JPS6012027B2 - Novel glycerol dehydrogenase and its production method - Google Patents
Novel glycerol dehydrogenase and its production methodInfo
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- JPS6012027B2 JPS6012027B2 JP54096459A JP9645979A JPS6012027B2 JP S6012027 B2 JPS6012027 B2 JP S6012027B2 JP 54096459 A JP54096459 A JP 54096459A JP 9645979 A JP9645979 A JP 9645979A JP S6012027 B2 JPS6012027 B2 JP S6012027B2
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Description
本発明は新規なグリセロール脱水素酵素およびその製造
法に関する。
更に詳しくは、下記の諸性質を有する新規なグリセロー
ル脱水素酵素に関するものであり、また該酵素生産能を
有するバチルス属に属する新菌株から該酵素を効率よく
製造する方法に関するものである。従来、グリセロール
脱水素酵素〔ECI.1.1.6〕(以下GDHと略す
る)は、アェロバクター・アェロゲネス、エシエリヒア
・コリ、バチルス・ズプチリス等の菌体に所在すること
が、古くから知られている。
またその他の微生物起源のものとしては、プロテウス属
、ェルビニア属、セラチア属に属する微生物(特公昭5
0−21553号)あるいは、アクロモバク夕属、アル
スロバクタ属、ブレビバクテリワム属、シュードモナス
属に属する微生物によるもの(特関昭53−12788
号)が知られている。
近年、酵素の性質、特に高い基質特異性が注目され、臨
床検査分野で酵素法による検査薬が、その簡便さと相換
って、多大の関′Dを集めている。GDHもリポプロテ
ィン・リパーゼとの共役で、体液中のトリグリセラィド
の定量に、あるいは、グリセリン酸を基質とするホスフ
アターゼの活性測定用に利用できることが知られており
、GDHを安価に工業的に製造する方法を提供すること
が強く望まれている。本発明者等はかかる要望に応える
べく、該酵素活性を有する菌株を広く自然界に検索した
結果、明石市下の土壌より分離したバチルス属に属する
G−1殊に著しいGDH生産能を有することを見出した
。
また該菌株の生産するGDH‘こつき鋭意研究の結果、
該酵素の分子量はセフアデツクスG−200を用いて測
定したところ、85000±5000で、従来から知ら
れているGDHの分子量がいずれも100000以上で
あるのに対して小さく、分子サイズ的に極めて特徴的な
性質を有すると共に以下の如き諸性質を有することを見
出し本発明を完成するに至った。すなわち本発明は少な
くとも下記性質11〜■を有してなる新規なグリセロー
ル脱水素酵素である。
m 分子量:85000土5000(セフアデックスG
−200によるゲル櫨過法)‘2} 作用至適pH:9
.5〜10.0(0.1Mグリシン−Kq−KOH緩衝
液中、2500反応)醐 安定pH範囲:pH5.0〜
9.0(500、15時間処理)The present invention relates to a novel glycerol dehydrogenase and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a novel glycerol dehydrogenase having the following properties, and also to a method for efficiently producing the enzyme from a new strain belonging to the genus Bacillus that has the ability to produce the enzyme. Conventionally, glycerol dehydrogenase [ECI. 1.1.6] (hereinafter abbreviated as GDH) has been known for a long time to be present in microbial cells such as Aerobacter aerogenes, Escherichia coli, and Bacillus subtilis. In addition, microorganisms belonging to the genus Proteus, Erwinia, and Serratia (Special public interest
No. 0-21553) or caused by microorganisms belonging to the genus Achromobacterium, Arthrobacterium, Brevibacterium, and Pseudomonas (Tokusei Sho 53-12788
