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JPH0763369B2 - Novel metal protease and method for producing the same - Google Patents
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JPH0763369B2 - Novel metal protease and method for producing the same - Google Patents

Novel metal protease and method for producing the same

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JPH0763369B2
JPH0763369B2 JP19650086A JP19650086A JPH0763369B2 JP H0763369 B2 JPH0763369 B2 JP H0763369B2 JP 19650086 A JP19650086 A JP 19650086A JP 19650086 A JP19650086 A JP 19650086A JP H0763369 B2 JPH0763369 B2 JP H0763369B2
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JP
Japan
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metalloprotease
enzyme
optimum
yeast
protease
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利正 安原
彰 大橋
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ペプチド鎖中の連続する塩基性アミノ酸残基
のN側ペプチド結合を特異的に加水分解により切断する
新規の金属プロテアーゼおよびその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a novel metalloprotease which specifically cleaves the N-side peptide bond of consecutive basic amino acid residues in a peptide chain by hydrolysis and its production. Regarding the method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

プロテアーゼによる蛋白質の限定分解の重要性は、血液
凝固、キニン系、レニン・アンジオデンシン系などの血
中プロテアーゼでよく研究され明らかにされている。ま
た神経ペプチドやホルモンペプチドの成熟化、不活化に
も特異的プロテアーゼが作用していることが知られるよ
うになった。更に種々の蛋白が細胞外に分泌される場合
や細胞内の一定部位に局在化するにあたっても特異的シ
グナルペプチドペプチダーゼが作用する。このように生
合成を終えた蛋白(前駆体蛋白、プロペプチド)が固有
の機能を発現するためには、特異的プロテアーゼにより
前駆体蛋白やプロペプチドを成熟蛋白や成熟ペプチドに
変換するプロセシングが必須と言われている。
The importance of limited protein degradation by proteases has been well studied and clarified in blood proteases such as blood coagulation, kinin system, and renin-angiodensin system. It has also become known that specific proteases act on the maturation and inactivation of neuropeptides and hormone peptides. Further, the specific signal peptide peptidase also acts when various proteins are secreted extracellularly or localized in a certain site in the cell. In order for the proteins that have undergone such biosynthesis (precursor proteins, propeptides) to express their unique functions, it is necessary to process precursor proteins or propeptides into mature proteins or peptides with specific proteases. Is said.

近年、連続する2個の塩基性アミノ酸が多くの哺乳動物
のペプチド性ホルモンの前駆体であるプロホルモン中に
存在することが知られてきており、その部位が活性ホル
モンを生成する最初のプロセシング部位であると考えら
れる例が報告されている(Docherty,k et al.Ann.Rev.P
hysiol.44,625−635(1982),Mains et al.Trends Neur
osdi.,6,226−235(1983),Kurjan.J et al.Cell 30,93
3−943(1982))。そしてまたこれらの連続する塩基性
アミノ酸のN側を切断する酵素、C側を切断する酵素お
よび中間を切断する酵素がプロホルモンからの活性ホル
モンの生成において重要な機能を果たすことが示唆され
ている。
Recently, it has been known that two consecutive basic amino acids exist in prohormone, which is a precursor of many mammalian peptide hormones, and that site is the first processing site for producing active hormone. There are reports of possible cases (Docherty, k et al. Ann.Rev.P
hysiol.44,625-635 (1982), Mains et al. Trends Neur
osdi., 6,226-235 (1983), Kurjan.J et al. Cell 30,93
3-943 (1982)). It has also been suggested that an enzyme that cleaves the N-side, an enzyme that cleaves the C-side, and an enzyme that cleaves the middle of these continuous basic amino acids play an important function in the production of active hormone from prohormone.

このことを証明する酵素の検索について多くの研究報告
がなされている。
There have been many research reports on the search for enzymes that prove this.

動物において連続する塩基性アミノ酸の中間のペプチド
結合を加水分解するプロテアーゼは、既に幾つか見つか
っており(Loh Y.P.et al.Proc.Natn.Acad.Scl.U.S.A.7
9,108−112(1982),Mizuno et al.Biochem.Biophys.Re
s.Commun.108,1235−1242(1982),Lindberg et al.Bio
chem.Biophys.Res.Commun.106,186−193(1982),Evang
elists R et al.Biochem,Biophys,Res.Commun.106,895
−902(1982))、あるいはプロホルモンでのそれらの
酵素の役割についても報告されている。これらの酵素
は、動物由来であることから、これを大量に採取するこ
とは困難であり、実用性は乏しいものであった。
Several proteases that hydrolyze intermediate peptide bonds of consecutive basic amino acids in animals have already been found (Loh YP et al. Proc. Natn. Acad. Scl. USA7).
9,108-112 (1982), Mizuno et al. Biochem. Biophys. Re
s.Commun. 108, 1235-1242 (1982), Lindberg et al. Bio
chem.Biophys.Res.Commun.106,186-193 (1982), Evang
elists R et al. Biochem, Biophys, Res.Commun. 106,895
-902 (1982)), or the role of those enzymes in prohormones has also been reported. Since these enzymes are of animal origin, it is difficult to collect a large amount of these enzymes, and their practicality is poor.

