JPH0339676B2 - - Google Patents

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JPH0339676B2
JPH0339676B2 JP12568881A JP12568881A JPH0339676B2 JP H0339676 B2 JPH0339676 B2 JP H0339676B2 JP 12568881 A JP12568881 A JP 12568881A JP 12568881 A JP12568881 A JP 12568881A JP H0339676 B2 JPH0339676 B2 JP H0339676B2
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JP
Japan
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cystine
microbial
bishydantoin
reaction
biscarbamoyl
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Application number
JP12568881A
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Japanese (ja)
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JPS5828291A (en
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Satomi Takahashi
Tsuneo Hayashi
Yoshio Shimada
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、微生物の菌体内酵素を利用して、シ
スチン・ビスヒダントインを生化学的に加水分解
することにより、N,N′−ビスカルバモイル−
D−シスチンを製造する方法に関し、半合成ペニ
シリン、半合成セフアロスポリン、或いはルシフ
エリン類などの合成中間体として有用なD−シス
テインの前駆物質を工業的に有利に製造すること
を目的とする。 本発明者らは、先に5−フエニルヒダントイン
またはその置換誘導体を製造する方法を特願昭51
−11575号(特公昭55−45195)、特願昭51−
145748号および特願昭52−48717号(特公昭56−
1910)として出願し、天然アミノ酸類またはそれ
らの置換誘導体に対応する5−置換ヒダントイン
類から同様にしてN−カルバモイル−D−α−ア
ミノ酸類を製造する方法を特願昭51−157713号
(特公昭56−1909)として出願した。本発明は前
記技術の発展にひとつとして、1分子中に2個の
ヒダントイン環を有するシスチン・ビスヒダント
インへの適用を確認したものである。 本発明の方法は次式で表わされる。 上記のように、本発明はシスチン・ビスヒダン
トインにヒダントイン環を立体特異的に加水分解
してN,N′−ビスカルバモイル−D−シスチン
を生成させる能力を有する微生物の培養物、菌体
または菌体処理物を水性媒体中で作用させること
を特徴とするN,N′−ビスカルバモイル−D−
シスチンの製造法である。 本発明で使用する微生物酵素は、シスチン・ビ
スヒダントインのそれぞれのヒダントイン環のD
体のみを選択的に加水分解しカルバモイル体に変
換する。生成したカルバモイル体は、本微生物変
換条件下ではラセミ化することはないが、一方基
質であるシスチン・ビスヒダントインのそれぞれ
のヒダントイン環はPH7〜9の水性媒体中でラセ
ミ化する性質を有している。その為、反応によつ
てD体のヒダントイン環が消費されてもL体のラ
セミ化により、反応系には常にD−体が補給され
る。つまり反応系においては、酵素的加水分解と
基質のラセミ化が並行的に進行する。従つて反応
の原料としてはDL−体(光学的不活性体を表わ
し、DL−およびメゾ−体を意味する)、L−体ま
たはD−体のシスチン・ビスヒダントインのいず
れを用いても実質的には同じであり、生成物とし
ては2個のヒダントイン環ともD体のカルバモイ
ル体に変換したN,N′−ビスカルバモイル−D
−シスチンを得ることができる。 シスチン及びシステインの化学的合成において
は、メルカプト基の高い反応性と不安定性の為、
工程が複雑となり工業的に有効な方法は少なく、
従つてこれらを光学分割してLまたはD−シスチ
ン或いはシステインを得る実用的な方法はみあた
らない。従来、D−システインを製造する方法と
しては、アシラーゼの作用を用いる方法がある
が、例えば入手の容易なL−シスチンをジアセチ
ル誘導体とした後、無水酢酸でラセミ化させ、こ
れにアシラーゼを作用させて酵素作用を受けない
ビスアセチル−D−シスチンを分離し、これを酸
加水分解後、還元する方法(ジヤーナル・オブ・
アメリカン・ケミカル・ソサエテイ−79巻、4538
〜4545頁)が知られているが、理論的にも不斉中
