JPH03172176A - 菌体内セリン分解酵素活性の抑制方法 - Google Patents

菌体内セリン分解酵素活性の抑制方法

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JPH03172176A
JPH03172176A JP1279920A JP27992089A JPH03172176A JP H03172176 A JPH03172176 A JP H03172176A JP 1279920 A JP1279920 A JP 1279920A JP 27992089 A JP27992089 A JP 27992089A JP H03172176 A JPH03172176 A JP H03172176A
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松本 俊男
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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.Eの利用分野〕 本発明は、セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ
活性を有する微生物細胞、もしくは細胞処理物の菌体を
、60℃以下の温度で溶存酸素濃度がl I)I)lm
以上存在する条件下、処理することにより、菌体内に含
まれるセリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ活性
を低下させることなく、セリン分解M素活性だけを抑制
する方法に関する.〔従来の技術〕 L−セリンは医薬品、化粧品、化学原料等に利用される
アごノ酸であり、現在は化学的合成法またはグリシンを
6;1駆体とする発酵法により製造されている. しかしながら、化学合成法の場合はDL体が合成される
ためにI,体のみを得るには光学分割しなければならな
いという欠点があり、又、グリシンを前駆体とずる発醇
法にはM禎祉、収率、精製、廃水処理等に難点があり、
これらの方法は実用上有利な方法とは言い鑓い. これらの方法に代わって最近は、セリンヒドロキシメチ
ルトランスフェラーゼ(EC 2.l.2.l.以下1
’sIIMTJと称する)を利用し、グリシンとホルム
アルデヒドからし−セリンを酵素的に合威する方法が注
目されている。
史には、遺伝子繰作により微生物のSHMT活性を向上
させる方法も知られている(Gene, 14.P63
−72 (1981).Gene.27,P47−54
 (1984) )ので、工業的には微生物の生産する
SHnTを利用する方法は、将来一層有利であると期持
されている. SIIM↑を利用して酵素法によりグリシンとホルムア
ルデヒドからし−セリンを工業的に有利に製造する方法
としては、SAIPIT活性を有する微生物または、微
生物の細胞を、グリシン溶液と接触させた後]一一セリ
ン反応に使用する方法が知られている.(特開昭61−
9294) Lかしながら、微生物にはセリン分解酵素
活性(以下SO活t’kと称する)の在在も知られてい
る。〔例えば1,−セリンデヒドラターゼ(■Shiz
uLa ’l. and TokushiHe M.M
eLhodsn  enzymology  17n 
 p575〜p580,  ^cade*ic  Pr
essInc.NLIw York (1971)■R
urns. R.O.MeLhods in enzy
nology 17B^cade++ic Press
New Work (1971)■Kubota.k.
 etal.J.FersentaLional Bi
oenzyic67,(6) p391〜ρ394 (
1989)))該SD活性は醇素法L−セリンの製造法
において次のような問題点を生じる. ■生成したし−セリンが分解され反応収率(対原料グリ
シン収率)が低下する. ■L−セリン分解生成物によりL−セリン生威反応が抑
制されセリン蓄MRlが低下する.このため、Sロ活性
の低下した微生物変異株を用いて1,−セリンを効率よ
く製造する方法が知られている。〔文献(■KuboL
a, K, Agric Biol Chew49P7
〜l’+2 (+985)) ) !,かしながら、S
D失活変異株を造威することは容易なことではなく、復
元株の出TIJといった間湖があり、−「業的規模での
方法としてIt問題があった。
また、セゾン分解活性の抑制法については、特開昭5F
l− 129972号公報、特開昭58− 12997
5弓公報に開示されているが、いずれも菌体を40〜6
0℃の特定温度条件下、10〜30分間の短時間処理す
るもので、処理時間が長くなるとセリンヒドロキシメチ
ルトランスフェラーゼも失活する問題がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような状況のもとに本発明者らは、SHMT活性を
