JPS5852632B2 - 新規なグリセロ−ルキナ−ゼおよびその製造法 - Google Patents

新規なグリセロ−ルキナ−ゼおよびその製造法

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JPS5852632B2
JPS5852632B2 JP54071459A JP7145979A JPS5852632B2 JP S5852632 B2 JPS5852632 B2 JP S5852632B2 JP 54071459 A JP54071459 A JP 54071459A JP 7145979 A JP7145979 A JP 7145979A JP S5852632 B2 JPS5852632 B2 JP S5852632B2
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glycerol
buffer
glycerol kinase
enzyme
ions
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徹 松本
英生 美崎
直紀 武藤
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Toyo Jozo KK
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    • C12N9/12Transferases (2.) transferring phosphorus containing groups, e.g. kinases (2.7)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205Bacterial isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規なグリセロールキナーゼ(Glyce−r
ol Kinase )およびその製造法に関する。
従来より、グリセロールキナーゼとしては下記の反応を
触媒する酵素として知られている。
反応 ATP+グリセリン→ADP+L−α−グリセロリン酸
(酵素番号2.7.1.30 A T P : gly
cer。
I phosphotransferase 、常用
名Glycerol Kina−5e:以下、GKと称
す) また公知のGKとしては、キャンシダ・ミコデルマ(C
andida mycoderma )由来の酵素(B
ioch−em、Z、329,320(1957)、同
333゜471(1976))、エシェリヒア・コリー
(Escherichia coli )由来の酵素(
J、 Biol。
Chem、、242.1030(1967):]、やハ
トなどの肝臓由来の酵素(Meth ds in E
nzym。
1ogy、5,476(196,2)、B ioche
m 、 z 、+329.320(1957)、J、B
iol、 chem、。
211.951(1954))が知られていた。
本発明者らは、静岡県掛用市の大豆畑土壌より分離した
放線菌A2408株がその菌体内に、グJセリンおよび
ATPからADPとL−α−グリセ01Jン酸を生成す
る反応を触媒する酵素を生産することを見い出し、該酵
素を電気泳動的に単一rこまで精製した。
その結果該酵素はGKに分類される酵素であるが、その
物理化学的性質より公知のGKとは異なる性質のもりで
、新規なGKであることを知った。
まず、上記の放線菌A2408株の菌学的性状は次の通
りであった。
■ 形態的性状 肉眼的観察の結果、熟成した胞子を着生した気菌子は褐
灰色ないし灰褐色を呈し基生菌糸は黄褐色で、黄褐色の
可溶性色素を生成する。
スターチ・無機塩寒天培地上で30℃、10日間培養し
観察した所見は次の通りで、またオートミール寒天培地
およびグリセリン・アスパラギン寒天培地上でもほぼ同
様な形態が観察された。
気菌糸は直径0.6〜0.8μ、直状ないし波状で、単
純分岐をなして伸長し、多数の連鎖した胞子を形成する
胞子の連鎖は螺旋を形成し、ゆるく3〜5回まいたもの
が多く、鉤状あるいはループ状、屈曲状のものもみられ
る。
胞子は球形あるいは卵形で、0.8〜1.OXl、0〜
15μで、その表面(ことば状の突起を有する。
基生菌糸は分枝を有し、波状ないし屈曲状に伸長し、直
径0.5〜0.6μで、通常菌糸の分裂や胞子の着生は
みられない。
鞭毛胞子や胞子のうは形成しない。
■ ジアミノピメリン酸組成 L−ジアミノピメリン酸が検出された。
■ 培養性状 各種培地上で、30℃、20日間培養し、観察した所見
は第1表に示す通りである(色の表示はcolor H
armony Manual第4版1958年、 Co
ntainer Corporation of Am
ericaによる色の分類に従った。
)■ 生理的性状 1)生育温度範囲=12〜45℃ 2)ゼラチンの液化:陽性 3)スターチの加水分解:陽性 4)脱脂牛乳:ペプトン化;陽性、凝固;陰性5)メラ
ニン様色素の生成:陰性 6)炭素源の利用:L−アラビノース、D−フラクトー
ス、D−グルコース、i−イノシトール、D−マンニト
ール、ラフィノース、L−ラムノース、シュクロースお
よびD−キシロースの全てを利用する。
上記の通り本菌A2408株は、分裂を生じない真生の
基生菌糸より多数の胞子の連鎖を有する気菌糸を生じ、