No.) is known. In recent years, the properties of enzymes, particularly their high substrate specificity, have attracted attention, and in the field of clinical testing, enzyme-based test reagents have attracted a great deal of attention due to their simplicity. GDH is also known to be conjugated with lipoprotein lipase and can be used to quantify triglycerides in body fluids or to measure the activity of phosphatase that uses glyceric acid as a substrate. It is strongly desired to provide a method. In order to meet this demand, the present inventors conducted a wide search in the natural world for bacterial strains that have the enzyme activity, and as a result, they found that G-1, which belongs to the genus Bacillus and was isolated from the soil under Akashi City, has a particularly remarkable ability to produce GDH. I found it. In addition, as a result of intensive research on the GDH produced by this strain,
The molecular weight of the enzyme was measured using Cephadex G-200 and was 85,000±5,000, which is smaller than the molecular weight of all conventionally known GDHs, which are more than 100,000, and is extremely characteristic in terms of molecular size. The present invention was completed based on the discovery that the present invention has the following properties. That is, the present invention is a novel glycerol dehydrogenase having at least the following properties 11 to 1. m Molecular weight: 85,000 soil 5,000 (cephadex G
-200 gel filtration method)'2} Optimum pH for action: 9
.. 5 to 10.0 (2500 reactions in 0.1M glycine-Kq-KOH buffer) Stable pH range: pH 5.0 to
9.0 (500, 15 hours processing)
【4)作用至適温度:
45q0付近(0.1MグリシンーKCI−KOH緩衝
液中、pH9.5){5} 安定温度範囲:50oo以
下(0.09Mカリウム一燐酸緩衝液中、pH7.5
15分間処理){6’グリセロールに対するKm値:1
.33×10‐2M及びNADに対するKの値:1.2
8×10‐4Mまた本発明はバチルス属に属する上詔性
質{1}〜‘6}を有してなる新規なグリセロール脱水
素酵素を生産する菌を培地に培養し、その培養物から上
記性質【1}〜{6}を有してなる新規なグリセロール
脱水素酵素の製造法である。
本発明による新規なGDH生産菌G−1株は次のような
繭学的性質を有する。
A形態
(1’肉汁寒天培地に生育し、菌の形態は、梓状であり
、1.2〜1.5×3〜5仏の大きさで、通常5〜6蓮
となっているが、培養後期になると単独となる形態的な
変化を示す。
細胞の多形性はない。■ 運動性なし
‘3’ 胞子の形成あり(0.5×0.8〃の楕円形で
中央部に存在){41 グラム染色性は腸性
B生育淵態
{1} 肉汁寒天平板培養
半透明黄白色で、や)光沢を有する円形のや)隆起した
コロニ−を生じ、周辺は円形で拡散性、色素は生産しな
い。
‘21 肉汁寒天斜面培養
生育は良好で、黄白色を呈す。
拡布状をなす。{31 肉汁液体培地培養生育は良好で
、表面に膜を形成することなく、培地は濁る。
{4’肉汁寒天穿刺培養
上面および穿刺孔中に生育する。
【51 肉汁ゼラチン穿刺培養
表面に生育しゼラチンを液化する。
C生理的性質
○’硝酸塩の還元:陰性
■ M旧テスト:陰性
{3’ VPテスト:陰性
{41インドールの生成:陰性
■ 硫化水素の生成:陰性
側 デン粉の加水分解:陽・性
{7)クエン酸の利用:陽性
棚 無機窒素源の利用:陽性
脚 色素の生成:キングA培地およびB培地では色素の
生成はなし、また肉汁寒天、肉汁ゼラチン、ポテトデキ
ストロース培地では、水溶性色素の生成は認められない
。
肌 ウレアーゼ:陰性
00 オキシダーゼ:陰性
02 カタラーゼ:陽・性
03 酸素に対する態度:好気性および通性嫌気性胸
生育pH:5〜9、特に6.5〜7.5で良く生育する
。
03 生育温度:15〜40qo、特に25〜30つ○
で良く生育する。
08 0−Fテスト:陽性/陽性
07)糖の利用:ヒューラィフソン塔地を用いて糖の利
用を調べた。
酸の生成
