JPS6312279A - 新規アルデヒドデヒドロゲナ−ゼ複合体およびその製造法 - Google Patents

新規アルデヒドデヒドロゲナ−ゼ複合体およびその製造法

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JPS6312279A
JPS6312279A JP15614386A JP15614386A JPS6312279A JP S6312279 A JPS6312279 A JP S6312279A JP 15614386 A JP15614386 A JP 15614386A JP 15614386 A JP15614386 A JP 15614386A JP S6312279 A JPS6312279 A JP S6312279A
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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】 〔産業上の利用分野] 本発明は4,5−ジヒドロ−4,5−ジオキソ−1H−
ピロロ[2,3−flキノリン−2,7,9−)リカル
ポンm(以下PQQと略す)を含有し、炭素数2以上の
アルデヒドを酸化することができ、広範囲のpHで安定
な新規アルデヒドデヒドロゲナーゼ複合体およびその製
造方法に関する。
[従来技術とその問題点] アルデヒド、特にアセトアルデヒドは動物体内のエタノ
ール代謝の中間代謝産物として知られ、二日酔などの原
因物質として注目されているほか、各種醸造物の発酵中
にも発生する有毒物質である0本物質はアルデヒドデヒ
ドロゲナーゼを用いた酵素定驕法で比較的簡便に測定で
きるものの、反応の最適pHが中性付近であることや、
高濃度の酢酸が共存すると反応が可逆的であるが故に、
大きな誤差を生ずるなどの点で酸性域に強い緩衝能を有
する醸造食品中や清酒発酵中のアルデヒドの定量には適
していない。
上述のアルデヒドデヒドロゲナーゼはニコチンアミドア
デニンジヌクレオチド(MAD)もしくはニコチンアミ
ドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADP)を補酵素
とする酵素であるが、これとは異なる看しいタイプのア
ルデヒドデヒドロゲナーゼが近年酢酸菌(Acetob
acter属およびGluconobacter属)よ
り得られている( Agric。
Bio’1. Chem、*す、 503〜515 (
1980);同45.1889〜1890 (1981
))、この酵素は酸性域でのみ活性を示し、反応がアル
デヒドの酸化方向のみで共存する酸による阻害を受けな
いなど定量用酵素として多くの利点を有しているものの
、各pHでの酵素の安定性に問題が残っている。#にP
H3において5°C,4日放置後、残存活性は約30%
まで低下する。その上、通常酵素が安定なpH7におい
てさえもpH3と同レベルにまで失活する。
本発明者らは上述のアルデヒドデヒドロゲナーゼが実際
の食酢醸造には用いられていない酢酸菌から得られてい
る事実に注目し、高濃度の酢酸存在下でも高い酢酸発酵
能を示す酢酸菌であるならば、従来の酵素よりもはるか
に耐酸性に優れたアルデヒドデヒドロゲナーゼを生産す
るものと考えた。そこで、強い酸性域でも活性を示すア
ルデヒドデヒドロゲナーゼの探索を目的として、比較的
高濃度の酢酸存在下でも良好な生育を示し、しかも高い
アルデヒド酸化活性を有する酢酸菌のアルデヒドデヒド
ロゲナーゼについて検討した。その結果、アセトバクタ
ー・アルトアセチゲネス(Acetobacter a
ltoacetigenes)MH−24(FERMB
P−491)に代表されるアセトバクター属に属する一
群の酢酸菌がpH3のみならずアルカリ域においても安
定な新規なアルデヒドデヒドロゲナーゼを生成する事実
を見出した。
また、従来脱酵素を細胞質膜より可溶化すると失活し易
くなり、精製を行っても活性の回収率が低いという問題