心を2個有するシスチンのような化合物において
は、ラセミ化合物中D−シスチンは少量しか存在
せず、収率が低く実用的ではない。また最近メル
カプトメチルヒダントインの微生物分解により、
D−システイン及びD−シスチンが生成蓄積する
との報告があるが(特開昭54−2398、同54−
52791、同54−89088、同55−11569、同55−
104890、同55−114291など、)、メルカプト基の高
い反応性などの為、基質の分解などの副反応も多
く収量が低く実用性に乏しい。 しかるに本発明の方法を利用すれば、安価な微
生物酵素を用いて、基質として比較的安定性に富
んだシスチン・ビスヒダントインを用いることが
でき、しかもDL体のみならずL体基質を用いて
も高収率でD体のN,N′−ビスカルバモイル−
シスチンに変換させることが可能である。N,
N′−ビスカルバモイル−D−シスチンは、例え
ば亜硝酸との反応によつて容易にD−シスチンに
変換されるので、本発明はD−シスチン及びD−
システインの工業的製法として極めて有利な手段
を提供するものである。以下に本発明を更に詳細
に説明する。 本発明で原料として用いられるシスチン・ビス
ヒダントインは前にも述べたように、DL−体、
L体またはD−体のいずれもよく、例えば入手の
容易なL−シスチンを用いてシアン酸アルカリ金
属塩と反応後、酸性条件下で環化することにより
得られるL−シスチン・ビスヒダントインも良好
な基質となる。 本発明で使用される微生物は、シスチン・ビス
ヒダントインのヒダントイン環を立体特異的に加
水分解して、N,N′−ビスカルバモイル−D−
シスチンを生成させる能力を有するもので、自然
界に存在する野生株、公的な微生物保存機関に保
存されている菌株、あるいはそれらから人工的に
変異誘導した微生物などから、前記能力の有無を
調べることによつて選択されるものである。この
能力の検定方法としては、例えば次のような方法
が用いられる。 まず、微生物の培養物2mlを遠心分離して菌体
を集め、生理的食塩水で洗浄後、再び遠心分離し
て集菌する。この分離した菌体(湿重量40〜200
mg)を濃度0.5〜2.0%のL−シスチン・ビスヒダ
ントインを含む緩衝液(PH7〜9)2mlに加え
て、温度30〜50℃の条件下で、10〜40時間ゆるや
かに振盪しつつ反応させる。反応後、反応液の一
部を用いて紙上でスポツトテスト(p−ジメチ
ルアミノベンズアルデヒドの濃塩酸溶液の噴霧に
より発色)を行ない黄色に発色したものにつき、
高速液体カラムクロマトグラフイー分析を行な
い、N,N′−ビスカルバモイル・シスチンの生
成量を求める。このようにして、比較的高い変換
率を示した菌株については、実験規模を大きくし
て再度シスチン・ビスヒダントインの加水分解反
応を行ない、反応3液を遠心分離し、その上清を
凍結乾燥後、残査を用いてシリカゲルカラムクロ
マトグラフイー(展開溶媒n−プロパノール:水
=8:2)にてN,N′ビスカルバモイル−シス
チンを単離し、それがD体であると認められた菌
株を本発明に使用する微生物として採用する。 本発明で使用する微生物は、細菌、放線菌にみ
いだされ、細菌に属するものとしては、バチルス
属、シユードモナス属などに、また放線菌に属す
るものとしては、ノカルデイア属、ミコバクテリ
ウム属などの中にみいだされている。 本発明の微生物は具体的には以下のものがあ
る。 バチルス・スピーシズ(Bacillus species)
KNK 108 (FERM P−6056)微工研菌寄第
6056号 シユードモナス・ストリアタ(Pseudomonas
striata) IFO 12996 ノカルデイア・コラリーナ(Nocardia
corallina) IFO 3338 ミコバクテリウム・スメグマテイス
(Mycobacterium smegmatis) ATCC 607 バチルス・スピーシズKNK108の菌学的諸性
質は以下の通りである。 実験方法はManual of microbiological
Methods(M.J.Pelczav)に準じた。 () 形態 (1) 細胞の形および大きさ:桿菌、2〜6μm
×0.8μm (2) 細胞の多形性の有無:なし (3) 運動性の有無、鞭毛の着生状態:なし (4) 胞子の有無、形状、大きさ:OVal 1.0μm
×0.8μm (5) グラム染色性:陽性 () 各培地における生育状態 (1) 肉汁寒天平板培養:適度の生育、不規則
状、扁平状、裂片状、半透明 (2) 肉汁寒天斜面培養:適度の生育、糸状〜拡
布状、可溶性色素を生成しない。 (3) 肉汁液体培養:適度の生育 沈渣 (4) 肉汁ゼラチン穿刺培養:液化する(層状) () 生理的性質 (1) 硝酸塩の還元:陰性 (2) MRテスト:陰性 (3) VPテスト:陰性 (4) インドールの生成:陰性 (5) デンプンの加水分解:陰性 (6) クエン酸の利用:陽性 (7) 色素の生成:生成しない (8) ウレアーゼ:陽性 (9) カタラーゼ:陽性 (10) 生育の範囲:温度37℃で生育するが41℃で
