JPS6022914B2 - 3α−ヒドロキシステロイド・デヒドロゲナ−ゼの製造法 - Google Patents

3α−ヒドロキシステロイド・デヒドロゲナ−ゼの製造法

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JPS6022914B2
JPS6022914B2 JP1129077A JP1129077A JPS6022914B2 JP S6022914 B2 JPS6022914 B2 JP S6022914B2 JP 1129077 A JP1129077 A JP 1129077A JP 1129077 A JP1129077 A JP 1129077A JP S6022914 B2 JPS6022914 B2 JP S6022914B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は3Q−ヒドロキシステロィド・デヒドロ ゲ
ナ ー ゼ( 3 Q −hydmx侭にroid 、
dehydrogeMse,ECI.1.5.50:以
下3Q一日SDと略称する)の製造法に関する。
さらに詳しくは本発明はシュードモナス属、バチルス属
またはコリネバクテリウム属に属し、3は一日SDを生
産する能力を有する微生物を栄養培地に培養し、培養液
および/または菌体中に3Q−HSDを蓄積せしめ、該
培養液および/または菌体から蓄積した該酵素を採取す
ることを特徴とする3Q一日SDの製造法に関する。そ
の目的とするところは、生体内の胆汁酸の定量に用いら
れる3Q一日SDを工業的安価に製造する方法を提供す
るにある。従来、3Q−HSDはラットの肝臓、腎臓、
塁丸、ィヌやウサギの肝臓などから得られる動物起源の
ものと、シュードモナス・テストステロニに属する微生
物からの微生物起源のもの(J.Biol.Chem.
,218,661,1956)が知られている。動物起
源のものは供給源が限られていて高価であり工業的に利
用できない。微生物起源からの3Q−HSDの製造は、
微生物の培養物中に3Q−HSDの他に胆汁酸などの3
Q−ヒドロキシステロィドを特異的に定量することを妨
げる38,178−ヒドロキシステロイド・デヒドロゲ
ナーゼ(38,17 6 ‐ hydro奴sにroi
d dehydro袋nase ,ECI.1.1.5
1:以下38,178一HSDと略称する)が併産され
る。該併産された38,178一HSDを分離除去して
3Q−HSDを得るためには煩雑な精製の操作が必要で
あり、微生物起源の場合も3Q一日SDを工業的安価に
製造することができない。本発明者らは、3Q一日SD
の製造する方法について研究した結果、シュードモナス
属、バチルス属またはコリネバクテリウム属に属する微
生物の中に38,178−HSDを餅産しないで3Q−
HSDを生産する微生物を見出し、これらの微生物を用
いれば3Q一日SDを工業的安価に製造できることを見
出し本発明を完成するに到った。
以下本発明方法を詳細に説明する。本発明方法によれば
シュードモナス属、バチルス属またはコリネバクテリウ
ム属に属し、3Q−HSDを生産する能力を有する微生
物を適当な炭素源、窒素源、無機物およびその他の栄養
素を含む栄養培地に培養すれば、培養液および/または
菌体中に3Q一日SDが生成蓄積してくるので、これを
採取する。
本発明に用いる微生物はシュードモナス属、バチルス属
またはコリネバクテリウム属に属し、3Q−HSDを生
産する能力を有する菌株であれば、いかなる菌体も使用
できる。
具体的に好適な菌株の一例としては次のごときものがあ
げられる。1 シユードモナス・プチダ(Pseudo
monasputida)KY4667,NRRLB−
110642 シユードモナス・プチダKY3963
,ATCC4359,NRRL B−110653シユ
ードモナス・テトロレンス(Pseudomonas
ねetrole船 ) KY3985 ,ATCC4
683,NRRL B−144 バチルス・サーキユラ
ンス(Badlluscirculans)KY332
4,ATCC4513,NRRLB−110665
バチルス・スフエリカス(BacillusSphae
riC船)KY3380,ATCCI0208,NRR
LB−110676 コリネバクテリウム・ハイドロカ
ーボクラスタス(Connebac笹r肌m hydr
ocarboclas山s)KY4318,ATCCI
5110,NRRL B−110687 コリネバクテ