また菌糸の直径お−よび胞子の大きさ、さらにはジアミ
ノピメリン酸がL型であることなどより、ストレプトマ
イセス属(S treptomy−ces))こ属する
ものである。
また本菌A2408株は次の通りの特徴を有する。
即ち、気菌糸が褐灰色ないし灰褐色を呈し、胞子の連鎖
はゆるく3〜5回まいた螺旋を形威し、胞子の表面にと
げ状の突起を有し、基生菌糸は黄褐色で、黄褐色の可溶
性色素を生成し、糖の利用性が広く、メラニン様色素を
生成しない、などの特徴を有する。
そこで、上記のような特徴を有する菌種を種々の文献よ
り検索すると、International Stre
ptomyce−s Project (TSP) 〔
Inter、 J、 System、Bact−eri
ol、、18.(2)、95(1968))の記載中に
、ストレプトマイセス・キャナス(ハイネマン等) (
Streptomyces canus (Heine
manet at、) ) (Antibiot、
and Chemother、 、 3 。
1239〜1242(1953))が類似菌として見い
出されたもので、ストレプトマイセス・キャナスーTS
P5017株(Stroptomycescanus
I SF3017 )との比較実験を行ナツタ結果、形
態的、培養的および生理的諸性状において本菌A240
8株とよく一致した。
よって本菌A2408株はストレプトマイセス属(こ属
するストレプトマイセス・キャナスに属スるものと同定
し、ストレプトマイセス・キャナスA2408 (St
retomyces canus A 2408 )と
称することとした(工業技術院微生物工業技術研究所、
微生物受託番号通知書「微工研菌寄第4977号、FE
RM−P A 4977」)本発明者らは、放線菌
ストレプトマイセス属に属するストレプトマイセス・キ
ャナスA2408より得られるGKは後述する通りの理
化学的性質を有する新規な酵素であることを見い出した
またGKは脂質成分、例えば血清などの生体体液中のト
リグリセライドの代謝に関連する研究用試薬診断用試薬
などとして利用されるものである。
本発明は、上記の知見(こ基いて完成されたもので、新
規なGKおよびその製造法を提供することである。
本発明における使用菌としては、例えば上記の菌が挙げ
られるが、本菌だけ番こ限らず、本発明のGKを生産す
る菌はすべて本発明において使用することができるもの
で、また人工変異などを行なったものであってもよい。
本発明を実施するに当っては、GK生産菌、例えばスト
レプトマイセス属に属するGK生産菌を、酵素を生産す
る通常の方法で培養する。
培養の形態は通常液体培養で行なうが、工業的Oこは深
部通気攪拌培養を行なうのが有利である。
培地の栄養源としては、微生物の培養lこ通常用いられ
るものが広く使用され得る。
炭毒源とじては同化可能な炭素化合物であればよく、特
(こGKの生産性を良好となすに当ってはグリセロール
をその炭素源とすればよく、その他グルコース、シュク
ロース、ラクトース、スクーチ、モラツセツスなどを併
用してもよい。
窒素源としては、利用可能な窒素化合物であればよく、
例えばコーン・スチーブ・リカー、大豆粉、綿実粉、乾
燥酵母、カゼイン加水分解物、酵母エキス、魚肉エキス
、ペプトンなどが使用される。
その他、リン酸塩、硫酸塩、マグネシウム、カルシウム
、カリウム、鉄、マンガン、亜鉛などの無機塩類が必要
(こ応して使用される。
培養温度は菌が発育し、GKを生産する範囲内で適宜変
更し得るが、特に好ましくは25〜30°Cである。
培養時間は条件によって多少異なるが、GKが最高収量
に達する時期をみはからって適当な時期に培養を終了す
ればよく、通常1〜3日程度である。
このようにして得られた培養物からGKを採取するので
あるが、本酵素を良好に採取するGこはその菌体より回
収することがよい。
例えばまずその培養物を遠心分離してその培養菌体を集
め、次いでこの菌体を超音波処理し、さらlここれを遠
心分離してその上清液を回収し、これを可溶性塩類例え
ば硫安、硫酸す) IJウムなどを用いて不純物を塩析
除去し、さらに得られた上清液を塩析し、遠心分離して
より精製されたGKを含有する沈澱物を回収する。
さら【ここのGKを精製するために、まずこのGKを例
えばセファデックスG−25(ファルマシア社製)、バ
イオゲルP−2(バイオラド社製)、その他透析膜、中
空糸などを用いて脱塩処理し、次いでDEAE−セルロ
ースなどのイオン交換体を用いるイオン交換クロマトグ
ラフィーを行なって精製すれば良い。
このようにして得られたGK画分は、限外濾過膜、例え
ばアミコンXM−50(アミコン社製)を用いて脱塩濃
縮せしめ、さらにこれを吸着クロマトグラフィー例えば
リン酸カルシウムゲル充填カラムにチャージして不純物
を溶出除去後、リン酸バッファーによる直線濃度勾配に
て溶出せしめてGK含有画分を得、またこれを脱塩、濃
縮を行なうために限外濾過膜、例えばアミコンXM−5
0にて処理し、次いでこの濃縮液を例えばバイオゲルP
−200(バイオラド社製)、セファデックスG−15
0(ファルマシア社製)などを用いたゲルPAICよる
クロマトグラフィーを行なって、そのKG含有画分を得
、これを凍結乾燥すればよい。
上記の如くシ、精製して得られた本発明のGKの酵素活
性測定法および理化学性状は次の通りである。
A 酵素活性測定法 0.2M1−リス−塩酸緩衝液([)H9,O) o
、4rnlO,IMグリセロ/’ 0.