L−アラビノース十DーキシロースーDーグルコース+
Dーマンノース−Dーフラクトース+D−力Jラクトー
ス十麦芽糖+廉 糖+乳 糖十
トレハロース十D−ソルビツト−D−マンニツト十ィノ
シツト+グリセロール+デン粉十
ガスの生成
いずれもなし
■ 0.001%リゾチーム存在下での生育:生育しな
い。
■ エッグ・ヨーク反応(レシチナーゼ活性):陰性上
記の菌学的および生理的諸性質を「パージェイのマニュ
アル・デイタミネーテイブ・バクテリオロジー」(第8
版)〔(氏r袋y’ s man雌lofDeterm
inative 母cteriolo鋤)(第8版、1
974年)〕を参考にして検討すると、該菌株は、樟菌
でありグラム染色性が陽‘性であること、内生胞子を形
成すること、カタラーゼ陽性であること、炭水化物を酪
薙淳的に分解し酸を生成すること等の性質からバチルス
属に属すると判定させる。
更にアセチルメチルカルビノール反応(VP反応)が陽
性であり、種々の糖の資化性の有無は、バチルス、メガ
テリウム(母cill雌me鞍terj山m)に類似し
ている。しかし、日2Sを生成しないこと、M旧反応が
陽・性を示すこと通性嫌気性下で生育すること等の性質
が、バチルス・メガテリウムと明らかに異なるので、バ
チルス属に属する新菌株と同定される。なお、本菌株は
、工業技術院微生物工業技術研究所に微生物受託番号第
5059号(以下徴工研菌寄第505計号と略記する)
として寄託されている。本発明による新規なGDHは前
記バチルス属に属する新規なGDH生産株を栄養培地、
好ましくは、酵素生産能を高めるためにグリセロールを
添加した培地で培養することにより、菌体中に生産蓄積
されるので、公知の方法で抽出、精製、乾燥することに
よって酵素粉末を得ることが出来る。
更に具体的に説明すると、前記バチルス属に属するG−
1株を適当な栄養塔地、例えば適当な糠質、室秦源、無
機塩類と酵素生産能を高めるためにグリセロールおよび
有機促進物質を含む培地で培養し、新規なGDHを菌体
中に蓄積せしめるのであるが、ここで糟質には、グルコ
ース、ガラクトース、フラクトース、シユクロース、ラ
クトース、廃糖蜜、澱粉加水分解物などの糖類、グリセ
ロール、ソルビトール、マンニトールなどの糖アルコー
ル類などが使用できる。窒素源としては、酵母エキス、
ベブトン、肉エキス、コーンステイープリカー、カゼイ
ン加水分解物、脱脂大豆、アンモニウム塩などが使用さ
れる。無機塩類としてはマンガン、ナトリウム「カリウ
ム、マグネシウム、カルシウム、鉄、コバルトニッケル
、亜鉛などの金属塩類や硫酸、燐酸、塩酸、硝酸などの
塩類が使用できる。特にマンガンは、増殖に必須の金属
塩であり、それが欠乏すると生育は起こらない。生長促
進物質としては酵母エキス、麦芽エキス、肉エキス、ベ
プトン、コーンステイープリカーなどが良い。本発明に
おいては、特に酵素の誘導物質としてグリセロールおよ
びグリセロールを含有する物質ならびに、その他の誘導
体を培地に添加すれば大量の新規なGDHを生成せしめ
ることが出来る。これら添加物の添加は、培養当初から
でも培養途中に行なっても良い。添加量としては通常グ
リセロールとして、培地に対して約2%量の割合で添加
すれば良い結果が得られる。培地のp則ま、中性付近と
し、通気燈拝などの好気培養を30℃前後で1〜2日間
行なう。かくして、得られた新規なGDHを含む菌体を
猿過または遠心分離によって分別し、適当な緩衝液に懸
濁後、磨砕、超音波処理、機械的圧縮または、自己消化
などの公知の方法で破砕して酵素を抽出する。
その抽出液から不港物を猿過または遠心分離によって分
別し、無細胞酵素液としたのち、硫酸アンモニウム、主
硝などによる塩析またはアセトン、アルコール等を用い
る溶媒沈澱などの公知の方法で酵素標品を得た。更に高
度に精製された酵素標品を得るには、イオン交換を応用
した吸着漆出法およびゲル嬢過法などを用いれば良い。
新規なGDHの活性は、グリセロールとNADを基質と
して反応させた場合、生成するNADHの34仇皿にお
ける吸光度の増加を分光光度計で測定することによって
算出する。
すなわち、グリセロール3.仇hモル、NAD8.0仏
モル、グリシン−KOH緩衝液(pH9.3)0.3h
モルを含む反応混液2.9叫に酵素液0.1の‘を混合
し、25℃で反応させ、反応開始から4分間34仇mの
波長における紫外部吸収の増加を測定し、その直線部分
から1分間当りの吸光度の増加を算出する。すなわち対
照として、上記組成で、グリセロールの代りに水を用い
て同様の操作を行ない、試験液の340nmの吸光度の
増加から、対照のそれを差し引く。NADHの34仇伽
における分子吸光係数として(ご=6.22×1ぴ)を
用い、差し引いた吸光度値から生成するNADH量を求
め、これをもとにして、試料中の酵素力価を算出する。
酵素力価の表示は、上記条件下で1分間に1山モルのN
ADHを生成せしめる酵素量を1単位として行なう。
本発明によって得られる新規なGDHの理化学的性質を
G−1株の生産する酵素について示す。
m作用本酵素はNADの共存下にグリセロールを脱水素
し、ジヒドロキシアセトンとNADHを生成する反応を
触媒する。
{2} 基質特異性
本酵素はグリセロール以外にも、1,2ープロパンジオ
ール、2,3−ブタンジオール、グリセロールーQ−モ
ノクロロヒドリン等にも作用しうるが、メチルアルコー
ル、エチルアルコール、プロピルアルコール等のアルコ
ール類は脱水素しない。
グリセロールに対するKの値は1.33×10‐2M、
MADに対するKの値は1.28×10‐4Mである。
各基質に対する相対活性を第1表に示す。第1表
‘31至適鮒および安定pH範囲
本酵素の至適pHは前記の活性測定条件下において9.