リウム・アセトグルタミクム(Coびnebacter
ium acetoguねmic山m )KY35
13,ATCCI5806,NRRLB−11069菌
株1および2は工業技術院微生物研究所にも寄託されて
おり、その菌寄番号はそれぞれ3879,3878であ
る。
これら微生物の菌学的性質は次の文献に記載がある。
シユードモナス・プチダ Bergey’s Manu
alofDetenninative 舷cterio
logy(以下パージ一と略称する)第8版222頁シ
ュードモナス・テト。
レンス バージー第7版108頁バチルス・サーキュラ
ンス バージ一第8版539頁バチルス・スフェリカス
バージー第8版542一543頁 コリネバクテリウム・ハイドロカーボクラスタス US
P3 222,258コリネバクテリウム・アセトグル
タミクムUSP3,335,065 本発明に用いる栄養培地は炭素源、窒素源、無機物およ
びその他の栄養素を適度に含む培地であれば天然培地、
合成培地のいずれも使用することができる。
本発明に用いる炭素源としては、グルコース、フラクト
ース、シユクロース、マルトース、マンノース、でんぷ
ん、でんぷん加水分解物、糖蜜など種々の炭水化物、グ
リセロール、ソルビトール、マンニトールなど種々の糠
アルコール、酢酸、乳酸、ピルビン酸、フマール酸、ク
エン酸などの種々の有機酸、メタノール、エタノールな
ど種々のアルコール、エチレングリコール、プロピレン
グリコールなど種々のグリコール、各種アミノ酸、n−
へキサデカンなど種々の炭化水素があげられる。
窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、炭酸
アンモニウム、燐酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、
酢酸アンモニウムなど各種無機および有機アンモニウム
塩、尿素、アミノ酸、その他の窒素化合物、ベプトソ、
NZーアミン、肉エキス、コーン・スチーブ・リカー、
カゼイン加水分解物、フィッシュミールなど各種窒素性
有機物質などがあげられる。
無機物としては、燐酸第1カリウム、燐酸第2カリウム
、塩化カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、硫
酸第1鉄、塩化ナトリウム、炭酸カルシウムなどがあげ
られる。
本発明方法においては、コール酸 (Cholicacid)、ケノデオキシコール酸(C
henodeoxycholicacid)、デオキシ
コール酸(deoxycholicacid)、リトコ
ール酸(1他ocholiCacid)、グリココール
酸(gycocholicacid)、夕ゥロコール酸
(ねurocholicacid)、5Qーアンドロス
タンー3o、178ージオール(5o−androst
ane一3Q、178−diol)、アンドロステロン
(androsterone)などの3Q−ヒドロキシ
ステロィド類、あるいはこれらを含む動物臓器抽出物な
どを培地中に添加すれば3Q−HSDが誘導され箸量の
3Q−HSDを生成せしめることができる。
これらの酵素誘導物質は0.05〜3.0%(W/V)
の範囲で、好ましくは0.1〜1.0%(W/V)の範
囲で培地に存在せしめるとよい。
培養は好気的条件下、通常15〜40℃の範囲で、好適
には28〜33午○で行われる。
培養時のpHは通常6.0〜9.0の範囲で、好適には
6.5〜8.5の範囲で行われる。かくして14〜3餌
時間培養すれば培養液および/または菌体中に3Q一日
SDが箸量に生成する。培養液および/または菌体中の
3Q一日SDは次のごとき方法で精製して得られる。
培養終了後の培養物を遠心分離して培養液と菌体に分け
る。
菌体は超音波破砕、磨砕、機械的圧縮、自己消化など公
知の方法で破砕して菌体抽出物とする。
菌体抽出物および培養液からの3Q−HSDの抽出は次
のごとく行う。菌体抽出物および培養液に硫酸アンモニ
ウム、E硝などの塩、あるいはアセトン、メタノール、
エタノールなどの溶剤を加え沈殿物を得る。硫酸アンモ
ニウムを使用する場合は30%飽和で溶け、50%飽和
で沈殿する部分を採取する。アセトンを使用する場合は
60%(V/V)で沈殿する部分を採取する。傾斜ある
いは炉過によって沈殿物を得、この沈殿物を透析あるい
はゲル炉過の処理を行うことによって、沈殿物に含まれ
る塩類や溶剤を除去する。
透析操作において用いる透析膜はセロフアン紙、腰肋膜
、コロジオン膜などがあげられる。透析液としては0.