生育しない。PH6〜9.5 (11) 酸素に対する態度:好気性 (12) 糖から酸の生成の有無(ペプトン培地) L−アラビノーセ:陰性 D−キシロース:陰性 D−グルコース:陰性 D−マンノース:陰性 トレハロース:陰性 (13) フエニルアラニンのデアミナーゼ反応:
陰性 (14) カゼインの分解性:陽性 (15) 耐塩性:食塩7%で生育する (16) ジヒドロキシアセトンの生成:陰性 本発明の方法は、微生物の菌体またはその処理
物の形態で菌体内酵素の作用を利用するものであ
るが、この酵素は有機栄養源を含有する通常の培
地で微生物を培養することによつて菌体内に生成
蓄積させることができる。培養培地には通常、資
化しうる炭素源、窒素源および各微生物の生育に
必要な無機塩ならびに栄養素とを含有させるが、
更に各種のピリミジン系核酸塩基類またはそれら
の誘導体、或いは各種のヒダントイン類を0.05〜
0.3%添加して、所望の酵素を適応的に増強させ
ることが望ましい。酵素誘導効果の高いピリミジ
ン系核酸塩基類としてはウラシル、シトシンおよ
びチミンがあり、それらの誘導体としてはジヒド
ロウラシル、ジヒドロチミンなどがある。またヒ
ダントイン類の中ではヒダントイン、DL−5−
メチルヒダントインなどが比較的好ましい。しか
し多くの微生物に共通して実用的に最も好ましい
酵素誘導基質はウラシルである。 培養条件は、使用する微生物の至適生育条件に
応じて温度20〜85℃、PH4〜11の範囲が用いられ
るが、一般的には温度20〜40℃、PH5〜9におい
て培養する。培養中には通気、撹拌を行なつて微
生物の生育を促進させることもできる。 シスチン・ビスヒダントインの加水分解反応に
は、前記のようにして培養した微生物を培養物、
菌体または菌体処理物の形態で使用する。通常微
生物の培養物をそのまま反応に使用することがで
きるが、培養物中の成分が障害になる場合や酵素
量を多く用いたい場合には、培養物から分離した
菌体を使用すればよい。菌体は生菌体のままで充
分に使用目的を達するが、貯蔵あるいは取扱いの
便宜から、凍結乾燥菌体やアセトン乾燥菌体のよ
うな乾燥菌体として用いることもできる。また菌
体そのものでなく、菌体破砕物や菌体抽出物のよ
うな菌体処理物の状態で使用することも可能であ
る。更に上記の菌体または菌体処理物を公知の方
法で固定化したものも使用することができる。 シスチン・ビスヒダントインに微生物の培養
物、菌体または菌体処理物を作用させるには、通
常水性媒体中で両者を混合する方法が用いられ
る。反応液中での基質濃度については特に制限は
ないが、1%以上のような高濃度では基質は完全
には溶解しないことが多いが、反応の進行に伴つ
て逐次溶解していくので何ら支障にはならない。 本発明において用いられる微生物酵素の真の基
質はD体であり、D体のみが選択的に加水分解さ
れてカルバモイル体に変換される。しかし反応系
中にラセミ平衡が存在するため、加水分解されな
いL体はD体の消費に伴つてラセミ化し、反応系
には常にD体が供給される。このようにラセミ化
反応が酵素反応と並行して進むということから、
L体も間接的な基質とみなすことができる。従つ
て原料のシスチン・ビスヒダントインはDL体、
L体、D体のいずれであつても実際的な効果には
殆んど差がないことになる。 水性媒体中でシスチン・ビスヒダントインの加
水分解反応を行なう際に、実用上好ましいPHの範
囲は7〜9であり、特に好ましくは7.5〜8.5であ
る。PH7未満では反応速度は極めて小さく、PH9
を超えると好ましくない副反応を生ずるのでいず
れも実用性に乏しい。PH7〜9が好ましい理由と
しては、本発明で利用される微生物酵素の至適PH
が8附近にあること、PHが高くなるにつれて基質
の溶解度が増すこと、ならびにヒダントイン環の
ラセミ化反応がアルカリ性において効果的に促進
されることなどによつて、結果的にシスチン・ビ
スヒダントインからN,N′−ビスカルバモイル
−D−シスチンへの変換速度が増大することにあ
る。反応の進行に伴つて媒体のPHが低下するの
で、反応中、継続的に中和剤を添加し至適PHに保
持することが望ましい。中和剤としてはアンモニ
ア、苛性ソーダ、苛性カリ、炭酸ソーダなどが適
当である。その他、目的に応じて水性媒体に有機
溶媒、又は界面活性剤などを添加して反応を行な
わせることもできる。反応温度は使用する微生物
に適した温度が採用されるが、通常25〜55℃の範
囲内である。 加水分解反応によつて生成したN,N′−ビス
カルバモイル−D−シスチンは通常単離しないで
D−シスチンに変換する反応に使用し得る。しか
し単離することを望むならば、シリカゲルカラム
クロマトグラフイー、或いは陰イオン交換樹脂を
利用するなど通常の方法を適用すればよい。 本発明の方法によつて得られるN,N′−ビス
カルバモイル−D−シスチンは、例えば亜硝酸と
反応させることにより容易にD−シスチンに変換
させうることから、本発明の方法により医薬の合
成中間体として有用なD−シスチン或いはそれか
ら容易に誘導されるD−システインの製造を工業
的に有利に行なうことができるのである。 以下実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明はこれらの例のみに限定されるもので