一方、酵母の酵素検索の研究も盛んに行なわれてきてお
り、酵母膜画分からは連続する塩基性アミノ酸のC側ペ
プチド結合を切断するプロテアーゼ(Jullus,d et al.C
ell 37,1075−1080(1984)、Achstetter et al The EM
BO Jourual 4,173−177(1985))、ミトコンドリアの
マトリックス画分からは前駆体蛋白をプロセシングする
金属プロテアーゼが報告されている。(McAda,P.C.et a
l.J.Biol.Chem.257,3177−3182(1983),Behni,P.C.et
al.J.Biol.Chem.258,4973−4943(1983))しかしこれ
らの酵素は、前者は塩基性アミノ酸のC側ペプチド結合
を切断すること、後者においては、一定のアミノ酸配列
を認識するのではなくむしろ基質蛋白質の立体構造を認
識するものであり、更に分子量等においても本発明のプ
ロテアーゼと明らかな違いがある。
On the other hand, research on yeast enzyme search has also been actively conducted, and a protease (Jullus, d et al. C) that cleaves the C-side peptide bond of consecutive basic amino acids from the yeast membrane fraction has been actively conducted.
ell 37,1075-1080 (1984), Achstetter et al The EM
BO Jourual 4,173-177 (1985)), a metalloprotease that processes a precursor protein from the mitochondrial matrix fraction has been reported. (McAda, PCet a
lJBiol.Chem.257, 3177-3182 (1983), Behni, PCet
al. J. Biol. Chem. 258, 4973-4943 (1983)) However, these enzymes are capable of cleaving the C-side peptide bond of a basic amino acid in the former and recognizing a certain amino acid sequence in the latter. Rather, it recognizes the three-dimensional structure of the substrate protein, and there is a clear difference in the molecular weight and the like from the protease of the present invention.

また水野らによって酵母可溶性画分由来の連続する塩基
性アミノ酸間のペプチド結合を加水分解するセリンプロ
テアーゼが報告されている(Mizuno et al.Nature 309,
558−560(1984)が、本発明のプロテアーゼとくらべて
作用、基質特異性および酵素化学的性質に違いがある。
Mizuno et al. Have reported a serine protease that hydrolyzes peptide bonds between consecutive basic amino acids derived from the yeast soluble fraction (Mizuno et al. Nature 309,
558-560 (1984) differs from the protease of the present invention in its action, substrate specificity and enzymatic chemistry.

現在迄、本酵素のように連続する塩基性アミノ酸のN側
ペプチド結合を切断する酵素は報告されていない。
To date, no enzyme such as the present enzyme that cleaves the N-side peptide bond of consecutive basic amino acids has been reported.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

本発明者らは、生成された蛋白またはペプチドを目的と
する活性物質へと誘導する新規なプロテアーゼの検索を
目的として総合的に研究をかさねた結果、サッカロミセ
ス(saccharomyces)属酵母がその菌体内ミトコンドリ
アに連続する2個の塩基性アミノ酸配列を認識しこのN
側ペプチド結合を特異的に加水分解する新規な金属プロ
テアーゼを生成蓄積することを見いだし本発明を完成す
るに至った。
The inventors of the present invention conducted comprehensive research to search for a novel protease that induces the produced protein or peptide into an intended active substance, and as a result, yeast belonging to the saccharomyces genus was found to have its intracellular mitochondria. It recognizes two basic amino acid sequences consecutive to
It was found that a novel metalloprotease that specifically hydrolyzes a side peptide bond is produced and accumulated, and the present invention has been completed.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

(酵素化学的性質) 即ち本発明の新規な金属プロテアーゼは次の酵素化学的
性質を有するものである。
(Enzymatic Chemical Properties) That is, the novel metalloprotease of the present invention has the following enzymatic chemical properties.

(1)分子量 90,000〜10,0000SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動)
(第1図参照) 80,000〜90,000(高速液体クロマトグラフィーによるゲ
ルロ過法) (2)等電点 5〜6 (3)至適pHおよび安定pH 至適pHは6.5〜7.5(第2図参照)。
(1) Molecular weight 90,000-10,000 SDS polyacrylamide gel electrophoresis)
(See Fig. 1) 80,000 to 90,000 (gel filtration method by high performance liquid chromatography) (2) Isoelectric point 5 to 6 (3) Optimum pH and stable pH Optimum pH is 6.5 to 7.5 (see Fig. 2) .

pH5.5〜8.5、15分処理でほとんど失活しない。Almost no deactivation after treatment at pH 5.5-8.5 for 15 minutes.

(4)作用適温の範囲と温度安定性 20℃〜45℃の範囲で作用し、至適温度は約37℃である。(4) Optimal temperature range and temperature stability It works in the range of 20 ℃ to 45 ℃, and the optimum temperature is about 37 ℃.

50℃、30分間の温度処理でほとんど失活する。Almost inactivated by temperature treatment at 50 ° C for 30 minutes.

(5)物質の性状 凍結乾燥品は白色粉末。(5) Properties of substance The freeze-dried product is a white powder.

(6)作用および基質特異性 ペプチド鎖中の連続する塩基性アミノ酸残基のN側ペプ
チド結合を特異的に加水分解する。
(6) Action and substrate specificity The N-side peptide bond of consecutive basic amino acid residues in the peptide chain is specifically hydrolyzed.