があった0本発明者らは従来の酵素の可溶化が界面活性
剤を1種類のみ用いた例が多いことに着目し、2種以上
の界面活性剤を併用することによってアルデヒドデヒド
ロゲナーゼを細胞質膜より効率良く、かつ安定化した状
態で可溶化すべく検討した。
その結果、トリトンX−100とN−ラウロイルサルコ
シン酸ナトリウムを併用することによって本発明のアル
デヒドデヒドロゲナーゼを効率良く、かつ安定化した状
態で可溶化できる事実を見出した0本発明はこれらの知
見に基いて完成されたものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、以下の性質を有する新規アルデヒドデヒドロ
ゲナーゼ複合体、 (1) 5OS−ポリアクリルアミド電気泳動法により
測定した分子量が約75,000および約20,000
の蛋白質を含む酵素複合体であり、 (2) 4.5−ジヒドロ−4,5−ジオキソ−1H−
ピロロ[2,3−flキノリン−2,7,9−トリカル
ボン酸を含有し、 (3)炭素数2以上のアルデヒドを基質として酸化し、 (4)界面活性剤により細胞質膜より可溶化され、(5
) p)13からp)+10までの範囲において4℃、
1週間放置後も80%以上の残存活性を示す。
を提供し、さらにアセトバクター属に属し、上記酵素複
合体を生産する能力を有する微生物を培養し、培養物か
ら該複合体を採取することを特徴とする上記酵素複合体
の製造法を提供するものである。
次に、本発明のアルデヒドデヒドロゲナーゼ複合体の性
質を示す。
(1)作用 本酵素は炭素数2以上のアルデヒドに作用して相当する
カルボン酸に酸化する。
(2)ノ^質特異性 本酵素のノ、(質性異性の例を第1表に示す。本酵素は
直鎖の1級アルデヒド、すなわちアセトアルデヒド、プ
ロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデヒドなどを良好
な基質として作用する。しかし、グリセルアルデヒド、
グリオキサール、ベンズアルデヒドには作用せず、アル
コール類、糖類、有機酸類にも作用しない。
第  1  表 (3)至適p。
本酵素の至適pHはアセトアルデヒドを基質とした場合
、第1図に示すようにpH7,0付近にある。
(4)安定pH範囲 第2図に示すように、本酵素はpH3からIOで5℃、
4日間放置後、はとんどすべての活性を有している。5
℃、7日間放置後でもp)+3から10で80%以上の
活性を有するきわめて安定な酵素である。なお、第2図
の安定PH曲線は各PHに放置後の残存活性をpne、
oで測定したものである。
既知の酵素の例としてはアセトバクター・アセチ(ト社
eti) IFO3284およびグルコノバクタ−9サ
ブオキシダンス(Gluconobacter 5ub
oxydans)IFO12528から得られたアルデ
ヒドデヒドロゲナーゼを挙げることができるが(Agr
ic、 Rial。
Cbem、、 44.503〜515 (1980);
同45.1889〜1890(1981)) 、 この
アルデヒドデヒドロゲナーゼはpH3,0において5℃
、4日間放置後、残存活性は約30%であり、中性下(
pH7,0)でも同様な結果が得られている。
したがって、本酵素はこれら従来の酢酸菌のアルデヒド
デヒドロゲナーゼよりもpH安定性が顕著に優れている
。
(5)作用適温の範囲 第3図に示すように、作用温度範囲は20〜80℃であ
り、特に55°C付近に最適温度を有する。
(6) pH,温度による失活の条件 第4図に示すように、pH[i、0で各温度10分間処
理すると、60°Cまで失活せず、65℃で約50%失
活する。
(7)阻害、活性化および安定化 1a+M濃度の水銀、銅、カドミウムなどの重金属イオ
ンにより阻害される。一方、アジ化ナトリウム、亜ヒ酸
ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸によっては阻害さ
れない。
(8)分子量 0.1%Triton X−100存在下、七フアクリ