存ずると同一.?にSD活性も有している微生物の培養
液、菌体もしくは菌体処理物を用いて、グリシンとホル
ムアルデヒドよりL−セリンを製造するに当たり、その
細胞、もしくは細胞処理物中に存在するSD活性を、S
IIMT活性の低下は極力抑えながら、選択的に低下さ
せ、更に長時間熱処理を受けてもSIIMT活性が低下
しない方法を確立することを目的とし、鋭意検討した. その結果、SIIM↑活性を有すると同時にSD活性も
有している微生物の細胞懸濁液もしくは細胞処理物溶液
を60゛C以下の温度で溶在酸素が+pρ一以上/f 
/JXする条件で処理すると選択的にSO活性を低下さ
せることを見い出し、以上の処理を施した該微生物の細
胞もしくは細胞処理物を用い、グリシンとホルムアルデ
ヒドよりし−セリンを効率よく製造する方法を完威した
. 即ち、本発明は酵素セリンヒドロキシメチルトランスフ
ェラーゼ活性を有する、微生物の細胞もしくは細胞処理
物の菌体を60℃以下の温度で溶存酸素濃度が1ppm
以上に保たれるように懸濁液または細胞処理溶液に酸素
又は空気を熔解し、処理する事を特徴とする、SO活性
の抑制方法である.〔課題を解決するための手段〕 本発明において用いられる微生物は、SHMT活性を存
するものであればよく、このような微生物の例としては
、エシェリヒア・コリ(Escherichiacol
i)MT−103.50 (微工研菌寄第7437号)
、エシエリヒア・コリM?−10351 (微工研菌寄
第7438号)をあげることができる. 本発明において用いられる微生物の培養に当たっては、
使用菌株の利用しうる炭素源、窒素源、無機塩類、有機
栄養物などを含有するものであれば合戒培地、天然培地
のいずれも使用できる.培養は好気的条件、培養温度2
5〜40゜C、培養液のpl16〜8で行われる。
本発明に於いては、このようにして得られた培養液はそ
のまま遠心分離、濾過等により集菌した細胞又は細胞処
理物を酵素源として用いる。細胞処理物としては、細胞
を機械的破壊、超音波処理、凍結融解処理、乾燥処理、
溶媒処理、化学的処理、浸透圧処理、自己消化、界面活
性剤処理、酵素処理等により細胞壁の一部もしくは全部
を破砕したもの、これらより得られる酵素両分、細胞及
び細胞抽出物の固定化物などがある. 培養液から細胞を集菌する場合、培養液中の炭素源、た
とえばグルコース等が消費された培養液から集菌される
のが好ましい。
本発明においては、本発明に用いる細胞又は細胞処理物
を60゜C以下、好ましくは30〜50℃に保ちつつ、
酸素または空気を通気、あるいは撹拌により、処}11
j液中の溶在酸素濃度を常に1ρpa以上となるように
溶解、保持することにより、細胞内又は、細胞処理物中
に在在ずるSO活性のみを選沢的に低下さげることが出
来る. 処理4度は30“C未満ではSO活性の低下を効率よく
実施できない。又、60”Cを越せばSD活性と共にS
ill’IT活性も低下するので好ましくない.処PP
液中の溶存酸素量は溶媒、溶質によって変化するが常に
処理液中に1ρρ一以上の熔η酸素があれば十分である
.処理液のpl+は6〜9、処理時間は2〜10時間、
好ましくは4〜8時間である.511活性失活処理にお
いて発泡防止のため通常使用される消泡剤を添加しても
よい.処理液中にグリシンを添加して処理することは史
に好ましい態様である.以上の前処理を施した5 11
 M T活性を有する細胞又は、細胞処理物を用いてし
−セリンの合成を実施することが出来る. 〔発明の効果〕 本発明の方注によれば菌体内に含まれるSIIII?酵
素活性を紙下させることな<、SO活性のみを低下さ+
i1}るので、L−セリン工業的製造に大いに貢献し得
る. 〔実施例〕 以下、実施例及び参考実験例により本発明を詳細に説明
する. 勿論、実施例は本発明を具体的に例証するものであり、
本発明がこの実施例の範囲に限定されるものではない. 実施例1 I シr− ’J T= 7 ・:] ’) MT−1
0350 (Lit工uf菌寄第7437号)の菌株を
後述のLB−^11′M天平板培地に植菌し、35゜C
にて一夜墳養を行ない、生育したコロニーから2白金耳
を150 dのLB−AP液体培地の入った綿栓付き5
0〇一坂ロフラスコに接種した.接種した坂口フラスコ
は35゜Cにて20時間振盪培養(l20rps )を
行ない、所定時間培#後、PTM小培地を20N什込ん
だ30lジャーファーメンターに移液して35゜C、通
気iitlvv−、撹拌回転数600rp−にてpl1
6.8にpl+コントローラーによりアンモニア水の添
加により制御を行いつつ、殺菌済み40%グルコース水
溶液を遂時添加しながら40時間培養を行った.所定時
間培養後、培地中のグルコースが消費されるのを確認し
て、直ちに遠心分離機にて集菌を行い、湿菌体を得た.