5〜10.0にある(第1図参照)。
本酵素の安定母城は5℃、1虫時間処理でpH5.0〜
9.0の範囲にある(第2図参照)。更に最も安定な柵
は7.5(0.09Mカリウム−燐酸緩衝液)付近で、
該pHでは、50ooで15分間処理でもほぼ100%
の活性が残存する。‘41 作用適温の範囲
本酵素の作用最適温度は、下記の活性測定条件下におい
て45qo付近にある(第3図参照)。
‘5} pH、温度などによる失活条件本酵素は、pH
7.5(0.08 Mカリウム−燐酸緩衝液)、1粉ご
間の処理で50こ0まで安定で70℃では完全に失活す
る(第4図参照)。
‘6} 種々薬剤の影響
本酵素活性は、Cu+十イオン、ZnHイオン、CdH
イオン、PbHイオン、Ag+イオン、Hg++イオン
によって顕著に阻害される。
他方Ca++イオン、FeH十イオン、FeHイオン、
Mn++イオン、Co++イオンによって活性化が認め
られ、EDTAのような金属キレート剤で顕著な阻害が
認められる。また、PCMBのようなSH阻害剤によっ
て活性が顕著に阻害されることから、本酵素の活性発現
にはSH基が関与しているものと推察される。次に各薬
剤の影響を第2表に示す。第2表夫 p−Chと。
romerCuribenZOateの分子量セフアデ
ックスG−200のゲル渡過法により本酵素の分子量は
85000土5000と算出される(第5図参照)。
図中、Aはキモトリプシ/−ゲンA(牛肝由来)(分子
量25000)、Bは卵白アルブミン(分子量4500
0)、Cは牛血清アルブミン(分子量67000)、D
は本発明のGDH、Eはッーグロプリン(人由来)(分
子量16000)、Fは従釆のGDH(バチルス・メガ
テリウム由釆)を示す。
次に本発明による新規なGDHの製造法をG−1株を用
いた実施例で説明する。
実施例 1
グリセロール2%、ポリベプトン(大五栄養製)2%、
KH2P040.4%、K2HP042.5%、酵母エ
キス(オリエンタル酵母製)0.1%、MnC12・4
比0 0.005%、Mが04・7日20 0.005
%、FeC12・4日200.005%、CaC】2・
2も0 0.005%、消泡剤アデカノールLG−12
6(旭電化製)0.04%(pH7.5)の組成からな
る培地50肌を500叫客坂口フラスコに仕込み、12
0oo、10分間加圧滅菌後、G−1株(徴工研菌寄第
505y号)を1白金耳無菌的に植菌し、30ooで2
4時間振麓培養した(14$.P.m.振中7cの)。
新規なGDHは菌体内に生成蓄積されるが、その生産性
は、培養液1のZ当り4.2単位であった。なお糠質を
グルコースとした場合(他の組成は上記と同一)は0.
3単位であった。実施例 2実施例1に示した培地組成
(但しグリセロール濃度4%)で130〆の培地を調製
し、200そ客醗酵槽に仕込んだ。
120oo、10分間蒸気滅菌後、予め同組成の培地で
30oo、2独特間振濠培養しておいたG−1株(徴工
研菌寄受理番号505叫号)の培養液1.3〆(1%)
を無菌的に楯菌し、30ooで2餌時間通気(IV.V
.m)雛枠(18び.p.m.)培養した。
培養液122夕を連続遠D分離機にて処理して菌体を集
め、この菌体を0.09M燐酸緩衝液(pH7.5)に
て20のこ懸濁した。この懸濁液を磨砕機にかけ菌体を
磨砕した。磨砕後、不落物を珪藻±を渡過助剤として櫨
別し、得られる渡液に硫酸アンモニウムを65%飽和に
なる様に加え、新規なGDHを沈澱として回収した。こ
の沈澱への新規なGDHの活性収率は90%で比活性は
7倍に上昇した。得られた沈澱を2その0.09M燐酸
緩衝液(pH7.5)に溶解し、0.02M燐酸緩衝液
(pH7.5)で緩衝化したセフアデックスG一25(
ファルマシア製、スウェーデン)を充填したカラム(1
5そ容量カラム)に通じ、脱塩を行ない、活性区分を集
めた。得られた脱塩酵素液を次いで予め0.09M燐酸
緩衝液(pH7.5)で平衡化しDEAEーセルロース
(ブラウン製、U.S.A)カラム(2そ容量カラム)
に通して新規なGDHを吸着させ、同緩衝液で洗浄した
後、0.2M食塩を溶解した同緩衝液と0.8Mの食塩
を溶解した同緩衝液とで濃度勾配をつくり、徐々に食塩
濃度を上げながら新規なGDHを溶出させた。溶出され
た新規なGDH活性区分を集め、これに硫酸アンモニウ
ムを67%飽和になるように加えて新規なGDHを沈澱
させた。沈澱を遠心分離(10000×夕、20分)で
集め、800の‘の0.09M燐酸緩衝液(pH7.5
)に熔解して後、20%(V/V)燐酸でpHを6.0
に調整し、不純蛋白質を除去するために、370で4粉
ご間放置し、生ずる不漆物を遠心分離(10000×夕
、20分)で除去し、上燈液を得た。かくして得られた
除濁酵素液を次いで0.01M燐酸緩衝液(pH7.5
)で緩衝化したセフアデツクスG−25カラム(6そ容
量カラム)で脱塩を行ない、活性区分を集めた。得られ
た脱塩酵素液を凍結乾燥して新規なGDH標品10夕を
得た。このものの比活性は15.0単位/双9であり、
培養液からの収率は28.9%で、比活性は60倍上昇
した。[4) Optimum temperature for action:
Around 45q0 (in 0.1M glycine-KCI-KOH buffer, pH 9.5) {5} Stable temperature range: 50oo or less (in 0.09M potassium monophosphate buffer, pH 7.5
15 minutes treatment) {Km value for 6'glycerol: 1
.. Value of K for 33×10-2M and NAD: 1.2
8 x 10-4M Furthermore, the present invention involves culturing in a medium a bacterium that produces a novel glycerol dehydrogenase belonging to the genus Bacillus and having the properties {1} to '6}, and from the culture, the above properties can be obtained. This is a method for producing a novel glycerol dehydrogenase comprising [1} to {6}. The novel GDH-producing bacterial strain G-1 according to the present invention has the following cocoon-like properties. A form (Grows on 1' broth agar medium, the form of the fungus is catalpa-like, 1.2-1.5 x 3-5 Buddhas in size, usually 5-6 lotuses, In the late stage