ルS−300によるゲル濾過法から推定されるアルデヒ
ドデヒドロゲナーゼ複合体の分子量は約95,000で
ある。
(9)サブユニット 本市2打はディスクゲル電気泳動により単一バンドとな
る0本酵素はドデシル硫酸ナトリウム(以下、SOSと
略称する)処理によって2成分に分けられる。 5O9
−ポリアクリルアミド電気泳動法で分子量標準蛋白質と
してホスホリラーゼb(分子量94.000)  、ア
ルブミン(分子量Ei7,000)  、オブアルブミ
ン(分子i43,000)  、カルボニックアンヒド
ラーゼ(分子130,000)  、 )リプシンイン
ヒビター(分子1420,100)およびα−ラクトア
ルブミン(分子ff114.400)を含むファルマシ
ア製のキャリブレーションキットを用いた場合に、本酵
素の2成分の分子量は約75,000および約20,0
00であった。本酵素はチトクロームに特有な吸収スペ
クトルを示さないため、チトクロームは構成成分として
含まれていない。
上述したように、本発明のtfI素は分子量約75 、
000および約20,000の2種類のサブユニットか
ら構成されているため、本酵素は複合酵素と見なされる
。したがって、本酵素はアルデヒドデヒドロゲナーゼ複
合体と呼ぶのがふされしい。
既知の酵素の例としてはアセトバクター・アセチIF0
32B4およびグルコノバクタ−・サブオキシダンスI
FO12528から得られたアルデヒドデヒドロゲナー
ゼを挙げることができるが(Agric。
Biol、 Cheta、、 44.503〜515 
(1980);同長。
1889〜1HO(+980)、)、前者のアルデヒド
デヒドロゲナーゼは分子量78,000 、45,00
0および14,000の3種のサブユニットから構成さ
れており、後者のアルデヒドデヒドロゲナーゼは分子B
a6.oooおよび55,000の2種のサブユニット
から構成されている。以上の点から、本酵素は従来の酢
酸菌のアルデヒドデヒドロゲナーゼとは明らかに異なる
新規な酵素である。
(10)色 本酵素溶液は薄いピンク色を呈する。
(11)熱水抽出画分の蛍光スペクトル本酵素の熱水抽
出物の蛍光スペクトルを第5図に示す。本スペクトルお
よびバイオアッセイにより、熱水抽出物に4.5−ジヒ
ドロ−4,5−ジオキソ−1H−ピロロ[2,3−月キ
ノリンー2.7.9−トリカルボン# (PQQ)が含
まれていることが示された。
(12)Km値 本酵素の反応速度定数に厘はエタノールを基質とした場
合、約1.2 Xl0−2Mであった。
(13)電子受容体 フェナジンメソサルフエイト(PMS)  、 2.G
−ジクロロフェノールインドフェノール(DCIP) 
、ニトロブルーテトラゾリウムクロライド(NBT) 
 、フェリシアン化カリウムなどが本酵素の電子受容体
となりうるが、HA口、 NADP 、分子状酸素は電
子受容体と成りえない。
以上の性質から、本発明のアルデヒドデヒドロゲナーゼ
複合体は今までに知られているいずれのアルデヒドデヒ
ドロゲナーゼとも異なる新規な酵素である。
(15)精製方法 精製方法は製造方法に記載した。
次に、本酵素の製造方法について説明する。
本発明のアルデヒドデヒドロゲナーゼ複合体の製造に使
用する細菌は、本酵素を産生ずるものであればいずれで
もよく、例えばアセトバクター(Acetobacte
r)属細菌を挙げることができる。具体例としてアセト
バクター・アルトアセチゲネス(Acetobacte
r altoacetigenes) MH−24(F
ERN BP−491)を挙げることができる。
本発明のアルデヒドデヒドロゲナーゼ複合体の製造に際
して使用する培地は前記の細菌が生育して、本酵素を生
産するものであればどのようなものでもよい。炭素源と
しては、例えばグルコース、グリセロール、フラクトー
ス、マンニトール、酢酸等を使用することができ、窒素
源としては、例えば酵ffJエキス、カゼイン加水分解
物。
コーンステイープリカー、ペプトンなどの天然物やアン