はない。 実施例 1 下記組成からなる栄養液体培地を調製し、500
ml容肩付振盪フラスコに、その100mlを加え、120
℃で25分間蒸気殺菌を行なつた。 肉エキス 5g/, 酵母エキス 5g/, ポリペプトン 10g/, NaCl 3g/, ウラシル 1g/, MnCl2・4H2O 20mg/ (PH7.0) これに、同一組成寒天培地で33℃にて24時間培
養した、表に示す微生物を1白金耳接種し、33
℃にて18時間振盪下に培養を行なつた。この培養
液から菌体を遠心分離し、培養液とほぼ同量の生
理食塩水で1回洗浄した後、再び遠心分離して集
菌した。 この菌体を、DL−シスチン・ビスヒダントイ
ン1g/dlを含む0.1Mリン酸緩衝液(PH7.8)50
mlに全量添加し、33℃に20時間緩やかな振盪下に
保持、反応させた。反応後、反応液の遠心分離に
より、その上清を得て、生成N,N′−カルバモ
イル−シスチン量を高速液体クロマトグラフイー
により分離定量した(カラム:日立陰イオン交換
樹脂#2632,2.6×500mm、1mM NaClを含む
0.01N−HCl:メタノール=3:1、検出254n
m)。 更に、この上清を3N−HClによりPH3.0に調整
後、凍結乾燥を行ない、その残査全量を用いてシ
リカゲルカラムクロマトグラフイー(展開溶媒n
−プロパノール:水=8:2)を行なつた。その
有効液を減圧濃縮しN,N′−ビスカルバモイル
−シスチンを結晶状に単離し、その比旋光度を測
定した。以上の結果を各使用微生物ごとに表に
示す。
The present invention utilizes intracellular enzymes of microorganisms to biochemically hydrolyze cystine bishydantoin, thereby producing N,N'-biscarbamoyl-
The present invention relates to a method for producing D-cysteine, and aims to industrially advantageously produce a D-cysteine precursor useful as a synthetic intermediate for semi-synthetic penicillin, semi-synthetic cephalosporin, or luciferins. The present inventors previously disclosed a method for producing 5-phenylhydantoin or its substituted derivatives in a patent application filed in 1983.
−11575 (Special Publication No. 11575-45195), Patent Application No. 1983-
No. 145748 and Patent Application No. 48717 (1983)
1910), and patent application No. 157713/1989 (1983), which describes a method for similarly producing N-carbamoyl-D-α-amino acids from 5-substituted hydantoins corresponding to natural amino acids or their substituted derivatives. The application was filed as (Kōsho 56-1909). The present invention, as one development of the above technology, has confirmed its application to cystine bishydantoin, which has two hydantoin rings in one molecule. The method of the present invention is expressed by the following formula. As described above, the present invention relates to a culture, a bacterial cell, or a microorganism having the ability to stereospecifically hydrolyze a hydantoin ring to cystine bishydantoin to produce N,N'-biscarbamoyl-D-cystine. N,N'-biscarbamoyl-D-, which is characterized in that the body-treated product is treated in an aqueous medium.