of culture, it shows a single morphological change. There is no cell pleomorphism. ■ No motility '3' Spore formation (0.5 x 0.8 oval, present in the center) ) {41 Gram stainability is enteric B growth stage {1} Broth agar plate culture Translucent yellow-white, glossy, circular, and) raised colonies with round periphery, diffusive, pigmented does not produce. '21 Growth on broth agar slant is good, with yellowish-white color. Forms an expanded shape. {31 Culture growth in broth liquid medium is good, no film is formed on the surface, and the medium becomes cloudy. {Grows on top of 4' broth agar puncture culture and in the puncture hole. [51 Meat juice gelatin puncture culture grows on the surface and liquefies gelatin. C Physiological properties ○' Reduction of nitrate: Negative ■ M Old test: Negative {3' VP test: Negative {41 Indole formation: Negative ■ Hydrogen sulfide formation: Negative Starch hydrolysis: Positive/Positive {7 ) Utilization of citric acid: Positive shelf Utilization of inorganic nitrogen source: Positive leg Pigment production: No pigment was produced in King A and B media, and no water-soluble pigment was produced in broth agar, broth gelatin, and potato dextrose media. unacceptable. Skin Urease: Negative 00 Oxidase: Negative 02 Catalase: Positive/Sexy 03 Attitude towards oxygen: Aerobic and facultative anaerobic chest
Growth pH: 5-9, especially grows well at 6.5-7.5. 03 Growth temperature: 15-40qo, especially 25-30qo
It grows well in 08 0-F Test: Positive/Positive 07) Sugar Utilization: Sugar utilization was investigated using Hugh Lifeson Tower. Acid production L-arabinose + D-xylose D-glucose +
D-mannose - D-fructose + D-lactose - maltose + low sugar + milk sugar - trehalose - D-sorbitol - D-mannitol - no production of gas ■ In the presence of 0.001% lysozyme Growth in: Does not grow. ■ Egg-York reaction (lecithinase activity): Negative
version) [(Mr. r bag y' s man female lofDeterm
inative mother cteriolo plow) (8th edition, 1
974)], the strain was found to be an amphoteric strain with positive Gram staining, form endospores, be catalase positive, and absorb carbohydrates by Atsushi Rakunagi. It is determined that it belongs to the genus Bacillus based on its properties such as its ability to decompose and produce acid. Furthermore, the acetylmethyl carbinol reaction (VP reaction) is positive, and the presence or absence of assimilation of various sugars is similar to Bacillus and Megaterium. However, it was identified as a new strain belonging to the genus Bacillus because it clearly differs from Bacillus megaterium in its characteristics, such as not producing 2S, showing a positive M old reaction, and growing under facultative anaerobic conditions. be done. This strain has been submitted to the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology with Microbial Accession No. 5059 (hereinafter abbreviated as Chokoken Bacteria No. 505).
It has been deposited as. The novel GDH according to the present invention is obtained by using the novel GDH-producing strain belonging to the genus Bacillus in a nutrient medium.