モニウム塩などが使用できる。必要に応じて無機塩や各
種の有機物、ビタミン類、核酸関連化合物等を添加する
ことができる。好ましくは培地にさらにエタノールを添
加して酢酸発酵を行わせしめれば、酵素の含量が増大し
、容易に大量の酵素を得ることができる。
18養に当っては固体培地を使用することもできるが、
多ら2の菌体を得るには液体培地を用いて通気攪拌培養
または振どう培養を行うのが好ましい、液体培養に当っ
ては添加したエタノールが消費しつくされないようにコ
ントロールすること、1li1i素の供給を上方に行う
ことが本酵素を効率よく;)′:枯するのに効果的な場
合がある。培養においては、はじめから本培養を行うこ
ともできるが、大量培養を行う場合には、まず小規模な
前培養を行い、得られた培養物を本培地に接種するのが
好ましい、培養温度、培養期間、培地の液性等は本発明
の酵素の生産量が最大になるように適当に選択、調節す
ればよいが、通常は好気的条件下で25〜35℃におい
て1〜3日培養するのが好ましい。
本発明のアルデヒドデヒドロゲナーゼ複合体は細菌菌体
内に蓄積されるため、本酵素の回収、精製のためにはま
ず菌体を集めて破砕する。本酵素は細胞質膜両分に局在
するため、適当濃度の界面活性剤1例えば非イオン性界
面活性剤を加えることにより可溶化する。好ましくはト
リトン(Tr 1ton)X−100とN−ラウロイル
サルコシン酸ナトリウム(Sodium N−Laur
oyl 5arcosinate)を併用する。この併
用により本酵素を効率良く安定化して可溶化することが
できる。可溶化された本酵素は界面活性剤存在下でジエ
チルアミノエチル−セファロース(以下、DEAE−セ
ファロースと云う、)などの各種イオン交換剤によるク
ロマトグラフィー、ハイドロキシアパタイト等の吸着ク
ロマトグラフィーあるいはセファデックスなどを用いた
ゲル濾過法に代表される通常の酵素精製手段を単独もし
くは適宜組合せて適用し、任意に精製された本発明の酵
素を得ることができる。
次に、本発明の酵素の酵素活性測定方法について説明す
る。
本酵素の活性の測定は、前記の電子受容体のいずれを用
いても可能であるが、以下にそのうちの1例を示す、 
0.1 Mのフェリシアン化カリウム溶液0.1ral
!、 NcIlマaine氏緩衝液(PH8,0)0.
7mj7および適当量の本酵素を加え、水で0.9tj
)とする。さらに、1Mアセトアルデヒド溶液を0.1
閣!加えて反応を開始させ30’Cにて5〜15分後、
Ferric 5ulfate−Dupanol試薬(
W、A、Wood他。
”Method in enzyso1ogy″Va1
.V、287(19ft2)参照) 0.5mA+を加
え反応を停止させた後、直ちに水を加えて5talとす
る。37℃、30分放置後、880nmの吸光度を測定
する。基質であるアセトアルデヒドを加えないで上記と
同様に反応せしめたサンプルとの吸光度の差が酵素の活
性を意味する。lJLmoleのアセトアルデヒドを1
分間に酸化する酵素州を1屯位とする。
[実施例] 次に、本発明を実施例により詳しく説明する。
実施例1 グルコース3%、酵母エキス0.5%およびポリペプト
ン0.2%の液体培地を500+sI!容の振どうフラ
スコに100mfずつ分注し、オートクレーブ中で12
0℃、 15分間殺菌した。冷却後、エタノールと酢酸
をエタノールは5%、酢酸は6%になるように添加した
。この培地にアセトバクター・アルトアセチゲネスMH
−24(FERN BP−491)を5白金耳接種し、
往復振とう機上で30°Cにて4日間培養した。同じ組
成の培地205を30βのジャーファーメンタ−で作製
し、前記の培養液2I2を接種して2Of!/分で通気
し、攪拌しながら30℃にて2日間培養した。培養終了
後、培養液を5℃にて遠心分離することにより湿重量約
2gの菌体を得た。
この菌体を0.01Mリン酸カリウム緩衝液(pH6,
0)に懸濁し、20,000psi でフレンチプレス
を通し菌体を破砕した後、88,0OOX gで60分
