTA及び2mMの2−メルカ
プトエタノールを含む25mMのリン酸緩衝液(pH
8.0)で平衡化したフェニルセファロースFF(ファ
ルマシア社製)カラム10ミリリットルに通液してD−
LDHを吸着させた後、同緩衝液で洗浄し、同緩衝液を
用い、硫酸アンモニウム濃度を徐々に下げて(25〜0
重量%)溶出を行ったところ、硫酸アンモニウム濃度1
0〜20重量%付近にD−LDHが溶出した。
【0029】この溶出画分を回収し、透析により脱塩し
た後、予め2mMのEDTA及び2mMの2−メルカプ
トエタノールを含む25mMのリン酸緩衝液(pH8.
0)で平衡化したDEAEトリスアクリル(ファルマシ
アLKB社製)カラム5ミリリットルに通液してD−L
DHを吸着させた。このカラムを同緩衝液で洗浄し、同
緩衝液を用い、塩化カリウムの濃度を徐々に上げて(0
〜0.3M)溶出を行ったところ、塩化カリウム濃度
0.15M付近にD−LDHが溶出した。
【0030】この溶出画分に硫酸アンモニウムを25重
量%となるように加え、予め25重量%の硫酸アンモニ
ウム、2mMのEDTA及び2mMの2−メルカプトエ
タノールを含む25mMのリン酸緩衝液(pH8.0)
で平衡化したブチルトーヨーパール(東ソー社製)カラ
ム5ミリリットルに通液してD−LDHを吸着させた
後、同緩衝液で洗浄し、同緩衝液を用い、硫酸アンモニ
ウム濃度を徐々に下げて(25〜0重量%)溶出を行っ
たところ、硫酸アンモニウム濃度12〜20重量%付近
にD−LDHが溶出した。このようにして得られたD−
LDH精製標品のポリアクリルアミドゲル電気泳動の結
果は、単一なバンドであった。このようにして得られた
D−LDHは前記と同様の理化学的性質を有していた。
以上の精製の結果を表2に示す。
【0031】
【表2】
【0032】
【発明の効果】本発明の菌株は、高いD−LDH産生能
を有しているため、D−LDHの大量生産が可能とな
る。また、本発明の製造方法によれば、用途の多いD−
LDHを効率よく大量生産することが可能となる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C12R 1:225) (72)発明者 鈍寳 宗彦 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内 (72)発明者 内田 和之 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内 (72)発明者 近藤 仁司 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 D−乳酸脱水素酵素産生能を有すること
    を特徴とするラクトバチラス・ファーメンタム(Lactob
    acillus fermentum)UKU−2株(FERMP−157
    79)。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の菌株を培養し、培養物か
    らD−乳酸脱水素酵素を採取することを特徴とするD−
    乳酸脱水素酵素の製造方法。
JP8244526A 1996-09-17 1996-09-17 ラクトバチラス・ファーメンタムuku−2株及びd−乳酸脱水素酵素の製造方法 Pending JPH1084946A (ja)

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