Preferably, by culturing in a medium supplemented with glycerol to increase enzyme production ability, the enzyme is produced and accumulated in the bacterial cells, and enzyme powder can be obtained by extraction, purification, and drying using known methods. . To explain more specifically, G-
One strain is cultured in a suitable nutrient medium, such as a medium containing suitable rice bran, Murohata source, inorganic salts, and glycerol and organic promoters to increase enzyme production ability, and new GDH is accumulated in the bacterial body. Here, as the lees, sugars such as glucose, galactose, fructose, sucrose, lactose, blackstrap molasses, and starch hydrolysates, and sugar alcohols such as glycerol, sorbitol, and mannitol can be used. As a nitrogen source, yeast extract,
Bebutone, meat extract, cornstarch liquor, casein hydrolyzate, defatted soybeans, ammonium salts, etc. are used. Examples of inorganic salts that can be used include metal salts such as manganese, sodium, potassium, magnesium, calcium, iron, cobalt nickel, and zinc, as well as salts such as sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, and nitric acid. Manganese in particular is a metal salt essential for growth. If it is lacking, growth will not occur.Suitable growth-promoting substances include yeast extract, malt extract, meat extract, veptone, cornstarch liquor, etc.In the present invention, glycerol and glycerol are particularly used as enzyme inducers. A large amount of new GDH can be generated by adding the contained substances and other derivatives to the culture medium.These additives may be added from the beginning of the culture or during the culture.The amount added is usually Good results can be obtained by adding glycerol at a ratio of about 2% to the medium.The medium should be kept near neutral, and aerobic culture such as aerobic culture should be carried out at around 30°C for 1 to 2 hours. The thus obtained novel GDH-containing bacterial cells are separated by sieving or centrifugation, suspended in an appropriate buffer, and then subjected to methods such as grinding, sonication, mechanical compression, or autolysis. The enzyme is extracted by crushing it by a known method. Unportable substances are separated from the extract by sieving or centrifugation to obtain a cell-free enzyme solution, and then salting out with ammonium sulfate, main sulfur, etc., or acetone, alcohol, etc. Enzyme preparations were obtained using known methods such as solvent precipitation using ion exchange.To obtain more highly purified enzyme preparations, adsorption lacquering methods and gel filtration methods using ion exchange may be used. .
The activity of the novel GDH is calculated by measuring with a spectrophotometer the increase in absorbance of the generated NADH in 34 dishes when glycerol and NAD are reacted as substrates. That is, glycerol 3. 1 h mol, NAD 8.0 mol, glycine-KOH buffer (pH 9.3) 0.3 h
Mix 2.9 molar of the reaction mixture with 0.1 molar of the enzyme solution, react at 25°C, and measure the increase in ultraviolet absorption at a wavelength of 34 m for 4 minutes from the start of the reaction. The increase in absorbance per minute is calculated from That is, as a control, the same operation is performed with the above composition but using water instead of glycerol, and the increase in absorbance at 340 nm of the test solution is subtracted from that of the control. Using (6.22 x 1 p) as the molecular extinction coefficient of NADH at 34 degrees, calculate the amount of NADH produced from the subtracted absorbance value, and calculate the enzyme titer in the sample based on this. do.
The enzyme titer is expressed as 1 mole of N per minute under the above conditions.
The amount of enzyme that produces ADH is taken as one unit. The physicochemical properties of the novel GDH obtained by the present invention are shown for the enzyme produced by strain G-1. m action This enzyme dehydrogenates glycerol in the presence of NAD and catalyzes the reaction that produces dihydroxyacetone and NADH. {2} Substrate specificity In addition to glycerol, this enzyme can act on 1,2-propanediol, 2,3-butanediol, glycerol-Q-monochlorohydrin, etc., but it also acts on methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, etc. Alcohols such as alcohols do not dehydrogenate. The value of K for glycerol is 1.33×10-2M,
The value of K for MAD is 1.28x10-4M. The relative activity for each substrate is shown in Table 1. Table 1 '31 Optimum carp and stable pH range The optimal pH of this enzyme was 9.9% under the above activity measurement conditions.
5 to 10.0 (see Figure 1). The stable matrix of this enzyme is pH 5.0 ~ after treatment at 5℃ for 1 hour.
9.0 (see Figure 2). Furthermore, the most stable fence is around 7.5 (0.09M potassium-phosphate buffer),
At this pH, almost 100% even after treatment at 50oo for 15 minutes.
activity remains. '41 Range of optimal temperature for action The optimal temperature for action of this enzyme is around 45 qo under the following activity measurement conditions (see Figure 3). '5} Inactivation conditions due to pH, temperature, etc.