05m110mMATP 0
.1mA10 m M MgCl20.1 m1 O125%ニトロテトラゾリウムブルー 0.1 m1
1%牛血清アルブミン 0.14m110
mMNAD 0.1m10.0
5%フェナジンメトサルフェート0.01m1グリセロ
リン酸デヒドロゲナーゼ(ベーリンガー社製: 2m9
/ml、 65 U/m9) 5 μm1上記各
組成を有する反応液1mlを、37℃で5分間予加温し
、これkこGK含有液50μl(10mMグリセロール
含有10mM’Jン酸緩衝液、pH7,5:以下GLバ
ッファーと称す、にて適宜希釈)を加えて37℃、10
分間反応せしめ、次いで0.1NHC1を加えて反応を
停止せしめた後、その呈色を波長550nm)(mて測
定\て、その吸光度(A356 nm)を求める。
GK1単位は、1分間1μmoleのグリセロ−3ノン
酸を生成する活性とした。
なお活性の計算式は次の如である。
分子量ニア2000±7200 72000 (5ephadex G−100による測
定値) 65000 (SDS polyacrylamid
eによる測定値) 等電点=45 Km値:グリセロール 4.8 X 10−5M
ジヒドロキシアセトン 6.6 X 10−’MD−グ
リセロアルデヒド35X10−4MATP
2X10’M基質特異性 ([) グリセリン、ジヒドロキシアセトン、D−グ
リセロアルデヒドに対する特異性 (測定方法) 0.2M)リス塩酸緩衝液(pH9,0) 0.4ml
0.1Mグリセリン、ジヒドロキシアセトンまたはD−
グリセロアルデヒド0.05ml、 10mMAT
P 0.10rrll、 10 mMMgcl。
0.1 ru11蒸留水0.3 rnlから成る反応液
0.95rrllを37℃、3分間予加温し、これ0こ
酵素液(10mM’Jン酸緩衝液、pH7,5)0.0
5m1を加えて37℃、10分間インキュベイト後3分
間煮沸せしめて反応を停止し、37℃に冷却後生成した
ADPを定量した。
ADPの定量に当って、0.1MIJン酸緩衝液(pH
7,5) o、 1 rIL40.2 Mジメチルグル
タル酸−NaOH緩衝液(pH7,5) 0.1 ml
パーオキシダーゼ(0,5m9/rn00.1ml、
0.2%フェノール0.1 m110.3%4−アミノ
アンチピリン0.1ml、 10mMMnC120,0
5ml。
10mMチアミンピロホスフェート0.03 ml。
1mMFAD0.01ml、10mMホスホエノールピ
ルビン酸0.1 ml、ピルビン酸オキシダーゼ(10
0U/mA;東洋醸造社製)0.05m4 ピルビン酸
キナーゼ(4400U/ml;シグマ社製)1μ11蒸
留水1.26TLlからなるADP定量用発色液0.2
mlを上記ADP生成反応終了液に加え、37℃、15
分間反応せしめて発色せしめ、これを500nmの波長
にてその吸光度を測定し、各基質に対する本酵素の特異
性を求めた。
その結果は次の通りであった。基 質 相対
活性 グリセロール 100% ジヒドロキシアセトン 74% D−グリセロアルデヒド 20% 以上の結果より、上記の基質に対して作用した。
(1[)ヌクレオチドに対する特異性:ATP>CTP
>ITP>>GTP、UTP (測定方法) 前記の酵素活性測定法における反応液中の、10 mM
A T P 0.1 mlの代りに、同一濃度、同一量
のCTP、TTP、GTP、UTPの溶液を用い、以下
同様に行なって、生成されるグリセロ−3−リン酸を定
量した。
その結果は、下記の通り、すべてのヌクレオチドが基質
になり得るが、なかでもATP 、CTPに対して特異
性が高かった。
基 質 相対活性 ATP 100% CTP 92% ITP 47% GTP 19% UTP 18% 至適pH:種々のpH)こ対するGKの活性を求めた結
果、第1図に示す通りで、その至適pHは9〜10であ
った。
また、第1図中、○−○はジメルグルタル酸−NaOH
緩衝液(pH6〜7.5)、・−・はトリス塩酸緩衝液
(pH7〜9)、△−△はリン酸緩衝液(pH6〜8)
、ムームはグリシン−NaOH緩衝液(pH9〜10.