This is a method for producing cystine. The microbial enzyme used in the present invention is the D of each hydantoin ring of cystine bishydantoin.
It selectively hydrolyzes only the body and converts it to carbamoyl body. The produced carbamoyl body does not racemize under the present microbial conversion conditions, but on the other hand, each hydantoin ring of the substrate cystine bishydantoin has the property of racemizing in an aqueous medium with a pH of 7 to 9. There is. Therefore, even if the D-form hydantoin ring is consumed by the reaction, the D-form is always replenished to the reaction system due to racemization of the L-form. In other words, in the reaction system, enzymatic hydrolysis and racemization of the substrate proceed in parallel. Therefore, whether cystine bishydantoin in the DL-form (representing an optically inactive form, meaning DL- and meso-forms), L-form, or D-form is used as a raw material for the reaction, there is no substantial effect on cystine bishydantoin. are the same, and the product is N,N'-biscarbamoyl-D, which has both two hydantoin rings converted to the D-carbamoyl form.
- Cystine can be obtained. In the chemical synthesis of cystine and cysteine, due to the high reactivity and instability of the mercapto group,
The process is complicated and there are few industrially effective methods.
Therefore, there is no practical method to optically resolve these to obtain L- or D-cystine or cysteine. Conventionally, there is a method for producing D-cysteine that uses the action of acylase. For example, after converting easily available L-cystine into a diacetyl derivative, it is racemized with acetic anhydride, and then acylase is applied to this. A method in which bisacetyl-D-cystine, which is not subjected to enzyme action, is separated, acid hydrolyzed, and then reduced (Journal of
American Chemical Society Volume 79, 4538
However, in a compound such as cystine that theoretically has two asymmetric centers, D-cystine exists in only a small amount in the racemic compound, and the yield is low, making it impractical. do not have. Recently, due to microbial degradation of mercaptomethylhydantoin,
There are reports that D-cysteine and D-cystine are produced and accumulated (JP-A-54-2398, JP-A-54-2398).
52791, 54-89088, 55-11569, 55-
104890, 55-114291, etc.), due to the high reactivity of the mercapto group, there are many side reactions such as decomposition of the substrate, and the yield is low, making it impractical. However, by using the method of the present invention, cystine bishydantoin, which is relatively stable, can be used as a substrate using an inexpensive microbial enzyme, and not only DL-form but also L-form substrates can be used. D-form N,N'-biscarbamoyl- in high yield
It can be converted to cystine. N,
Since N'-biscarbamoyl-D-cystine is easily converted to D-cystine, for example by reaction with nitrous acid, the present invention provides
This provides an extremely advantageous means for industrially producing cysteine. The present invention will be explained in more detail below. As mentioned above, cystine bishydantoin used as a raw material in the present invention is DL-form,
Either L-form or D-form is good; for example, L-cystine bishydantoin obtained by reacting easily available L-cystine with an alkali metal cyanate salt and then cyclizing under acidic conditions is also good. It becomes a suitable substrate. The microorganism used in the present invention stereospecifically hydrolyzes the hydantoin ring of cystine bishydantoin to produce N,N'-biscarbamoyl-D-
Examining the presence or absence of the ability to produce cystine from wild strains existing in nature, strains stored in public microbial preservation institutions, or microorganisms artificially mutated from them. It is selected by For example, the following method is used to test this ability. First, 2 ml of the microbial culture is centrifuged to collect bacterial cells, washed with physiological saline, and then centrifuged again to collect the bacteria. This isolated bacterial body (wet weight 40-200
mg) to 2 ml of a buffer solution (PH7-9) containing L-cystine bishydantoin at a concentration of 0.5-2.0%, and react with gentle shaking at a temperature of 30-50°C for 10-40 hours. . After the reaction, a spot test (color developed by spraying a concentrated hydrochloric acid solution of p-dimethylaminobenzaldehyde) was performed on paper using a portion of the reaction solution, and for those that developed a yellow color,
High performance liquid column chromatography analysis is performed to determine the amount of N,N'-biscarbamoyl cystine produced. In this way, for strains that showed a relatively high conversion rate, the scale of the experiment was increased and the hydrolysis reaction of cystine bishydantoin was carried out again, the 3 reaction liquid was centrifuged, and the supernatant was lyophilized and then Using the residue, N,N'biscarbamoyl-cystine was isolated by silica gel column chromatography (developing solvent: n-propanol:water = 8:2), and a strain in which it was found to be in the D form was isolated. It is employed as a microorganism used in the present invention. The microorganisms used in the present invention are found in bacteria and actinomycetes. Those belonging to bacteria include the genus Bacillus and Pseudomonas, and those belonging to actinobacteria include the genus Nocardia and Mycobacterium. It is found inside. Specifically, the microorganisms of the present invention include the following. Bacillus species
KNK 108 (FERM P-6056) Microtechnical Research Institute
No. 6056 Pseudomonas striata
striata) IFO 12996 Nocardia coralina (Nocardia
corallina) IFO 3338 Mycobacterium smegmatis ATCC 607 The mycological properties of Bacillus sp. KNK108 are as follows. The experimental method is in the Manual of microbiology.