7.5 (0.08 M potassium-phosphate buffer), it is stable up to 50% when treated powder by powder, and is completely inactivated at 70°C (see Figure 4). '6} Effects of various drugs This enzyme activity is affected by Cu + ions, ZnH ions, CdH ions,
ions, PbH ions, Ag+ ions, and Hg++ ions. On the other hand, Ca++ ions, FeH ions, FeH ions,
Activation is observed by Mn++ ions and Co++ ions, and significant inhibition is observed by metal chelating agents such as EDTA. Furthermore, since the activity is markedly inhibited by SH inhibitors such as PCMB, it is inferred that the SH group is involved in the expression of the activity of this enzyme. Next, Table 2 shows the effects of each drug. Table 2 Husband p-Ch. Molecular Weight of RomerCuribenZOate The molecular weight of this enzyme is calculated to be 85,000 and 5,000 by the Sephadex G-200 gel transfer method (see Figure 5). In the figure, A is Chymotrypsis/-gen A (derived from bovine liver) (molecular weight 25,000), B is ovalbumin (molecular weight 4,500
0), C is bovine serum albumin (molecular weight 67,000), D
represents GDH of the present invention, E represents globulin (human origin) (molecular weight 16,000), and F represents secondary GDH (derived from Bacillus megaterium). Next, the novel method for producing GDH according to the present invention will be explained using an example using the G-1 strain. Example 1 Glycerol 2%, Polybeptone (Daigo Nutrition) 2%,
KH2P040.4%, K2HP042.5%, yeast extract (manufactured by Oriental Yeast) 0.1%, MnC12.4
Ratio 0 0.005%, M is 04.7 days 20 0.005
%, FeC12・4 days 200.005%, CaC】2・
2mo0 0.005%, antifoaming agent Adekanol LG-12
6 (manufactured by Asahi Denka) 0.04% (pH 7.5) culture medium consisting of 50 skins was placed in a 500-year-old Sakaguchi flask, 12
After autoclaving at 0oo for 10 minutes, one platinum loop was aseptically inoculated with strain G-1 (Choken Bacteria No. 505y), and 2 at 30oo.
The cells were cultured under shaking for 4 hours (14 $. Pm. 7c in shaking). The new GDH was produced and accumulated within the bacterial cells, and its productivity was 4.2 units per Z of culture solution. In addition, when the bran is used as glucose (other compositions are the same as above), 0.
It was 3 units. Example 2 A 130-liter medium was prepared with the medium composition shown in Example 1 (however, the glycerol concentration was 4%) and charged into a 200-liter fermenter. After steam sterilization at 120 oo for 10 minutes, add 1.3 〆 of the culture solution of strain G-1 (Choken Bacteria Accession No. 505), which had been previously cultured in a medium with the same composition for 30 oo for 2 hours. 1%)
Aseptically shield and aerate at 30oo for 2 hours (IV.
.. m) Brood frames (18 p.m.) were cultured. 122 hours of the culture solution was treated with a continuous centrifuge to collect bacterial cells, and the bacterial cells were suspended in 0.09 M phosphate buffer (pH 7.5) for 20 minutes. This suspension was applied to a grinder to grind the bacterial cells. After grinding, the residue was separated using diatoms as a transit aid, and ammonium sulfate was added to the resulting solution to a saturation of 65% to recover new GDH as a precipitate. The yield of the new GDH activity in this precipitate was 90%, and the specific activity was increased 7 times. The obtained precipitate was dissolved in 0.09M phosphate buffer (pH 7.5), and Sephadex G-25 (buffered with 0.02M phosphate buffer (pH 7.5)) was added.
Column (manufactured by Pharmacia, Sweden) packed with
The active fraction was collected by desalting. The obtained desalted enzyme solution was then equilibrated in advance with 0.09M phosphate buffer (pH 7.5) and applied to a DEAE-cellulose (Brown, USA) column (2-volume column).
After adsorbing the new GDH through water and washing with the same buffer, a concentration gradient was created with the same buffer containing 0.2M salt and the same buffer containing 0.8M salt, and the salt was gradually absorbed. New GDH was eluted with increasing concentration. The eluted new GDH active fraction was collected and ammonium sulfate was added to it to 67% saturation to precipitate the new GDH. The precipitate was collected by centrifugation (10,000 x 20 minutes) and added to 800' of 0.09M phosphate buffer (pH 7.5).
) and then adjust the pH to 6.0 with 20% (V/V) phosphoric acid.
In order to remove impurity proteins, the powder was left to stand at 370 for 4 minutes, and the resulting unlacquered matter was removed by centrifugation (10,000 x evening, 20 minutes) to obtain a supernatant liquid. The thus obtained clouding enzyme solution was then diluted with 0.01M phosphate buffer (pH 7.5).
Desalting was carried out using a Sephadex G-25 column (6 volume column) buffered with ) and the active fraction was collected. The obtained desalted enzyme solution was freeze-dried to obtain a new GDH specimen. The specific activity of this product is 15.0 units/double 9,
The yield from the culture solution was 28.9%, and the specific activity was increased 60 times.