得られた集菌湿菌体0.46kgを1.43kgの水及
び0.41kgのグリシン溶液中に加えた。
pllをNaOHにて調製し、7.5に合わせ、攪拌し
なから40゜Cに16時間保った. 所定時間反応後SD活性を測定し、次いで消泡剤(アデ
カノール@ LG− 109旭電化製)を0.1%園度
に添加し、表−1に示す各溶存酸素濃度に保たれるよう
に通気撤を調製し、通気後、2時間,4時間目の残在S
D活性及びSHMT活性を測定した.(以下余白) 表 l SD活性失活処理時溶/f#I濃度とSO活性及びSI
IM?活性の残存率−唸拍.!lL城 LFタ−八1) 東大1′板培地 11acLo @ lリブトン(Dirco社製) I
O.OgnrI(:Lo GDl%{IQ:−T−キス
(Difco社!!!)  5.0gNaC l   
        10.0 g7lcjJ/水    
     tooo Hl1+ll=7.5にNaOl
lにて調整ρ11調撃後、非天15gを加えてオートク
レープ殺菌(120’c,IO分間)シ60℃以ドに冷
却後、アンピシリンを濃度25μg/1になるように声
κ閑フィルターを通して添加.シャーレに分注し固化さ
吐寒天平板を作製した. 2.  I.B−Ar’  fi体培地BacLo @
 トリブトン(Dirco社製) IO.ogItdc
Lo @醇母エキス(旧fco社製)  5.0gNa
Cffi            IO.Og仄留水 
        1000 dpl+=7.5にNaO
llにて調整 ρ11調幣後、1−トクレープ殺菌(120’c.IO
分間)し、60゜C以下に冷却後、アンピシリンを濃度
25μg/iになるように無菌フィルターを通して添加
した. 3.PTji少培地 リン酸!カリウム      2.0 gリン酸2カリ
ウム      2.0gMgSOa  ・71ltO
         2.O g(NII.)rsO. 
         1.5 gL−フエニルアラニン 
   2,5gCaCl z  ・211g0    
   80  mgCuClz  ・2HxO    
    8  mgCoClz  ・61lJ    
    8  mgAICI!2 ・611z0   
    20  mg83BO,          
  I  m*MnsoJ・5u.o        
20  sgZnSO4・78.0         
4  mgNaJoOa・2LO        4 
 mgFeSOn7}1to            
    80   egg菖留水          
1000 dを混合し、120゜Cで30分間殺菌後、
0.2μ一の無菌フィルターにて無菌濾過した塩酸チア
ミン水溶液をチアミン濃度がSong/ lとなるよう
に添加した。
5o活七jしび−Sj1哩括性一Q揮定一亙決S旧占性
l則定力法 2.2 dのエンペンドルフチューブ中へ、0.ldの
50()一門リン酸緩衝液(pl+7.5)と0.6 
a!の33一l、一セリン水?8$.と0.1−の0.
lmMピリドキサノレリン酸(50sM’Jン酸緩衝液
(ρ117.5) ) と0.1 一のzg留水を加え
、30゜Cで5分間プレインキュベーシジンを行った。
次に、その溶液へ、0.4 dの菌体処f’i!ifを
加え撹拌した後、30℃で2特開反応した.所定E¥間
終了後、0.2 idのトリクロロ酢酸(15%水?8
液)を加えて反応を停止した.反応液は遠心分離を行い
、−L清液を10倍に希釈し、液体クロマトグラフィ−
(以下、IIPLcと略する)にて1,−セリンの分析
を行った.対照として、プレインキユベーションした後
、反応液にトリクロ口酢酸を加え、次に、菌体処理液を
加えた.所定時間30℃で反応を行い、上記と同様に遠
心分鰭を行い−E清液中のし−セリン濃度を分析しこれ
を標準とした.11PLcでの1、一七リンの分析条件
は、下記の通りである. 11PLc分析条件(L−セリン、グリシンの定I)ボ
ストラヘル法にて分析を行った.すなわち、移動相は脱
気水を用い、流速を1.O II1/winに設定した
. 発色剤は、0−フタルアルデヒド溶液を流速0.4d/
sinでiffl液した。検出器は蛍光検出器を用いて
、照1・1波長365ns 、放射波長455n一にて
行った.分離力ラムは、Shodex D門−614(
昭和電工製)を2本直列につないで使用した. 2.  5IIMT活性測定方法 2.2 mのエッペンドルフチューブ中へ、0.1 d
の500mM リンfiBuffer (p11=7.