例えば次に示す合成ペプチドの矢印で示した部分を加水
分解する。
For example, the portion shown by the arrow in the synthetic peptide shown below is hydrolyzed.

↓ Boc−Gln−Arg−Arg−MCA (t−ブトキシカルボニル−グリタリル−アルギニル−
アルギニル−4−メチルクマリル−7−アミド) ↓ Cbz−Ala−Arg−Arg−MCA (カルボベンゾキシ−アラニル−アルギニル−アルギニ
ル−4−メチルクマリル−7−アミド) ↓ Boc−Gln−Lys−Lys−MCA (t−ブトキシカルボニル−グリタリル−リジン−リジ
ル−4−メチルクマリル−7−アミド) (7)各種阻害剤および金属イオンに対する反応性 エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、エチレングリコー
ルビス(2−エチルエーテル)四酢酸(EGTA)、オルト
フェナンスロリン、パラクロロメルクリベンゼンスルフ
ォン酸、亜鉛、銅で阻害される。
↓ Boc-Gln-Arg-Arg-MCA (t-butoxycarbonyl-glycalyl-arginyl-
Arginyl-4-methylcoumaryl-7-amide) ↓ Cbz-Ala-Arg-Arg-MCA (carbobenzoxy-alanyl-arginyl-arginyl-4-methylcoumaryl-7-amide) ↓ Boc-Gln-Lys-Lys-MCA ( (t-Butoxycarbonyl-glitaryl-lysine-lysyl-4-methylcoumaryl-7-amide) (7) Reactivity to various inhibitors and metal ions Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), ethyleneglycolbis (2-ethylether) tetraacetic acid ( EGTA), orthophenanthroline, parachloromercuribenzene sulfonic acid, zinc, copper.

セリンプロテアーゼ阻害剤であるフェニルメチルスル
フォニルフルオリドでは阻害されない。
It is not inhibited by the serine protease inhibitor phenylmethylsulfonyl fluoride.

大豆トリプシンインヒビターでは阻害されない。Not inhibited by soybean trypsin inhibitor.

微生物由来低分子プロテアーゼインヒビターであるPh
osphoramidon,Antipain,Leupeptin,Elastatin,E64,Peps
tatin,Bestatinでは阻害されない。
Ph is a microbial low-molecular-weight protease inhibitor
osphoramidon, Antipain, Leupeptin, Elastatin, E64, Peps
Not inhibited by tatin and Bestatin.

マンガン、コバルト、カルシウムおよびマグネシウム
で活性化される。
Activated with manganese, cobalt, calcium and magnesium.

金属キレート剤により失活した酵素活性はマンガン、
コバルトの添加により回復する。
The enzyme activity deactivated by the metal chelating agent is manganese,
Recovered by the addition of cobalt.

イオン強度依存性を有しその至適イオン強度は0.1〜
1である。
It has ionic strength dependence and its optimum ionic strength is 0.1 ~
It is 1.

(8)アミノ酸組成(モル%) 表1にその分析結果を示す。(8) Amino acid composition (mol%) Table 1 shows the analysis results.

以上の結果から本酵素は金属プロテアーゼに属し、更に
金属の除去、添加により可逆的に活性を制御できるプロ
テアーゼであり、且つマンガン、コバルト等の金属を添
加して活性化した後EDTAによって可逆的に不活性化する
ことが可能なプロテアーゼである。
From the above results, this enzyme belongs to a metalloprotease, and it is a protease whose activity can be reversibly controlled by removal and addition of metal, and reversible by EDTA after activation by addition of metal such as manganese and cobalt. It is a protease that can be inactivated.

(製造方法) 本発明のプロテアーゼの製造に使用するサッカロミセス
(Saccharomyces)属酵母は、本発明のプロテアーゼを
産生するものであるばいずれでもよく、例えばSaccharo
myces cerevisie等があげられる。これらの菌株はなん
ら制限もなく入手することができる。
(Production Method) The yeast of the genus Saccharomyces used for production of the protease of the present invention may be any yeast that produces the protease of the present invention. For example, Saccharo
Examples include myces cerevisie. These strains can be obtained without any restrictions.

本発明のプロテアーゼ製造に用いらる培地は、酵母の培
養時に用いられる通常の培地であればよく、また本発明
のプロテアーゼを産生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、デキス
トラン等を、窒素源としては、ペプトン等の蛋白分解物
質、肉エキス等の動物抽出物を使用することができる。
必要に応じて無機塩、ビタミン類等を添加することもで
きる。
The medium used for producing the protease of the present invention may be an ordinary medium used for culturing yeast, and may be any medium as long as it produces the protease of the present invention. Glucose, dextran and the like can be used as the carbon source, and proteolytic substances such as peptone and animal extracts such as meat extract can be used as the nitrogen source.
Inorganic salts, vitamins and the like can be added if necessary.

また生酵母(Saccharomyces cerevisie HANSEN;オリエ
ンタル酵母社製)等の市販のものも使用できる。
Commercially available yeast such as live yeast (Saccharomyces cerevisie HANSEN; manufactured by Oriental Yeast Co., Ltd.) can also be used.