Methods (MJPelczav). () Morphology (1) Cell shape and size: Bacillus, 2-6 μm
×0.8μm (2) Presence or absence of cell pleomorphism: None (3) Presence or absence of motility, epiphytic state of flagella: None (4) Presence or absence of spores, shape, and size: OVal 1.0μm
×0.8μm (5) Gram staining: Positive () Growth status in each medium (1) Broth agar plate culture: Moderate growth, irregular, flat, lobed, translucent (2) Broth agar slant culture : Appropriate growth, filamentous to spreadable, no soluble pigments. (3) Meat juice liquid culture: Moderate growth Sediment (4) Meat juice gelatin puncture culture: Liquefied (layered) () Physiological properties (1) Nitrate reduction: Negative (2) MR test: Negative (3) VP test: Negative (4) Indole production: Negative (5) Starch hydrolysis: Negative (6) Citric acid utilization: Positive (7) Pigment production: No production (8) Urease: Positive (9) Catalase: Positive (10 ) Growth range: Grows at a temperature of 37℃, but does not grow at a temperature of 41℃. PH6-9.5 (11) Attitude towards oxygen: Aerobic (12) Presence or absence of acid production from sugar (peptone medium) L-arabinose: negative D-xylose: negative D-glucose: negative D-mannose: negative Trehalose: negative ( 13) Phenylalanine deaminase reaction:
Negative (14) Degradability of casein: Positive (15) Salt tolerance: Grows in 7% salt (16) Production of dihydroxyacetone: Negative This method utilizes the action of an enzyme, and this enzyme can be produced and accumulated within microbial cells by culturing the microorganism in a conventional medium containing an organic nutrient source. The culture medium usually contains an assimilable carbon source, a nitrogen source, and inorganic salts and nutrients necessary for the growth of each microorganism.
Furthermore, various pyrimidine nucleic acid bases or derivatives thereof, or various hydantoins are added at a concentration of 0.05 to
It is desirable to add 0.3% to adaptively enhance the desired enzyme. Examples of pyrimidine nucleic acid bases with high enzyme-inducing effects include uracil, cytosine, and thymine, and derivatives thereof include dihydrouracil and dihydrothymine. Also, among the hydantoins, hydantoin, DL-5-
Methylhydantoin and the like are relatively preferred. However, the most practically preferred enzyme-inducing substrate common to many microorganisms is uracil. Culture conditions range from a temperature of 20 to 85°C and a pH of 4 to 11, depending on the optimal growth conditions of the microorganism used, but generally the culture is carried out at a temperature of 20 to 40°C and a pH of 5 to 9. During cultivation, aeration and stirring may be performed to promote the growth of microorganisms. For the hydrolysis reaction of cystine bishydantoin, the microorganisms cultured as described above are used as a culture,
It is used in the form of bacterial cells or treated bacterial cells. Normally, a culture of microorganisms can be used as is for the reaction, but if components in the culture become a hindrance or if a large amount of enzyme is desired to be used, microbial cells isolated from the culture may be used. Although the bacterial cells can be used as viable cells, they can be used as dried cells such as freeze-dried cells or acetone-dried cells for convenience in storage and handling. In addition, it is also possible to use the microbial cells in the form of processed microbial products such as crushed microbial cells and microbial cell extracts, instead of the microbial cells themselves. Furthermore, it is also possible to use the above-mentioned bacterial cells or treated bacterial cells immobilized by a known method. In order to cause a microbial culture, bacterial cells, or treated bacterial cells to act on cystine bishydantoin, a method is generally used in which the two are mixed in an aqueous medium. There are no particular restrictions on the substrate concentration in the reaction solution, but at high concentrations of 1% or more, the substrate often does not dissolve completely, but as the reaction progresses, it gradually dissolves, so there is no problem. It won't be. The true substrate of the microbial enzyme used in the present invention is the D-form, and only the D-form is selectively hydrolyzed and converted to the carbamoyl form. However, since racemic equilibrium exists in the reaction system, the unhydrolyzed L form racemizes as the D form is consumed, and the D form is constantly supplied to the reaction system. Since the racemization reaction proceeds in parallel with the enzymatic reaction,