1mMメルカプトェタノール(mercapbetha
血1)を含む10あるいは3仇hM燐酸バッファー(p
H7.0)を用いるのがよい。ゲル炉週の燥作において
は0.1mMメルカプトェタノールを含む10あるいは
3仇hM燐酸バッファー(pH7.0)で緩衝化したセ
フアデックスG−75あるいはG−100を用いるとよ
い。かくして得られる酵素液から本酵素を精製して得る
には次に述べるごときDEAEーセルロースカラムクロ
マトグラフイーを行えばよい。
酵素液を0.1mMメルカプトェタノールを含む3肌M
燐酸バッファー(PH7.0)で平衡化しておし、たD
EAE−セルロースのカラムに通塔する。
上記燐酸バッファーをさらに通塔すれば不純蛋白質が流
出してくる。次に0.1mMメルカプトェタノールを含
む20仇hM燐酸バッファー(pH7.0)を流す。溶
出液を一定量ずつ分画し、画分中に含まれる3Q−HS
Dの活性を後に述べる方法で測定し、活性のある画分を
見出す。活性画分を集めて硫酸アンモニウムを加え、5
0%飽和で沈殿してくる沈殿を遠心分離して得る。かく
して得られる沈殿はかなり精製された3Q−HSDであ
るが、セフアデツクスG−75あるいはセフアデツクス
G−100を用いるゲル炉過法でさらに精製することが
できる。たとえば上記沈殿0.1mMメルカプトェタノ
ールを含む3仇hM燐酸バッファー(pH7.0)で溶
解し、同燐酸バッファーで平衡化しておいたセフアデッ
クスG−100のカラムに通塔する。同燐酸バッファー
を流し、溶出液を一定量ずつ分画する。
画分中の3Q−HSDの活性を後に述べる方法で測定し
、活性のある画分を見出す。活性の高い画分を集め、グ
リセロールを最終濃度1%(V/V)になるように添加
して凍結乾燥する。かくして3Q−HSDの精製酵素粉
末を得ることができる。3Q一日SDの酵素活性はlm
Mコール酸ナトリウム0.5の‘、1仇hMNADI.
0のと、10仇hMホウ酸バッファー(pHIO.0)
1.0肌‘および酵素液0.5の‘からなる反応系(3
70)で最初の1分間の34仇mにおける吸光値の増加
量を読み、吸光値1.00を増加せしめる力価を1単位
と表示する。
38,178一HSDの酵素活性は上記3Q−HSDの
場合のコール酸ナトリウムに替えてデヒドロキシーェピ
ーアンドロステロソを用いる以外はすべて3Q一日SD
の場合と同じ測定および単位表示をする。
酵素蛋白質の定量は28仇mにおける分子吸収係数E三
瀦=8.7を用いて28仇mの吸収を測定して行つo次
に本発明方法で得られた酵素の性質をシュードモナス・
プチダKY4667起源のものを代表例として示す。
‘1’作用:本酵素は3Q−ヒドロキシステロイド類の
3Q水酸基を特異的に脱水素する。
33,178一ヒドロキシステロィド類には作用しない
【2} 基質特異性: 基質を下表のもので行うほかは3Q一日SDの酵素活性
の測定法と同じようにして行い、コール酸の場合を10
0として相対活性を下表に示す。
※( )中は3位の立体構造を示す。
この表からわかるごとく本酵素は3Q−ヒドロキシステ
ロイド類に特異的に作用し、中でも胆汁酸類に対してよ
く作用する。
細 至薄pHおよび安定pHの範囲: 37qC、1分間の処理でpH10.5〜11.5に至
通pHを有する。
3000、30分間処理でpH5〜10.5の範囲で1
00%安定である。
【4ー 力価の測定法: 前述する通り。
【5ー 作用適温の範囲: pHIO.0、1分間処理で45C0に最適温度を有す
る。
■ pH、温度などによる失活の条件: pH7.止 4500、15分間処理で活性が15%失
活する。
の 阻害、活性化および安定化: PークロロマーキユリベンゾエイトおよびAg十、Hg
日、Cu什などの重金属イオンで阻害される。
メルカプトエ夕/ール、ジチオスレイトールなどのSH
保護剤を10‐5〜10‐3M添加することによって安
定化される。
またラクトーズ、ピロリン酸、グリセロールを10‐5
〜10‐3M添加することによって安定化され、これら
はとくに凍結による失活を防止する。
{81 精製方法: 実施例に示すとおりである。
‘91 分子量: セフアデツクスG−100を用いるゲル炉過法によって
測定した分子量は約45,000である。
(100元素分析:C=40.6%、N=13.0%、
H=6.9%(11)アンホラィトを用いた蛋白質焦点
電気泳動法(BiochimicastBiophys
icaActa20、435、1967参照)によって
測定した等電点はpH4.8である。
(12)結晶構造: 実施例2で得た本発明酵素3Q−HSDの結晶標品の写
真を第1図に示す。
(13 雷気泳動: 実施例2で得た結晶3Q一日SDについてAhn.Ne
w York Acad.Sci.,121、AJt.