培養にあたっては、一般的な酵母の培養方法が適応され
る。大量に菌体を得るためには、液体培地に用いて通気
撹拌培養または振とう培養を行なうのが好ましい。大量
培養を行なう場合には、まず小規模な前培養を行ない、
得られた菌体を本培地に接種するのが望ましい。培養温
度、期間、等のその他の培養条件は、本酵素の生産量が
最大になるように適当に選択、調節されるが、通常は好
気的条件下で25〜30℃で2〜3日培養、pH5前後で行な
うのが好ましい。
In culturing, a general yeast culturing method is applied. In order to obtain a large amount of cells, it is preferable to carry out aeration stirring culture or shaking culture using a liquid medium. When performing large-scale culture, first perform a small-scale pre-culture,
It is desirable to inoculate the obtained medium with the obtained bacterial cells. Other culturing conditions such as culturing temperature and period are appropriately selected and adjusted so that the production amount of the present enzyme is maximized, but usually under aerobic conditions at 25 to 30 ° C for 2 to 3 days. It is preferable to carry out the culture at about pH 5.

本発明の酵素は、酵母菌体内のミトコンドリアのマトリ
ックス画分から抽出される為、酵素の回収、精製にあた
ってはまず分離した菌体を破壊しミトコンドリア画分よ
りプロテアーゼを溶出し、この溶出液よりプロテアーゼ
を採取する。分離した菌体は等張液等の中で酵素処理法
または物理的方法によって破壊し、遠心分離によりミト
コンドリア画分を得る。次いで得られたミトコンドリア
画分を物理的方法によりプロテアーゼを溶出せしめ、各
種のカラムクロマトグラフィーの組み合わせを用いて精
製を行なう。
Since the enzyme of the present invention is extracted from the matrix fraction of mitochondria in yeast cells, in recovering and purifying the enzyme, the separated bacterial cells are first destroyed and the protease is eluted from the mitochondrial fraction. Collect. The separated bacterial cells are destroyed by an enzymatic treatment method or a physical method in an isotonic solution or the like, and a mitochondrial fraction is obtained by centrifugation. Then, the resulting mitochondrial fraction is eluted with a physical method to elute the protease, and purified by using various combinations of column chromatography.

精製の手順は次の通りである。ミトコンドリア画分より
のプロテアーゼ含有溶出液を遠心分離し不溶物を除去す
る。得られた上清液はフェニルメタンスルフォニルフル
オリド(PMSF)で処理した後、DEAE−セルロースに負荷
し活性画分を得る。次いで活性画分を亜鉛キレートセフ
ァロースに負荷し得られた活性画分を透析の後、プロタ
ミンセファロースに負荷し、溶出を行なう。プロタミン
セファロースによる処理は2回繰り返して行なう。こう
して得られた活性画分を、ハイドロキシアパタイトに負
荷し活性画分を得る。本処理も2回繰り返して行なう。
活性画分を限外ロ過による濃縮をした後最後に高速液体
クロマトグラフィーによるゲルロ過を行なうと単一な最
終精製標品を得ることができる。精製は、酵素活性を失
わない低温0〜4℃で行ない安定剤として有効なグリセ
リン等を含む緩衝液、透析液および溶解液を用いること
により効率的に行なうことができる。
The purification procedure is as follows. The protease-containing eluate from the mitochondrial fraction is centrifuged to remove insoluble matter. The obtained supernatant is treated with phenylmethanesulfonyl fluoride (PMSF) and then loaded on DEAE-cellulose to obtain an active fraction. Then, the active fraction is loaded on zinc chelate sepharose, and the resulting active fraction is dialyzed and then loaded on protamine sepharose for elution. The treatment with protamine sepharose is repeated twice. The active fraction thus obtained is loaded on hydroxyapatite to obtain an active fraction. This process is also repeated twice.
A single final purified sample can be obtained by concentrating the active fraction by ultrafiltration and finally performing gel filtration by high performance liquid chromatography. Purification can be carried out efficiently at a low temperature of 0 to 4 ° C. without losing enzyme activity, and can be efficiently carried out by using a buffer solution containing glycerin or the like effective as a stabilizer, a dialysate and a lysate.

(活性測定法) 本発明のプロテアーゼ活性は、合成基質t−ブトキシカ
ルボニル−グリタリル−アルギニル−アルギニル−4−
メチルクマリル−7−アミド(Boc−Gln−Arg−Arg−MC
A)を基質に用いる以下に示す2つの方法によって測定
する。
(Activity measuring method) The protease activity of the present invention is determined by the synthetic substrate t-butoxycarbonyl-glycalyl-arginyl-arginyl-4-.
Methylcoumaryl-7-amide (Boc-Gln-Arg-Arg-MC
It is measured by the following two methods using A) as a substrate.

活性測定の手順は次の通りである。The procedure of activity measurement is as follows.

[活性測定法I] 10nmolの基質を含有する50mMトリス塩酸緩衝液0.5ml(p
H7.5)に1.25μmol MgCl2加え、アミノペプチダーゼM
(;EC3.4,11.2、sigma社製)9.6mUと被験酵素液を加
え、30℃、1時間反応させる。
[Activity Assay Method I] 0.5 ml of 50 mM Tris-HCl buffer containing 10 nmol of substrate (p
H7.5) with 1.25 μmol MgCl 2 , aminopeptidase M
(; EC3.4, 11.2, manufactured by sigma) 9.6 mU and a test enzyme solution are added and reacted at 30 ° C. for 1 hour.