The L-form can also be considered as an indirect substrate. Therefore, the raw material cystine bishydantoin is in the DL form,
There is almost no difference in practical effects whether it is L-form or D-form. When carrying out the hydrolysis reaction of cystine bishydantoin in an aqueous medium, the practically preferred pH range is 7 to 9, particularly preferably 7.5 to 8.5. The reaction rate is extremely low below PH7;
Exceeding this amount causes undesirable side reactions and is therefore impractical. The reason why pH7-9 is preferable is that the optimum pH of the microbial enzyme used in the present invention is
is around 8, the solubility of the substrate increases as the pH increases, and the racemization reaction of the hydantoin ring is effectively promoted in alkaline conditions. , N'-biscarbamoyl-D-cystine. Since the pH of the medium decreases as the reaction progresses, it is desirable to continuously add a neutralizing agent to maintain the optimum pH during the reaction. Suitable neutralizing agents include ammonia, caustic soda, caustic potash, and soda carbonate. In addition, depending on the purpose, the reaction may be carried out by adding an organic solvent or a surfactant to the aqueous medium. The reaction temperature is determined to be suitable for the microorganism used, but is usually within the range of 25 to 55°C. N,N'-biscarbamoyl-D-cystine produced by the hydrolysis reaction can be used in the reaction for converting it into D-cystine, usually without being isolated. However, if isolation is desired, conventional methods such as silica gel column chromatography or anion exchange resin may be applied. Since N,N'-biscarbamoyl-D-cystine obtained by the method of the present invention can be easily converted to D-cystine by reacting with nitrous acid, for example, it is possible to synthesize pharmaceuticals by the method of the present invention. This makes it possible to industrially advantageously produce D-cysteine, which is useful as an intermediate, or D-cysteine easily derived therefrom. EXAMPLES The present invention will be specifically explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 A nutrient liquid medium having the following composition was prepared, and 500
Add 100 ml to a 120 ml shoulder shake flask.
Steam sterilization was performed at ℃ for 25 minutes. Meat extract 5g/, yeast extract 5g/, polypeptone 10g/, NaCl 3g/, uracil 1g/, MnCl 2 4H 2 O 20mg/ (PH7.0) This was cultured for 24 hours at 33℃ on an agar medium with the same composition. One platinum loop of the microorganisms shown in the table was inoculated, and 33
Culture was carried out at ℃ for 18 hours with shaking. Bacterial cells were centrifuged from this culture solution, washed once with approximately the same amount of physiological saline as the culture solution, and then centrifuged again to collect the bacteria. The cells were dissolved in 0.1M phosphate buffer (PH7.8) containing DL-cystine bishydantoin 1g/dl for 50 minutes.
ml and kept at 33°C for 20 hours with gentle shaking to react. After the reaction, the supernatant was obtained by centrifuging the reaction solution, and the amount of N,N'-carbamoyl-cystine produced was separated and quantified by high performance liquid chromatography (column: Hitachi anion exchange resin #2632, 2.6× 500mm, containing 1mM NaCl
0.01N-HCl:methanol=3:1, detection 254n
m). Furthermore, this supernatant was adjusted to pH 3.0 with 3N-HCl, then freeze-dried, and the entire residue was used for silica gel column chromatography (developing solvent n).
-propanol:water=8:2). The effective liquid was concentrated under reduced pressure to isolate N,N'-biscarbamoyl-cystine in crystal form, and its specific optical rotation was measured. The above results are shown in the table for each microorganism used.