3)と0、5−のl.OMグリンン水溶液と0.3 d
の0.45%テトラヒドロ葉酸熔液(0.08%ホルマ
リンを含む500mM リン酸緩衝液(pll=7.3
))と0.2 ml!の蒸留水を加え、50゜Cで5分
間プレインキュベーシッンを行った.次に、その溶液へ
0.1dの菌体処理液(50mM’Jン#緩衝液にて5
0倍に希釈処理液)を加え撹拌した後、50℃で10分
間反応した.所定時間終了後、0,3−のトリクml 
Ll酢酸(15%水溶?6I.)を加えて反応を停止し
た。反応液は遠心分離を行い、上清液を5倍に希釈し、
IIIILcにてL−セリンの分析を行った。llIl
l.cでの1一一セリンの分析条件は、上記の通りであ
る。
実施例2 エシェリヒア・コリMT−10350の菌株を、実施例
1と同様の操作で培養を行い、培養液から遠心分翻し湿
菌体を得た。得られた湿菌体を培養液の173景の0,
85%NaC l水溶液で洗浄後、再度遠心により集菌
し洗浄菌休を得た。88.8gの洗浄湿菌体をb″Cに
冷却したO.IM}リス・塩M緩衝液(pH7.5)を
加え800 バとした。該懸濁液を2分割し、一方のg
濁液は超音波破砕ja (BFIANsON社製)にて
、氷1二で破砕処狸を行い、破砕液を更に2分割し、各
々の破砕液を溶春酸素濃度計(東亜電波製)通気ノズル
、撹拌装2゛及び温度調節装置をイfする容器に注入し
、消泡のためアデカノールL(,−109(旭電化製)
を0.05%になるように添加し、40℃にて、表−2
に示す溶存酸素濃度になるように通気量を調整し、開始
時のSII?lT活性およびSD活性を測定した. また、通気後4時間目の各々の活性を測定し、残存率を
表−2に示す。該悲濁液の残りは超音波処理を行なわず
、更に、これを2分割し、熔在酸素濃度計(東亜電波製
)、通気ノズル、攪拌装置及び温度調節装置を有する容
器に注入し、消泡のためアデカノール■LG−109(
旭電化製)を0.05%になるように添加し、40℃に
て、表−2に示す溶存酸素濃度になるように通気量を調
撃し処理を行った.処理4時間後、懸濁液に等量のO.
IM+・リス・塩酸I1衝液(pI+=7.5)を加え
、超音波破砕機(BRnNSON社製)にて氷上で破砕
処理を行い、破砕液のSIIMT活性およびSD活性を
測定した。
(以下余白) 実施例3 エシェリヒア・コリMT−10350の菌株を、実験例
lと同様の操作で培養を行い、培養液から遠心分鮒し湿
菌体を得た。得られた湿菌体を培養液の1/3 Jit
の0.85%NaC e水溶液で洗浄後、再度遠心分離
により集菌し洗浄菌体を得た。100gの洗浄湿菌体を
5゜Cに冷却した0、神トリス・塩酸緩衝液(pll=
7.5)を加え1000 gとした.該悲濁液を5分割
し各々の悲濁液を?87?.酸素濃度計、通気ノズル、
攪M装評及び温度調節装政を有する容器に注入し、tr
)泡のためアデカノール■L(,−109(旭電化製)
を0,05%になるように添加し、表一・3に示す溶存
酸素濃度になるように通気量又は撹拌を調整し、20〜
60゜Cの淘度条件下で4時間攪拌処理を行った。
処理前及び4時間処理後の各ルのS1団T活性及びSD
活性を測定し、残7Y率を表−3に示す。
(以下余白) 表 2 酵素活性残在率 表 3 処理時の溶存酵素はすべて5 ppmに制御した.参考
実験例l 実施例lに示した方法でエシエリヒア・コリMT− 1
0350の菌株を培養した菌体を、遠心分離により集閑
した。得られた菌体40gは、熔在酸素濃度81、pl
1計、撹拌機、スーパージャー付通気ノズルおよび温度
調整機の付いた1lフラスコに125gの蒸留水に36
gグリシンを溶解し、pl+を7.5に調整した溶液中
へ加えた。40゜Cで16時間無通気のまま緩やかに撹
拌を行ない、次に、溶存酸素濃度がI ppm以上に保
たれるように、40℃で4時間通気を行った。
このようにして得られた通気処理液200gはホルマリ
ンフィード用ポンプおよびpl1計、攪拌機、温度調整
機の付いた2P.反応器に、前もって調整した700g