2、404(1964)に記載の方法に従ってディスク
電気泳動を行った。
この結果酵素活性の染色(染色法は生物物理化学Vol
.10No.1、2、1971に従い、基質としてコー
ル酸を使う)および蛋白染色(染色1%アミドブラック
を用いて行う)ともに単一の帯を示した。
酵素活性染色のディスク電気泳動図を第2図に、蛋白染
色のディスク電気泳動図を第3図に示す。
(1心 補酵素: NADまたはNADP。
NADPはNADに比較して約10%の活性を発現させ
る。(15)Km値: コール酸およびNADに対するKm値はそれぞれ1.3
3×10‐5M、1.3×10‐3Mである。
シュードモナス・ブチダKY4667以外の菌株から得
られる酵素も、上記と同様の性質を示す。以上の本酵素
の性質を、従来知られていたシュードモナス・テストス
テロニから得られる3Q−HSD(以下、従釆の酵素と
略記する)と比鮫すると次のごとき相違点を示す。■
至適pH:本酵素pHIO.5〜11.5従来の酵素p
H9.1*■ 等電点:本酵素pH4.8 従釆の酵素pH6.2 ■ 基質特異性 以上の比較から、本酵素はシュードモナス・テストステ
ロニの産生する3Q一日SDとは明らかに違う性質を備
えた酵素であることがわかる。
次に実施例を挙げて本発明にかかる酵素の製造法を具体
的に示す。実施例 1 シュードモナス・プチダKY4667をコール酸ナトリ
ウム0.3夕/d夕、NaN〇30‐2夕/d〆、K2
HP〇40‐1夕/d そ、KCIO‐02夕/dそ、
MgS040.02夕/d〆、酵母エキス0.05タノ
dその組成を有する種培地(殺菌前掛7.5)30泌を
含有する2そ三角フラスコに楯菌し、30qoで2独寿
間振糧培養する。
この種培養液900地を上記種培地と同じ培地15夕を
含有する30クジャーフアーメンタ一に植菌し、30o
oで1甥時間通気(15夕/分)瀦梓(35仇pm)培
養する。この培養液を連続遠心機にて処理し、菌体約1
00夕(湿重量)を得る。
この菌体を0.1mMメルカプトェタノールを含む1仇
hM燐酸バッファー(pH7.0)5そで洗浄したのち
、同燐酸バッファー2〆に懸濁する。この懸濁液をDY
NO−M比L(WillyA Bachoおn社製、ス
イス)にかけ菌体を磨砕する。磨砕した後、冷凍遠心機
にて遠心分離(20,000×夕、20分)し、上蒲液
をとる。得られた上蒲液の硫酸アンモニウム30〜50
%飽和区分をとり、0.1mMメルカプトェタノールを
含む3仇hM燐酸バッファー(pH7.0)50Mに溶
解する。透析膜としてセロフアンチューブを使い、透析
液として同上燐酸バッファーを使い、1幼時間おきに透
析液をとりかえながら、10その透析液で4期時間透析
する。透析した酵素液を0.1mMメルカプトェタノー
ルを含む3仇hM燐酸バッファー(pH7.0)で平衡
化しておいたDEAEセルロース(Sewa社製、U.