間超遠心分離し、膜画分を沈殿として得た。この沈殿を
0.01Mリン酸カリウム緩衝液(pH6,0)に懸濁
した後、20%丁riton X−100およびlO%
N−ラウロイルサルコシン酸ナトリウムを最終濃度が各
々1.5%および1%になるように加え、3時間攪拌し
た。この液を再度68,0OOX gで60分間遠心分
離を行い、本酵素が可溶化された上清を得た。この上清
に硫酸アンモニウムを60%飽和になるように加え完全
に溶解後、10,0OOX gで10分間遠心分離を行
った。得られた沈殿に0.6%丁ritonX−100
.20mMベンズアルデヒド、0.1%セチルピリジニ
ウムクロライドを含む0.01Mリン酸カリウム緩衝液
(p)+6)を加え溶解後、同じ緩衝液に対して透析し
た。この透析液をea、ooox gで60分間超遠心
分離を行い、不溶性物質を沈殿として除去した。
可溶化された本酵素を含む上清は0.6%Triton
 X−100を含む0.01Mリン酸カリウム緩衝液(
pH6ンで平衡化したl1EAE−セファロースCL−
6Bを充てんしたカラムに注入し、本酵素を吸着後、0
.01Mから0.1Mまでのリン酸カリウム緩衝液で傾
斜溶出した。 0.05M付近のリン酸カリウム緩衝液
で溶出する活性画分を集め、0.1%Triton X
−100を含む0.01Mリン酸カリウム緩衝液(pH
6)に対して透析した。この透析液を0.2%Trit
on X−100、5mMベンズアルデヒドを含む0.
01Mリン酸カリウム緩衝液(pH6)で平衡化した/
\イドロキシアパタイトを充てんしたカラムに注入し1
本酵素を吸着させた0次いで、0.OIMから0.1M
までのリン酸カリウム緩衝液で傾斜溶出した。0.05
M付近の活性画分を集めてeml、、本酵素の精製標品
1.2sgを収率50%で得た。なお、木精製酵素標品
の力価は800単位/mg蛋白質であった。また、本酵
素は前記性質を有していた。
実施例2 実施例1と同様の条件でアセトバクター・アルトアセチ
ゲネスMH−24(FERN BP−491)を培養し
て湿重量約2gの菌体を得た。この菌体を実施例1と同
様にして破砕、超遠心分離し、膜画分を得た。膜画分を
0.01Mリン酸カリウム緩衝液(pH6,0)に懸濁
した後、20%Triton X−100を最終e度が
1.5%になるように加え3時間攪拌した。
この液を再度ee、ooox gで60分間超遠心分離
を行い本発明の酵素が可溶化された上清を得た。
0.6%Triton X−100,20mMベンズア
ルデヒド。
0.1%セチルピリジニウムクロライドを含む0.01
Mリン酸カリウム緩衝液(pH6)で平衡化したDEA
E−セファロースCL−8Bを充てんしたカラムに、上
記の上清を注入し、本酵素を吸着せしめた。以下、実施
例1と同様な操作で本酵素を精製し、精製酵素標品Q、
15mgを収率7%で得た。なお、木精製酵素標品の力
価は750屯位/mg蛋白質であった。また、本酵素は
前記性質を有していた。
〔発明の効果〕
本発明のアルデヒドデヒドロゲナーゼ複合体はpH3か
らpH10までの広範囲の望域で活性を安定に保持でき
る点で従来のアルデヒドデヒドロゲナーゼより優れてお
り、臨床診断用試薬としてより優位に用いられる。また
、安定性の高いものが強く要求される酵素センサーにも
従来のアルデヒドデヒドロゲナーゼよりも優位に使用す
ることができる。さらに、細胞質膜より酵素を可溶化す
るにあたり、界面活性剤としてTriton X−10
0およびN−ラウロイルサルコシン酸ナトリウムを併用
することにより、本酵素を効率良く、かつ安定化して可
溶化できる。この方法はTriton X−100を単
独で使用した場合よりも精製酵素標品の活性回収率が顕
著に高く、本酵素の精製においてきわめて優れた方法で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は反応PHと本発明酵素の相対活性との関係を示
すグラフであり、第2図は本発明酵素のpH安定性を示