5)を示す。
pH安定性二種々のpHに対するGKのpH安定性を求
めた結果、第2図に示す通りで、そのpH安定性はpH
5,5〜10であった。
またその測定法としては、10mMグリセロール含有の
pH4〜7のジメチルグルタル酸緩衝液、pH8〜9の
トリス塩酸緩衝液、pH10〜10.5のグリシン−N
aOH緩衝液にて37℃、60分間処理した後、この一
定量を用いて上記の酵素活性測定法により測定したもの
である。
二価金属イオンおよびパラ塩化水銀安息香酸(PCMB
)の影響 この結果より、本発明のGKはM g 2+により活性
増強され、Ca2+およびMn”#こより活性阻害され
るものである。
また本酵素GKは7.5X10−6MのPCMBにて完
全(こ阻害された。
熱安定性:10mMグリセロール含有10mMリン酸緩
衝液(pH7,8)の条件下、45〜75℃の各温度に
て10分間処理した場合の残存活性を求めた結果は、第
3図に示す通りであって、45℃まで安定であった。
以上の様(こ酵素化学的、理化学的性状より、本発明の
GKは、公知のグリセロールおよびATPよりADPと
L−α−グリセロリン酸を生成する反応を触媒する酵素
に属するものと認められる。
また、公知のGKとしては、前記した通り、キャンシダ
・ミコデルマ由来のGK(以下C,My、−GKと称す
)、エシェリヒア・コリー由来のGK(以下E、Co−
GKと称す)、ハトなどの臓器由来のGK(以下pig
、 −GKと称す)が挙げられるが、本発明のGKと公
知の種々のGKとを比較すれば次の通りである。
即ち、分子量に関しては、E、Co−GKが30万、C
,MV、−GKが25万(分子量6万の4量体)である
ことが報告されている。
ところが本発明によって得られるGKは分子量が約7万
の単量体として存在しており、他の起源のGKと明らか
に異なる。
またpH安定性についてはE、Co−GKがpH6,5
〜7 、 pig、 GKfJipH4,5〜5.5
、 C。
MY、−GKがpH5,7で最も安定であるが、本酵素
はpH5,5〜10の広範囲にわたり安定であった。
一般にATPの関与する反応はMg2+等の二価の金属
イオンを必要とする。
上記したすべての起源のGK共にMg2+を必要とする
が、E、C0−GKおよびpig、−GKはMn2+イ
オンでも代用できる。
しかし本酵素はMn2+イオンよりむしろ強い阻害をう
けた。
また基質特異性も他の起源のGKと異なる。
すなわち、E、Co−GKはグリセロールよりもジヒド
ロキシアセトン(こ対して2倍近くの活性を示すが、本
酵素はジヒドロキシアセトンよりもグリセロールに対し
ての特異性が高い。
また、ヌクレオチド(こ対してはE、 Co −GKが
ATPのみ(こ作用するの(こくらべ、本酵素はATP
、CTPに最もよく作用し他のTTP、GTP、UT
Pのヌクレオチド(こも作用した。
以上述べた分子量、pH安定性、二価の金属イオンの要
求性、および基質特異性等の酵素の理化学的性質のちが
いから明らかに公知のGKとは異なる新規なGKである
といえる。
なお、本発明によって得られるGKは診断用酵素等に有
用に利用されるものである。
次いで本発明の実施例を挙げて具体的に述べるが、本発
明はこれによって伺んら限定されるものではない。
実施例 1 ペプトン1.0%、グリセロール1.5%、K2HPO
40,1%、MgSO40,05%、KCl0.2%か
らなる培地(pH7,0) 100dを500m7容三
角フラスコに分注し、120℃、20分間加圧滅菌後、
ストレプトマイセス・キャナスA2408を接種し、2
6℃、3日間前培養し、これを、上記と同一組成からな
る培地201(滅菌後)を有する307容ジャーファー
メンタ−に移植して26℃、40時間、300 rpm
、通気量2017分の条件にて通気攪拌培養した。
次いで培養後、その培養物21を分取し、これを4℃に
て遠心分離(15000rpm、10分間)してその菌
体を回収し、この菌体をGLバッファー800m1に懸
濁せしめた後O℃、5分間超音波処理(装置: KUB
OTAINSONATOR200M使用)して可溶化せ
しめた。
さらにこれを遠心分離(4°CJこて、15000rp
m、10分間)してその上清液的760rrLlを得、
これ(こ5%プロタミン水溶液23.0mlを加えた後
遠心分離(4℃にて、5000rpm、10分間)して
不純物を除去し、次いでその上清液的750−に飽和硫