の草留水に340 gのグリシン、1.0gのテ1・ラ
ヒド[1葉酸及び20町のピリドキサルリン酸を混合し
た反応溶液に加えた. 通気処理液を加えた後、反応溶液を50℃に加温して、
pl+を6、7にNaOIIで調整した。次に、反応液
中のホルマリン濃度を分析しながら、反応液中のホルマ
リン濃度を次式を満たす許容範囲;{(ホルマリン濃度
置M) =(20mM)+(10@M)*(反応経過時
間)}以下になるように制御して反応を行った.一方、
反応液のpllをI N−NaOHの添加にてpl16
.6に保った。反応は35特間行った,所定特開反応後
反応液中のし−セリン及びグリシン濃度をIIPLcに
て分析を行い、425gのL−セリンの生成を認めた。
反応終了後、反応液に硫酸を加えpl1を4.0とし、
活性炭21.3g  (PMSX@三井製薬製)を加え
90’Cニて1時間加熱後、熱濾過を行い、濾液を反応
液の半分量まで減圧濃縮し、冷却晶析後、濾過した.濾
別した結晶を乾燥後、127.5 gのL−セリンを得
た.L−セリンは純度99.4%、旋光度+15.2で
あった. エシエリヒア・コリ(?lT− 10351)も同様の
操作を行い表−4の結果を得た. (以下余白) 表 4 反応成績 参考実験例2 エシヱリヒア・コリMT− 10350を実施例!と同
様に培養集菌後、湿菌体を蒸留水に菌体濃度が2.5%
(乾燥菌体のilj星%)になるように悲濁し、pl1
を7.5にNaOIIにて調整後、40゜Cにて、溶存
酸素濃度をl〜4 ppmに保ち、4時間、通気攪拌を
行なった。次に、超音波破砕機にて菌休を破砕処理し、
処r9後のSIIMT活性を測定した結果、SHM↑活
性は200IJ/tnl−(:あった.315g(Dグ
リシン、1.OO[ノ7−}ラヒドロ葉酸及び20mg
のピリドキサルリン酸を700gの蒸留水に加えpl1
を6.7にN a O IIで調整し、50゜Cに加温
した基質i′8液を、p}l計、攪拌機、N8ガス吹き
込みノズル、ホルマリンフィード川ポンプおよび温度調
整機のついた遮光2eフラスコに入れた.更に、菌体破
砕通気処理液250 g加えた後、ホルマリンフィード
用ポンプにより、ホルマリン水溶液を断続的に添加した
.ホルマリンの添加速度は反応液中のホルマリン濃度を
分析しながら該ホルマリン濃度を実施例1と同様に制御
して行った.また、反応液のρ11を2N−NaOIl
水溶液の添加にて行い、p!16.6に保った.反応は
35時間行い、所定時間反応後、反応液中のL−セリン
濃度およびグリシン濃度の分析をIIPLcにて行った
. 410.0 gのL−セリンの生威を認め、表−5
に示す反応成績を得た. エシェリヒア・コリMT−10351も同様の操作を行
い表−5の結果を得た. (以下余白)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 酵素セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ活性を
    有する、微生物の細胞もしくは、細胞処理物の菌体を、
    60℃以下の温度で溶存酸素濃度が1ppm以上存在す
    る条件下、処理することを特徴とする、菌体内セリン分
    解酵素活性の抑制方法
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58129975A (ja) * 1982-01-28 1983-08-03 Mitsui Toatsu Chem Inc 菌体内セリン分解酵素活性の抑制方法
JPS58129972A (ja) * 1982-01-28 1983-08-03 Mitsui Toatsu Chem Inc 菌体内セリン分解酵素活性の抑制法
JPH01269497A (ja) * 1988-04-22 1989-10-26 Nippon Zeon Co Ltd L−セリンの製造方法、およびそれに用いる粗酵素

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