Enzymatic Decomposition of Basic Amino Acids by the Cell Free Extract of a Red Alga， Gymnogongrus flabelliformis

紅藻の一種オキツノリGymnogongrus flabelliformisを-200℃に凍結貯蔵すると藻体遊離アミノ酸の主要成分であるgigartinineおよびcitrullineが著しく減少し7週間の貯蔵で両者とも95%以上が分解された.藻体をpH8.0のTris緩衝液とともに磨砕して得た抽出液を25℃に置いた場合には更に顕著で、あって，gigartinineは3時間で完全に消失した.更に透析処理した抽出液に17種のアミノ酸混合液を添加して分解性をみたところ，この抽出液は特に塩基性アミノ酸を強く分解することを知った. 以上のことは本海藻に塩基性アミノ酸を特異的に分解する酵素の存在を示唆したので，この反応に対する緩衝液の種類の影響，至適温度，pH，基質特異性，分解生産物について調べた.結果は以下の如くである. (1) 燐酸緩衝液はTris緩衝液.硼砂緩衝液に比較してarginine分解の活性を低下させる. (2) 反応の至適温度は30℃附近にある. (3) 反応の至適pHは8.0～9.0の間にある. (4) 塩基性アミノ酸であるL-arginine ，L-ornithine， L-lysine，L-gigartinineは強く分解するが，L-histidine L-methionineにも弱い分解力を持つ.DL-Ornithine，DL-lysine，DL-gigartinineは50%しか分解されず，この反応はL-アミノ酸に特異的であると推察される. (5) Arginine，gigartinineの分解生産物をペーパークロマトグラフィーによって検索したところ，いずれも主生成物として相当するα-ケト酸が検出された.したがって，この海藻抽出液には塩基性アミノ酸の酸化的脱アミノ反応に関与する酵素の存在が推定された.The red alga, Gymnogongrus flabelliformis has a peculiar free amino acid pattern, in which one characteristic amino acid, gigartinine, is the most dominant component1-4). Recently, we observed that the contents of gigartinine and citrulline in the extracts of the alga decreased markedly during storage at about -20℃. The purpose of this paper is to report that the cell free extract of Gymnogongrus flabelliformis has an enzymatic activity for the decomposition of basic L-amino acids. 1) The cell free extract was prepared by grinding the alga with an equal volume of pH 8.0 Tris buffer in a mortar previously chilled and centrifuging for 30 min. at 10,000 rpm under chilling. The supernatant obtained was dialyzed against distilled water for 24 hours. 2) The extract showed a deaminative activity towards L-gigartinine, L-arginine, L-lysine and L-ornithine, and decomposed 50% of DL-gigartinine, DL-lysine and DL-ornithine. It suggests that D-isomers are not affected. 3) The influence of the different kinds of buffer solution on the decomposing activity of the extract towards arginine was examined. The phosphate buffer showed a slightly inhibitive effect. 4) Effects of pH and temperature on the decomposing activity of the extract were examined. The pH optimum was relatively broad. The activity of the extract did not vary appreciably from pH 8.0 to 9.0. The optimum temperature was about 30℃. 5) The decomposition products of arginine and gigartinine were surveyed by paperchromatography and the corresponding a-keto acid to each one of the amino acids was detected, respectively. The data suggest that the extract of the alga has an activity to catalyze oxidative deamination of basic L-amino acids

数種緑藻の遊離アミノ酸とペプチッド

7種の海産緑藻のエキスの遊離アミノ酸組成を調べた。その結果,アナアオサ(Ulva pertusa)にジペプチッド,L-arginyl-L-glutamineが著量に存在することを認めた。このペプチッドはイオン交換樹脂カラムクロマトグラフィーにより単離され,加水分解生成物の同定および合成によりその構造が確認された。アナアオサではL-arginyl-L-glutamineは全エキス窒素の約20%を占め,主成分をなしていた。さらにウスバアオノリ(Enteromorpha linza)にも検出されたが,外の5種には認められなかった。ウスバアオノリではarginyl-glutamineとともにprolineの含量が比較的高かった。この外,アサミドリシオグサ(Cladophora densa)ではglycineとproline,マユハキモ(Chlorodesmis comosa),ハイミル(Codium adhaerens)およびミル(Codium fragile)ではglutamic acidとglutamine,スリコギイワヅタ(Caulerpa racemosa)ではglycineの含量がそれぞれ高かった。 またこれら緑藻におけるアミノスルフォン酸の分布をペーパークロマトグラフィーにより調べた。その結果,taurineを4種の海藻に,D-cysteinolic acidを3種に,N-monomethyltaurineを2種に,homotaurineを1種にそれぞれ検出した。このうちアサミドリシオグサではhomotaurineを分離して確認した。The amino acid compositions of 7 marine green algal extracts were examined by means of an amino acid analyzer. Ulva pertusa was for the first time found to contain a dipeptide, L-arginyl-L-glutamine, in a large quantity. This peptide was detected also in Enteromorpha linza but not in the other five species. Glutamic acid and glutamine were relatively predominant in Codium fragile, C. adhaerens and Chlorodesmis comosa. In Caulerpa racemosa, the level of glycine was remarkably high. Glycine and proline were predominant in Cladophora densa. Aminosulfonic acids in these algae were examined by paper chromatography. Taurine was detected in 4 species, D-cysteinolic acid in 3, N-monomethyltaurine in 2, and homotaurine in 1, respectively. Occurrence of homotaurine in Cladophora densa was also established