Boc−Gln−Arg−Arg−MCAは、本酵素でまずアルギニル
−アルギニル−4−メチルクマリル−7−アミド(−Ar
g−Arg−MCA)に加水分解され次いでアミノペプチダー
ゼMによりペプチドのN側より順次加水分解され7−ア
ミノ−4−メチルクマリン(AMC)が遊離される。このA
MCの螢光を励起波長380nm、螢光波長460nmで測定するこ
とにより活性を測定する。
Boc-Gln-Arg-Arg-MCA was the first enzyme in the enzyme to generate arginyl-arginyl-4-methylcoumaryl-7-amide (-Ar
g-Arg-MCA) and then sequentially hydrolyzed by aminopeptidase M from the N side of the peptide to release 7-amino-4-methylcoumarin (AMC). This A
The activity is measured by measuring the fluorescence of MC at an excitation wavelength of 380 nm and a fluorescence wavelength of 460 nm.

酵素活性単位(ユニット(U))は、上述反応系で1分
間に1nmoleの7−アミノ−4−メチルクマリンを遊離さ
せる酵素量を1ユニット(U)とする。
As for the enzyme activity unit (unit (U)), 1 unit (U) is the amount of enzyme that liberates 1 nmole of 7-amino-4-methylcoumarin per minute in the above reaction system.

[活性測定法II] 10nmolの基質(活性測定法Iと同)および精製酵素液を
含有する0.1Mモプス緩衝液、pH7.0、0.1mlを30℃を保持
し酵素反応を行なう。0.9mlの5mM塩酸溶液を加え反応を
停止する。酵素反応の結果生成した分解物Arg−Arg−MC
Aをカチオン交換体、Monos HR5/5(Pharmacia社)を用
いた高速液体クロマトグラフィーに負荷し励起波長325n
m、螢光波長395nmで測定することにより同定、定量を行
なう。
[Activity measuring method II] 0.1M mops buffer, pH 7.0, 0.1 ml containing 10 nmol of substrate (same as the activity measuring method I) and purified enzyme solution is kept at 30 ° C to carry out the enzyme reaction. The reaction is stopped by adding 0.9 ml of 5 mM hydrochloric acid solution. Degradation product Arg-Arg-MC produced as a result of enzymatic reaction
A was loaded on high performance liquid chromatography using a cation exchanger, Monos HR5 / 5 (Pharmacia), and the excitation wavelength was 325n.
m, fluorescence wavelength 395 nm to identify and quantify.

酵素活性単位(ユニット(U))は、上述反応系で1分
間に1nmoleのArg−Arg−MCAを遊離させる酵素量を1ユ
ニット(U)とする。
The enzyme activity unit (unit (U)) is defined as 1 unit (U) of the amount of enzyme that liberates 1 nmole of Arg-Arg-MCA in 1 minute in the above reaction system.

(本発明のプロテアーゼの用途) 本発明のプロテアーゼはペプチド鎖中の連続する塩基性
アミノ酸残基のN側ペブチド結合を特異的に加水分解す
る為、ペプチド中のこのような部位を特異的に切断する
必要のある場合に広く使用される。
(Use of Protease of the Present Invention) Since the protease of the present invention specifically hydrolyzes the N-side peptide bond of consecutive basic amino acid residues in the peptide chain, it specifically cleaves such a site in the peptide. Widely used when you need to.

今日遺伝子工学的、細胞工学的手法により種々の有用蛋
白・ペプチドの生産が可能となってきているが生成され
た蛋白を目的とする機能を有する生理活性物質とするプ
ロセシング酵素としての特異性の高いプロテアーゼとし
て有用である。また蛋白質のアミノ酸配列を決定する場
合のペプチド鎖切断酵素試薬としても有用である。
Today, various useful proteins and peptides can be produced by genetic engineering and cell engineering techniques, but the produced protein has high specificity as a processing enzyme which is a physiologically active substance having a desired function. It is useful as a protease. It is also useful as a peptide chain-cleaving enzyme reagent when determining the amino acid sequence of a protein.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例を示す。 Next, examples of the present invention will be described.