すグラフであり、第3図は反応温度と本発明酵素の相対
活性との関係を示すグラフであり、第4図は本発明酵素
の温度安定性を示すグラフであり、第5図は本発明酵素
の熱水抽出物の蛍光スペクトルを示す図である。 第1図 pH 第2図 pH 第3図 第4図 堪−r/’Cノ 第5図 2υ     Xυ     4oo5oo     
 αυjl 長  (nm)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、以下の性質を有する新規アルデヒドデヒドロゲナー
    ゼ複合体。 (1)SDS−ポリアクリルアミド電気泳動法により測
    定した分子量が約75,000および約20,000の
    蛋白質を含む酵素複合体であり、 (2)4,5−ジヒドロ−4,5−ジオキソ−1H−ピ
    ロロ[2,3−f]キノリン−2,7,9−トリカルボ
    ン酸を含有し、 (3)炭素数2以上のアルデヒドを基質として酸化し、 (4)界面活性剤により細胞質膜より可溶化され、 (5)pH3からpH10までの範囲において4℃、1
    週間放置後も80%以上の残存活性を示す。 2、アセトバクター属に属し、以下の性質を有する新規
    アルデヒドデヒドロゲナーゼ複合体、(1)SDS−ポ
    リアクリルアミド電気泳動法により測定した分子量が約
    75,000および約20,000の蛋白質を含む酵素
    複合体であり、 (2)4,5−ジヒドロ−4,5−ジオキソ−1H−ピ
    ロロ[2,3−f]キノリン−2,7,9−トリカルボ
    ン酸を含有し、 (3)炭素数2以上のアルデヒドを基質として酸化し、 (4)界面活性剤により細胞質膜より可溶化され、 (5)pH3からpH10までの範囲において4℃、1
    週間放置後も80%以上の残存活性を示す、を生産する
    能力を有する微生物を培養し、培養物から該複合体を採
    取することを特徴とする新規アルテヒドデヒドロゲナー
    ゼ複合体の製造法。 3、アセトバクター属に属する新規アルデヒドデヒドロ
    ゲナーゼ複合体生産菌がアセトバクター・アルトアセチ
    ゲネスMH−24(FERMBP−491)である特許
    請求の範囲第2項記載の方法。 4、培養物からの新規アルデヒドデヒドロゲナーゼ複合
    体の採取を、培養物から分離した菌体を破砕し、界面活
    性剤を加えて可溶化したのち通常の酵素精製手段を適用
    して行う特許請求の範囲第2項記載の方法。 5、界面活性剤がトリトンX−100およびN−ラウロ
    イルサルコシン酸ナトリウムの組合せである特許請求の
    範囲第4項記載の方法。
JP15614386A 1986-07-04 1986-07-04 新規アルデヒドデヒドロゲナ−ゼ複合体およびその製造法 Expired - Lifetime JPH0665299B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5437989A (en) * 1992-12-30 1995-08-01 Hoffmann-La Roche Inc. Alcohol/aldehyde dehydrogenase from Gluconobacter oxydans DSM 4025 FERM BP-3812
KR20160136331A (ko) * 2014-03-31 2016-11-29 큐피가부시키가이샤 효소제

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KR20160136331A (ko) * 2014-03-31 2016-11-29 큐피가부시키가이샤 효소제

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JPH0665299B2 (ja) 1994-08-24

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