S.A)のカラム(5.5×40伽)に通す。この操作
で酵素は吸着される。
同上燐酸バッファー1そで不純蛋白質を洗い流す。つい
で0.1mMメルカプトェタノールを含む20仇hM燐
酸バッファー(pH7.0)1そで酵素を溶出する。
溶出液を一定量ずつのフラクションに集め、各フラクシ
ョンの活性を前記したごとき酵素活性の測定法で測定し
た。活性区分500泌をあわせ、硫酸を50%飽和にな
るよう添加し、酵素を沈殿させる。沈殿610肌夕を遠
心分離(20,000×夕、20分)で回収し、0.1
mMメルカプトェタノールを含む3MM燐酸バッファー
(PH7.0)50の‘に溶解する。酵素溶液を上記の
燐酸バッファーで平衡化しておいたセフアデツクスG−
100(PharmaclaFineChemical
s)のカラム(5.5×80肌)に通す。同上燐酸バッ
ファー1〆を流し溶出液を得る。溶出液を一定量ずつの
フラクションに集め各フラクションの酵素活性、蛋白質
濃度を測定する。比活性の高いフラクション300の‘
を合わせ、グリセロールを最終濃度1%(V/V)添加
して、凍結乾燥する。
かくして比活性11.9の精製3Q−HSD150肌夕
を得る。
全体の活性収率は16%であり、比活性は52倍に上昇
した。
実施例 2 実施例1で得られた精製3Q一日SDの凍結乾燥際品1
50机夕を0.1mMメルカプトヱタノールを含む1瓜
hM燐酸バッファー(pH7.0)10肌に溶解する。
この溶解を透析膜としてセロフアンチュ−ブを使い同バ
ッファー5そで2回透析外液を替えて24時間透析する
。透析後の酵素液を0.1mM〆ルカプトェタノールを
含む1仇hM燐酸バッファー(pH7.0)で平衡化し
ておいたヒドロキシアパタイトのカラム(5.5×20
伽)に通す。同バッファー250私をさらに通し、溶出
液を一定のフラクションに回収する。活性のあるフラク
ション(細胞抽出液に比べて、収率10%で比活性は5
40倍に上昇している。比活性125)を集め、これに
硫酸アンモニウム60%(W/V)を添加し、酵素を沈
殿させる。沈殿を遠心分離(12,00比pm、15分
、以下同じ)で回収し、0.1mMメルカプトェタノー
ルを含む5仇M燐酸バッファー(斑7.0)1の‘で溶
解させる。不溶性のものを遠心分離で除去した後、硫酸
アンモニウムを酵素溶液が少し濁るまで少しずつ添加す
る。1〜2時間後に酵素の結晶化がみられ、3日間冷蔵
庫(0一5℃)に放置すると結晶化が完了する。
結晶を遠心分離で回収し、さらに上記の操作を繰返して
再結を行う。得られた結晶の顕微鏡写真(×600)を
第1図に示す。結晶前の本酵素の分子量約45 000
に対して、結晶酵素の分子量は約88,500であり、
結晶酵素は2量体であることがわかる。
実施例 3 下表に示すごとき函株をコール酸ナトリウム0.3夕/
d夕、NaN〇30.02夕/d夕、K2HP〇40.
1夕/dぞ、KCI ○.02夕/dそ、MgS〇40
‐02多/d夕、酵母エキス0.05夕/dその組成を
有する培地(殺菌前pH7.5)50の‘を含有する5
00の‘坂口フラスコに植菌し、30℃で1期寿間振顔
培養する。
培養液を冷凍遠心(20,000×夕、2戊分)にて処
理して菌体約0.5夕(湿重量)を得る。この菌体を0
.1mMメルカプトェタノールを含む1仇hM燐酸バッ
ファー(pH7.0)50泌で洗浄し、同燐酸バッファ
ー10の‘に懸濁する。懸濁液を超音波破砕機(トミー
糟工社製)にて20分間超音波処理し、さらに冷凍遠心
(20,000×夕、20分)し、上情液を得る。得ら
れた上清液について3Q−HSD活性および38,17
8−HSD活性を測定して下表の結果を得た。各種微生
物の酵素生産量 ※参考のために従来知られている3Q一日SD生産菌を
挿入。
実施例 4実施例3において、培地のコール酸ナトリウ
ムに替えグリセロール0.5夕/d夕を用い、得られた
菌体が約0.75夕(湿重量)である以外は実施例3を
同様に行い下表のごとき結果を得た。
各種微生物の酵素生産量
【図面の簡単な説明】
第1図は本給晶酵素(2量体)の顕微鏡写真(×600
)を示す。 第2図は本結晶酵素(2量体)の酵素活性染色のディス
ク電気泳動図を示す。第3図は本結晶酵素の(2量体)
の蛋白染色のディスク電気泳動図を示す。第1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 シユードモナス属バチルス属またはコリネバクテリ
    ウム属に属し、3α−ヒドロキシステロイド・デヒドロ
    ゲナーゼを生産する能力を有する微生物を栄養培地に培
    養し、培養液および/または菌体中に3α−ヒドロキシ
    ステロイド・デヒドロゲナーゼを蓄積せしめ、該培養液
    および/または菌体から蓄積した該酵素を採取すること
    を特徴とする3α−ヒドロキシステロイド・デヒドロゲ
    ナーゼの製造法。
JP1129077A 1977-02-04 1977-02-04 3α−ヒドロキシステロイド・デヒドロゲナ−ゼの製造法 Expired JPS6022914B2 (ja)

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