実施例1 3kg生酵母(Saccharomyces cerevisiae HANSEN;オリエ
ンタル酵母社製)を0.6Mソルビトール−10mMトリス塩酸
等張緩衝液、pH7.5にて洗浄後、0.3%ウシ血清アルブミ
ン合同緩衝液5中に懸濁し、低下したpHを水酸化カリ
ウムにてpH7.5に調整した。ダイノミル(Dyno−Mill KD
L)を用いた大量調製法(Labbe et al.Anal.Biochem.8
1,416−424(1977))に従い酵母を破壊し、細胞内小器
官を放出させ、得られた破細液を等張緩衝液にて2倍容
量とし遠心分離(3000rpm,10分)を行ないミトコンドリ
アを含む上清液を得、更に遠心分離(10000rpm,40分)
にかけミトコンドリアを沈澱させた。この遠心分離を2
度繰り返し、得られたミトコンドリアの沈澱を10mMトリ
ス塩酸緩衝液pH7.5に懸濁した後、超音波処理(Branson
sonifier,Max Power 15sec.×4)にてミトコンドリア
を破壊し、遠心分離(14000rpm,40分)に続いて超遠心
分離(40000rpm,40分)にかけミトコンドリア可溶性画
分1600mlを得た。この画分をpH7.5に調整し最終濃度1mM
となるようにPMSFを添加した。
Example 1 3 kg of live yeast (Saccharomyces cerevisiae HANSEN; manufactured by Oriental Yeast Co., Ltd.) was washed with 0.6 M sorbitol-10 mM Tris-HCl isotonic buffer, pH 7.5, and then suspended in 0.3% bovine serum albumin combined buffer 5. The lowered pH was adjusted to pH 7.5 with potassium hydroxide. Dyno-Mill KD
L) large-scale preparation method (Labbe et al. Anal. Biochem. 8
1,416-424 (1977)) to destroy yeast and release intracellular organelles, and the resulting disrupted solution is made up to 2 volumes with isotonic buffer and centrifuged (3000 rpm, 10 minutes) to remove mitochondria. Obtain the supernatant liquid containing it and further centrifuge (10000 rpm, 40 minutes)
Then, the mitochondria were precipitated. 2 this centrifugation
Repeatedly, the resulting mitochondrial precipitate was suspended in 10 mM Tris-HCl buffer pH 7.5 and sonicated (Branson
Mitochondria were disrupted with a sonifier, Max Power 15 sec. × 4), and centrifugation (14000 rpm, 40 minutes) followed by ultracentrifugation (40000 rpm, 40 minutes) was performed to obtain 1600 ml of mitochondria-soluble fraction. This fraction was adjusted to pH 7.5 and the final concentration was 1 mM.
PMSF was added so that

10mMトリス塩酸緩衝液pH7.5にて平衡化したDEAEセルロ
ースカラム(φ6×19cm)にこの画分を負荷し、10%グ
リセリン含同緩衝液で洗浄後0〜0.5M塩化ナトリウムに
よる直線濃度勾配で溶出をし酵素活性画分を得た。
This fraction was loaded onto a DEAE cellulose column (φ6 × 19 cm) equilibrated with 10 mM Tris-HCl buffer pH 7.5, washed with a buffer containing 10% glycerin, and then subjected to a linear concentration gradient of 0 to 0.5 M sodium chloride. Elution was performed to obtain an enzyme active fraction.

この画分に対して最終濃度1mMになるようにPMSFを、最
終濃度0.5Mになるよう塩化ナトリウムを各々加え、0.5M
塩化ナトリウム−10%グリセリン含有20mMトリス塩酸緩
衝液pH7.5で平衡化した亜鉛キレートセファロースカラ
ム(φ6×20cm)に負荷し同緩衝液で洗浄後同緩衝液か
ら0.5M塩化ナトリウム−10%グリセリン含有10mMリン酸
2水素ナトリウム、pH4.3への直線濃度勾配を施しpH勾
配により溶出をし酵素活性画分を得た。
To this fraction, add PMSF to a final concentration of 1 mM, add sodium chloride to a final concentration of 0.5 M, and add 0.5 M
Sodium chloride containing 10% glycerin 20 mM Tris-hydrochloric acid buffer solution Loaded onto a zinc chelate sepharose column (φ6 × 20 cm) equilibrated with pH 7.5 and washed with the same buffer, then containing 0.5 M sodium chloride-10% glycerin A linear concentration gradient to 10 mM sodium dihydrogen phosphate, pH 4.3 was applied, and elution was performed with the pH gradient to obtain an enzyme active fraction.

この活性画分を透析(10%グリセリン含有20mMトリス塩
酸緩衝液pH7.5)した後、同緩衝液で平衡化したプロタ
ミンセファロースカラム(φ1.6×20cm)に負荷し、同
緩衝液から4M塩化ナトリウム−10%グリセリン含有10mM
リン酸2水素ナトリウム、pH4.3への直線濃度勾配で溶
出をした。透析(10%グリセリン含有20mMトリス塩酸緩
衝液pH7.5)した後、同緩衝液で平衡化したプロタミン
セファロースカラム(φ1.6×20cm)に再度負荷し、1M
塩化ナトリウム−10%グリセリン含10mMリン酸2水素ナ
トリウム、pH4.3への直線濃度勾配で溶出をし酵素活性
画分を得た。尚、プロタミンセファロースの調製はMarc
hらの方法(Anal.Biochem.60,149−152(1974))で行
なった。またプロタミンセファロースクロマトグラフィ
ーは氷冷しながら行なった。
This active fraction was dialyzed (10% glycerin-containing 20 mM Tris-HCl buffer pH 7.5), and then loaded onto a protamine sepharose column (φ1.6 × 20 cm) equilibrated with the same buffer, and 4 M chloride was added from the same buffer. Sodium-10% glycerol containing 10 mM
Elution was performed with a linear concentration gradient to sodium dihydrogen phosphate, pH 4.3. After dialysis (10 mM glycerin-containing 20 mM Tris-HCl buffer pH 7.5), it was loaded again on the protamine sepharose column (φ1.6 × 20 cm) equilibrated with the same buffer, and 1 M
Elution was performed with a linear concentration gradient to 10 mM sodium dihydrogen phosphate containing 10% glycerin, pH 4.3 to obtain an enzyme active fraction. Marc was used to prepare protamine sepharose.
The method of H. et al. (Anal. Biochem. 60, 149-152 (1974)). The protamine sepharose chromatography was performed while cooling with ice.