安(+)H7,5) 1125mlを加えて塩析せしめ
、これを遠心分離(4℃、15000rpm。
10分間)して、その沈澱物を回収した。
さらにこの沈澱物をGLバッファー62m1Hこ溶解し
た後飽和硫安(pH7,5) 37.2mlを加えて不
純物を塩析せしめて遠心分離(4℃、15000rpm
10分間)シ、その上清液的82rIllを得、さらに
これに飽和硫安(pH7,5) 20.5rrLlを加
え、遠心分離(4°G、 15000 rpm、 1
0分間)してその沈澱物を得た。
次いでこの沈澱物をGLバッファー11.0mlに溶解
し、これを、GLバッファーで充填したセファデックス
G−25のカラム(径3×30cffL)にチャージし
、GLバッファーにて溶出(25℃、流速40rnl/
時間)せしめ、280nmの吸光度を示す画分を回収し
く約21mの、さらにこれを、GLバッファーで充填し
たDEAE−セルロースのカラム(径2.2X17cI
rt)にチャージし、まずGLバッファー80TIll
を加えて洗浄しく流速25rd/時間、1フラクシヨン
58mの、次いで0.1MKCl含有GLバッファー1
00m1を加えて不純物を溶出せしめ(流速25m1/
時間、1フラクション5.8 mo、その後200m1
の0.1MKCl含有GLバッファー〜200m1の0
.4MKCl含有GLバッファーによる直線濃度勾配【
こよる溶出(流速25m1/時間、1画分5.8 ml
! )を行なって、そのフラクションA63〜79を回
収、併合して、溶出液98m1を得た。
次いで、この溶出液を、アミコンXM−504こて4℃
、4時間脱塩濃縮せしめて、濃縮液10m1を得、これ
を、GLバッファー【こて充填したリン酸カルシウムゲ
ルのカラム(径2.OX 17.2CIrL)lこチャ
ージし、まず100m1のGLバッファーで洗浄後20
01111のGLバッファー〜200m1の10mMグ
リセロール含有100mM’)ン酸緩衝液による直線濃
度勾配による溶出(流速25r111/時間、1画分6
m1)を行ない、そのフラクション嵐48〜58(65
rul)を得、さら(ここれを、アミコンXM−50に
て濃縮せしめて、濃縮液2rrLlを得、次いでこれを
、GLバッファーにて充填したバイオゲルp−200の
カラム(径3X60cIIL)Iこチャージして、OL
バッファーにて溶出(流速25m1/時間、1画分6T
Ll)せしめ、そのフラクションA17〜20を回収し
、併合し、次いでこれを凍結乾燥して精製されたGK(
比活性57.6 U/Tn9. 16.9m9蛋白)を
得た。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のGKの至適pHを示す細線を示し、第
2図は本発明のGKのpH安定性を示す曲線を示し、第
3図は本発明のGKの熱安定性を示す曲線を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下記の理化学性状を有する新規なグリセロールキナ
    ーゼ゛ 酵素作用:少なくとも下記の反応を示す。 分子量ニア2000±7200 等電点:45 km値:グリセロ−/l/ 4.8X10−5
    Mジヒドロキシアセトン6.6 X 10”−4MD−
    グリセロアルデ゛ヒト3.5 X 10−4MATP
    2X10−’Mヌクレオチドに
    対する特異性:ATP>CTP>TTP>>GTP 、
    UTP。 至適pH: pH9〜10 pH安定性: pH5,5〜10 金属イオンの影響:マグネシウムイオンにより増強され
    、カルシウムイオンおよびマンガンイオンより阻害され
    る。 熱安定性:45℃まで安定である。 2 炭素源、窒素源および無機塩を含有してなる培地に
    ストレプトマイセス属に属するグリセロキナーゼ生産菌
    を接種して培養し、次いでその培養物よりグリセロール
    キナーゼを採取することを特徴とするグリセロールキナ
    ーゼの製造法。 3 グリセロールキナーゼ生産菌が、ストレプトマイセ
    ス・キャナスA2408株である特許請求の範囲第2項
    記載の製造法。 4 炭素源が、グリセロールである特許請求の範囲第2
    項または第3項記載の製造法。
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