第1図は本発明酵素のpH活性曲線を示す。
第2図は本発明酵素のpH安定曲線を示す。第3図は本
発明酵素の温度活性曲線を示す。第4図は本発明酵素の
温度安定曲線を示す。第5図は本発明酵素のセファデッ
クスG−200ゲル櫨過法による分子量決定結果を示す
。※1楓
※2図
多3■
友ム図
※6蟹FIG. 1 shows the pH activity curve of the enzyme of the present invention. FIG. 2 shows the pH stability curve of the enzyme of the present invention. FIG. 3 shows the temperature activity curve of the enzyme of the present invention. FIG. 4 shows the temperature stability curve of the enzyme of the present invention. FIG. 5 shows the results of molecular weight determination of the enzyme of the present invention by Sephadex G-200 gel filtration method. *1 Kaede *2 Diagram 3■ Tomomi diagram *6 Crab
Claims (1)
規なグリセロール脱水素酵素。 (1) 分子量:85000±5000(セフアデツク
スG−200によるゲル濾過法)(2) 作用至適pH
:9.5〜10.0(0.1Mグリシン−KCl−KO
H緩衝液中、25℃反応)(3) 安定pH範囲:5.
0〜9.0(5℃、15時間処理)(4) 作用至適温
度:45℃付近(0.1Mグリシン−KCl−KOH緩
衝液中、pH9.5)(5) 安定温度範囲:50℃以
下(0.05Mカリウム−燃酸緩衝液中、pH7.5、
15分間処理)(6) グリセロールに対するKm値:
1.33×10^−^2M及びNADに対するKm値:
1.28×10^−^4M2 バチルス属に属する下記
性質(1)〜(6)を有してなる新規なグリセロール脱
水素酵素を生産する菌を培地に培養し、その培養物から
下記性質(1)〜(6)を有してなる新規なグリセロー
ル脱水素酵素を採取することを特徴とするグリセロール
脱水素酵素の製造法。 (1) 分子量:85000±5000(セフアデツク
スG−200によるゲル濾過法)(2) 作用至適pH
:9.5〜10.0(0.1Mグリシン鴦KCl−KO
H緩衝液中、25℃反応)(3) 安定pH範囲:5.
0〜9.0(5℃、15時間処理)(4) 作用至適温
度:45℃付近(0.1Mグリシン−KCl−KOH緩
衝液中、pH9.5)(5) 安定温度範囲:50℃以
下(0.05Mカリウム−燐酸緩衝液中、pH7.5、
15分間処理)(6) グリセロールに対するKm値:
1.33×10^−^2M及びNADに対するKm値1
.28×10^−^4M[Scope of Claims] 1. A novel glycerol dehydrogenase having at least the following properties (1) to (6). (1) Molecular weight: 85,000±5,000 (gel filtration method using Cephadex G-200) (2) Optimum pH for action
:9.5-10.0 (0.1M glycine-KCl-KO
(25°C reaction in H buffer) (3) Stable pH range: 5.
0 to 9.0 (5°C, 15 hours treatment) (4) Optimum temperature for action: around 45°C (in 0.1M glycine-KCl-KOH buffer, pH 9.5) (5) Stable temperature range: 50°C Below (in 0.05M potassium-fuel acid buffer, pH 7.5,
15 minutes treatment) (6) Km value for glycerol:
Km value for 1.33×10^-^2M and NAD:
1.28 x 10^-^4M2 A bacterium belonging to the genus Bacillus that produces a novel glycerol dehydrogenase having the following properties (1) to (6) was cultured in a medium, and the following properties ( 1) A method for producing glycerol dehydrogenase, which comprises collecting a novel glycerol dehydrogenase having the following. (1) Molecular weight: 85,000±5,000 (gel filtration method using Cephadex G-200) (2) Optimum pH for action
:9.5-10.0 (0.1M glycine KCl-KO
(25°C reaction in H buffer) (3) Stable pH range: 5.
0 to 9.0 (5°C, 15 hours treatment) (4) Optimum temperature for action: around 45°C (in 0.1M glycine-KCl-KOH buffer, pH 9.5) (5) Stable temperature range: 50°C (in 0.05M potassium-phosphate buffer, pH 7.5,
15 minutes treatment) (6) Km value for glycerol:
Km value 1 for 1.33×10^-^2M and NAD
.. 28×10^-^4M
Priority Applications (1)
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| JP54096459A JPS6012027B2 (en) | 1979-07-27 | 1979-07-27 | Novel glycerol dehydrogenase and its production method |
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| JP54096459A JPS6012027B2 (en) | 1979-07-27 | 1979-07-27 | Novel glycerol dehydrogenase and its production method |
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| JPS5621590A JPS5621590A (en) | 1981-02-28 |
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Family
ID=14165604
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| JPH0775862B2 (en) * | 1991-05-22 | 1995-08-16 | 日本製紙株式会社 | Method for producing polystyrene-based resin foam sheet |
-
1979
- 1979-07-27 JP JP54096459A patent/JPS6012027B2/en not_active Expired
Also Published As
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| JPS5621590A (en) | 1981-02-28 |
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