続いて10%グリセリン含有20mMトリス塩酸緩衝液pH7.5
で平衡化したハイドロキシアパタイトカラム(φ1×25
cm)に酵素活性画分を負荷し、0.005%プリジ58含有同
緩衝液から0.005プリジ58−10%グリセリン含有0.3Mリ
ン酸カリウム緩衝液pH7.5による直線濃度勾配で溶出を
し酵素活性画分を得た。透析(0.005プリジ58−10%グ
リセリン含有20mMトリス塩酸緩衝液7.5)後、同緩衝液
で平衡化したハイドロキシアパタイトカラム(φ1×25
cm)に再度負荷し、0.5M亜硫酸ナトリウム含有同緩衝液
による直線濃度勾配で酵素を溶出した。
Then, 20 mM Tris-HCl buffer pH 7.5 containing 10% glycerin
Hydroxyapatite column (φ1 × 25
cm) loaded with the enzyme active fraction, and eluted with a linear concentration gradient from 0.005% Pridi58 containing the same buffer to 0.005 Pridi58-10% glycerin containing 0.3M potassium phosphate buffer pH 7.5. Got After dialysis (0.005 prigi 58-10% glycerol containing 20 mM Tris-HCl buffer 7.5), equilibrated with the same buffer hydroxyapatite column (φ1 × 25
cm) and the enzyme was eluted with a linear concentration gradient using the same buffer containing 0.5 M sodium sulfite.

このようにして得られた酵素活性画分を限外ロ過により
0.6mlに濃縮し、0.15mlずつスーパーロース12カラム、
(Pharmacia社製)に負荷し、0.2M塩化ナトリウム−0.0
05%プリジ58−10mMモプス緩衝液pH7.5を展開液としてH
PLCによるゲルロ過を行なった。酵素活性画分を集め限
外ロ過により1.5mlまで濃縮し最終精製標品とした。
The enzyme-active fraction thus obtained was subjected to ultrafiltration.
Concentrate to 0.6 ml, 0.15 ml each Superose 12 column,
(Made by Pharmacia), 0.2M sodium chloride −0.0
05% Prizi 58-10mM Mops buffer pH 7.5
Gel filtration was performed by PLC. The enzyme active fractions were collected and concentrated to 1.5 ml by ultrafiltration to give a final purified sample.

以上のようにして7段階のカラムクロマトグラフィーで
本酵素の精製品が得られるが各段階の精製度を表2に示
す。総酵素活性量の測定は、先の活性測定法(I)によ
り、蛋白量はLowryらの方法(J.Biol.Chem.193,265−27
5(1951))によった。
As described above, a purified product of this enzyme can be obtained by 7-step column chromatography, and the degree of purification at each step is shown in Table 2. The total enzyme activity was measured by the above-mentioned activity measuring method (I), and the protein amount was measured by the method of Lowry et al. (J. Biol. Chem. 193, 265-27).
5 (1951)).

実施例2 分子量測定 SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動での分子量測定の
例を示す。
Example 2 Molecular Weight Measurement An example of molecular weight measurement by SDS polyacrylamide gel electrophoresis is shown.

精製標品をLaemmiiらの方法(Nature 227,680−685(19
70))に準じて還元条件下でSDSゲル電気泳動により分
子量測定を行なった。標準蛋白としてオボアルブミン
(MW 43000)、ウシ血清アルブミン(MW 68000)、フォ
スフォリラーゼB(MW 97400)、を用いた。結果を第1
図に示す。本酵素は分子量90000〜100000を示した。
The purified sample was prepared by the method of Laemmii et al. (Nature 227,680-685 (19
70)), and the molecular weight was measured by SDS gel electrophoresis under reducing conditions. Ovalbumin (MW 43000), bovine serum albumin (MW 68000) and phosphorylase B (MW 97400) were used as standard proteins. First result
Shown in the figure. The enzyme had a molecular weight of 9,000-100,000.

実施例3 基質特異性試験 各種合成基質により基質特異性試験を行なった。活性測
定は、先の活性測定法(I)によった。結果を表3に示
す。Boc−Gln−Arg−Arg−MCAに対する活性を100とした
時の各種基質の各々の活性の率を示した。この結果連続
する塩基性アミノ酸を含まない基質についてはほとんど
活性を示さなった。
Example 3 Substrate Specificity Test A substrate specificity test was conducted using various synthetic substrates. The activity was measured by the above-mentioned activity measuring method (I). The results are shown in Table 3. The activity ratios of various substrates are shown when the activity against Boc-Gln-Arg-Arg-MCA is set to 100. As a result, almost no activity was shown for the substrate containing no continuous basic amino acid.