7種海藻中における第4級アンモニウム塩基の分布

最近,海洋生化学資源の開発が重要視され,海産物由来のいくつかの有効物質が単離・同定されて,その生化学的および薬理学的役割が検討されてきている。その中で,海藻中にも2,3の有効物質が明らかにされてはいるものの,その数は少ない。本研究では,海藻中の有効物質が含窒素化合物に多いことから,海藻中の第4級アンモニウム塩基を7種の紅藻および緑藻を用いて検索した。 各海藻の70%エタノール抽出液中の第4級アンモニウム塩基をイオン交換カラムクロマトグラフィーを用いて単離・精製し,そのTLC上のRf値,IRスペクトルおよび融点を測定して,購入および合成した既知の第4級アンモニウム塩基のそれらと比較することにより同定した。その結果, laminine, candicine, stachydrine, glycine betaine, betonicine, β-homobetaineおよびγ-boutyrobetaineと2種の未同定塩基を検出した。candicineが海藻中から単離・同定されたのは,今回が最初と思われる。これら塩基の海藻種間における分布に関しては,特に特異性は認められなかった。Seven species of marine red and green algae were examined for quaternary ammonium bases. Nine bases were purified and isolated by ion exchange column chromatography from the ethanolic extracts of the algae. The isolated bases were identified by measuring their Rf values in thin layer chromatography, infrared spectra and melting points in comparison with specimen of thirteen kinds of authentic quaternary ammonium bases which were prepared by commercial means or syntheses. As the results, seven bases; laminine, candicine, stachydrine, glycine betaine, betonicine, β-homobetaine and γ-butyrobetaine, and two unidentified bases were detected. It was first demonstrated that candicine is present in marine algae. There is no essential difference in the distribution of the bases among the species of marine algae examined here

Amino Acid Composition of the Ethanolic Extractives from 31 Species of Marine Red Algae

1974年5月から1976年6月迄に採集した紅藻31種41検体のエタノール抽出エキス成分中のアミノ酸組成を調べた。また同時にジペプチッドのcitrullinylarginine,特異なアミノ酸であるmethioninesulfoxide, gigartinineについても定量した。さらに,21種についてはペーパークロマトグラフィーによりアミノスルホン酸の分布を調査した。Amino acid composition of the ethanolic extractives of 31 species of marine red algae were examined by means of amino acid analyzer. Besides common amino acids, peculiar compounds including gigartinine, methionine sulfoxide and citrullinylarginine were also determined (Table 2). Citrulline was observed to be widely distributed in red algae abundantly. Algae belonging to Grateloupiaceae were generally rich in citrullinylarginine. Gigartinine was a domiant amino acid in many species of Gracilariaceae, Grateloupiaceae and Phyllophoraceae algae. In Polysiphonia spp., the level of proline was remarkably high and took up about a half of amino acids and ammonia nitrogen. In the free amino acid composition, a few dominant amino acids appeared in many species of algae examined and occupied the greater part of amino acid nitrogen (Table 3). Aminosulfonic acids in 21 species of test specimens were examined by paper chromatography. Taurine was detected in 20 species, D-glyceryltaurine in 4, homotaurine in 4, D-cysteinolic acid in 3, d-2-hydroxy-3-aminopropane sulfonic acid in 2, N-monomethyltaurine and N, N-dimethyltaurine in 1, respectively (Table 4)

魚醤油の製造に関する研究

市販のイカナゴ,カタクチイワシ,マイワシ,サバおよびサンマの5種を原料として,魚醤油を製造し,温度条件,蛋白質分解酵素および麹添加の品質に与える影響を調べた。その結果,50℃,30℃,10℃および2℃の各温度条件下における魚肉蛋白質の液化率は温度が高い程よく,50℃で150日熟成後のカタクチイワシ,100日後のイカナゴを原料としたものでは,それぞれ25.3%および26.6%であった。10℃以下では液化率は数%にすぎなかった。またアミノ酸の遊離比ではグルタミン酸,グリシン,アスパラギン酸,プロリンが著しく劣り,これらを構成成分とするペプチッドが分解不完全のまま残存することが知られた。 グルタミン酸は魚醤油製造工程中に相当量環状化してピログルタミン酸に変化することが確認された。この外,未分解のまま残存するペプチッドとして,グリシルプロリン,アラニルグリシンおよびグリシルグリシンを分離,同定した。 麹の添加は30℃の熟成条件下では蛋白質液化率と遊離アミノ酸の生成にかなりの効果があったが,50℃条件下では逆に減少した。これは製品が著しく褐変することから,アミノカルボニル反応によるものと推定された。 プロナーゼの添加は無添加のものと比べ,遊離アミノ酸組成と蛋白質液化率に顕著な効果は認められなかった。 マイワシ,サバおよびサンマでは原料魚の脂質含量が高く,油焼け臭を発生し,魚醤油原料としては不適当と思われた