実施例4 各種阻害剤および金属イオンによる反応試験 精製標品を各種阻害剤および金属イオンによって処理し
その活性を調べた。活性測定は先の活性特定法(II)に
よった。結果を表4に示す。阻害剤を添加しなかった時
の活性を100として各阻害剤処理後の活性をその率であ
らわした。その結果本酵素は、金属キレート剤EDTA、EG
TA、オルトフェナンスロリンで阻害される金属プロテア
ーゼであることを示した。またセリンプロテアーゼ阻害
剤であるフェニルメチルスルフォニルフルオリド(PMS
F)では阻害されなかった。微生物由来低分子プロテア
ーゼインヒビター類および大豆トリプシンインヒビター
でも阻害されなかったが、マンガン、コバルト、カルシ
ウムおよびマグネシウムで活性化された。一方亜鉛、銅
では失活した。
Example 4 Reaction Test with Various Inhibitors and Metal Ions The purified sample was treated with various inhibitors and metal ions to examine its activity. The activity was measured by the aforementioned activity identification method (II). The results are shown in Table 4. The activity when no inhibitor was added was defined as 100, and the activity after each inhibitor treatment was expressed as the ratio. As a result, this enzyme is a metal chelating agent EDTA, EG
It was shown to be a metalloprotease that is inhibited by TA and orthophenanthroline. In addition, phenylmethylsulfonyl fluoride (PMS which is a serine protease inhibitor)
It was not inhibited in F). It was also not inhibited by microbial small molecule protease inhibitors and soybean trypsin inhibitor, but it was activated by manganese, cobalt, calcium and magnesium. On the other hand, zinc and copper were deactivated.

更にアルギニンそれ自体は阻害効果を示さなかったが、
アルギニンの連続配列を有するプロタミン硫酸およびト
リアルギニンは阻害効果を示した。
Furthermore, arginine itself did not show any inhibitory effect,
Protamine sulfate and triarginine, which have a continuous sequence of arginine, showed inhibitory effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(イ)は、本発明のプロテアーゼをSDSポリアク
リルアミドゲル電気泳動にかけた結果を示す写真、第1
図(ロ)は、前記写真の結果をグラフ化した図、第2図
は、本発明のプロテアーゼの至適pHの測定結果を示す図
である。
FIG. 1 (a) is a photograph showing the results of subjecting the protease of the present invention to SDS polyacrylamide gel electrophoresis.
FIG. (B) is a graph showing the results of the photograph, and FIG. 2 is a graph showing the results of measuring the optimum pH of the protease of the present invention.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】次の酵素化学的性質を有する新規の金属プ
ロテアーゼ: (a) 分子量90,000〜100,000(SDCポリアクリルアミ
ドゲル電気泳電法による) (b) 作用および基質特異性 ペプチド鎖中の連続する塩基性アミノ酸残基のN側ペプ
チド結合を特異的に加水分解する。 (c) 至適pH 至適pHは6.5〜7.5 (d)阻 害 エチレンジアミン四酢酸、エチレングリコールビス(2
−エチルエーテル)四酢酸、オルトフェナンスロリン、
パラクロロメルクリンベンゼンスルフォン酸、亜鉛、銅
で阻害される。
1. A novel metalloprotease having the following enzymochemical properties: (a) molecular weight 90,000-100,000 (by SDC polyacrylamide gel electrophoresis) (b) action and substrate specificity in the peptide chain It specifically hydrolyzes the N-side peptide bond of a basic amino acid residue. (C) Optimum pH Optimum pH is 6.5 to 7.5 (d) Inhibition Ethylenediaminetetraacetic acid, ethylene glycol bis (2
-Ethyl ether) tetraacetic acid, orthophenanthroline,
Parachloromercurin Benzene Inhibited by sulfonic acid, zinc and copper.
【請求項2】次の酵素化学的性質を有する新規の金属プ
ロテアーゼ: (a) 分子量90,000〜100,000(SDCポリアクリルアミ
ドゲル電気泳電法による) (b) 作用および基質特異性 ペプチド鎖中の連続する塩基性アミノ酸残基のN側ペプ
チド結合を特異的に加水分解する。 (c) 至適pH 至適pHは6.5〜7.5 (d)阻 害 エチレンジアミン四酢酸、エチレングリコールビス(2
−エチルエーテル)四酢酸、オルトフェナンスロリン、
パラクロロメルクリンベンゼンスルフォン酸、亜鉛、銅
で阻害される。 の製造方法において、上記の金属プロテアーゼを生産す
る能力を有するサッカロミセス(Saccharo−myces)属
酵母を培養し、この菌体のミトコンドリアから該酵母を
採取することを特徴とする新規な金属プロテアーゼの製
造方法。
2. A novel metalloprotease having the following enzymatic chemistry: (a) molecular weight 90,000-100,000 (by SDC polyacrylamide gel electrophoresis) (b) action and substrate specificity in the peptide chain It specifically hydrolyzes the N-side peptide bond of a basic amino acid residue. (C) Optimum pH Optimum pH is 6.5 to 7.5 (d) Inhibition Ethylenediaminetetraacetic acid, ethylene glycol bis (2
-Ethyl ether) tetraacetic acid, orthophenanthroline,
Parachloromercurin Benzene Inhibited by sulfonic acid, zinc and copper. In the method for producing a metalloprotease, the method for producing a metalloprotease described above comprises culturing a yeast of the genus Saccharo-myces having the ability to produce the above-mentioned metalloprotease, and collecting the yeast from the mitochondria of the cells. .
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