【表】 実施例 2 30容ジヤーフアーメンターに、下記組成より
なる培地18を調製し120℃にて25分間蒸気殺菌
を行なつた。 肉エキス 30g/, グルコース 10g/, 食塩 3g/, ウラシル 1g/, MnCl2・4H2O 20mg/(PH7.0) これに、2容肩付振盪フラスコにて、同一組
成培地250mlで33℃で、24時間培養したバシル
ス・スピーシズKNK108を全量接種し、33℃に
て2N/min,250rpmの通気撹拌条件下で18時
間培養を行ない培養液を調製した。 この培養液15に、L−シスチン・ビスヒダン
トイン300gを加え窒素通気撹拌条件下、2.5N−
NaOHにてPH7.8に保持しつつ、37℃にて24時間
反応を行なつた。反応後、本反応液の高速液体ク
ロマトグラフイー分析の結果、生成N,N′−ビ
スカルバモイル−シスチン量は181gであり、変
換率は54%であつた。 更に、この反応液を冷却、撹拌しつつ、濃塩酸
1750mlを加え5℃前後に保持しつつ、亜硝酸ソー
ダ76.6gを含む水溶液400mlを定量ポンプにより
2時間かかつて添加し、更に3時間反応した。こ
の脱カルバモイル反応液を遠心分離し、不溶物を
除却した後、IR−120B陽イオン交換樹脂(Na
型)をつめたカラム(8.5×70cm)に通し、イオ
ン交換水6で水洗した。溶出は5%アンモニア
水で行ない、有効液2.5を減圧下300mlに濃縮し
た液を6N−HCIを用いてPH4.8に調製してD−シ
スチンの粗結晶を83.5gを得た。この粗結晶を中
和晶析にて再結晶を行ない精製D−シスチン69.5
gを得た(〔α〕20 D=+212 c=0.1 N−HCl)。
[Table] Example 2 Medium 18 having the following composition was prepared in a 30-volume jar fermenter and steam sterilized at 120°C for 25 minutes. Meat extract 30g/, glucose 10g/, salt 3g/, uracil 1g/, MnCl 2 4H 2 O 20mg/(PH7.0) To this, in a 2-volume shoulder shake flask, add 250ml of the same composition medium at 33°C. The entire amount of Bacillus sp. KNK108 cultured for 24 hours was inoculated and cultured at 33° C. for 18 hours under aeration and stirring conditions of 2 N/min and 250 rpm to prepare a culture solution. To this culture solution 15, 300 g of L-cystine bishydantoin was added and under stirring conditions with nitrogen aeration, 2.5N-
The reaction was carried out at 37°C for 24 hours while maintaining the pH at 7.8 with NaOH. After the reaction, high performance liquid chromatography analysis of the reaction solution revealed that the amount of N,N'-biscarbamoyl-cystine produced was 181 g, and the conversion rate was 54%. Furthermore, while cooling and stirring this reaction solution, concentrated hydrochloric acid was added.
1750 ml was added, and while the temperature was maintained at around 5°C, 400 ml of an aqueous solution containing 76.6 g of sodium nitrite was added using a metering pump for 2 hours, and the reaction was continued for an additional 3 hours. This decarbamoyl reaction solution was centrifuged to remove insoluble matter, and then the IR-120B cation exchange resin (Na
It was passed through a column (8.5 x 70 cm) packed with mold) and washed with 6 portions of ion-exchanged water. Elution was performed with 5% ammonia water, and 2.5% of the effective solution was concentrated to 300 ml under reduced pressure, and the pH was adjusted to 4.8 using 6N-HCI to obtain 83.5 g of crude crystals of D-cystine. This crude crystal was recrystallized by neutralization crystallization and purified D-cystine 69.5%
g ([α] 20 D = +212 c = 0.1 N-HCl).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 シスチン・ビスヒダントインに、ヒダントイ
ン環を立体特異的に加水分解してN、N′−ビス
カルバモイル−D−シスチンを生成させる能力を
有するバシルス属、ミコバクテリウム属、ノカル
デイア属、シユードモナス属の微生物の培養物、
菌体または菌体処理物を、水性媒体中で作用させ
ることを特徴とするN、N′−ビスカルバモイル
−D−シスチンの製造方法。 2 シスチン・ビスヒダントインがDL体または
L体である特許請求の範囲第1項記載の製造方
法。 3 水性媒体のPHが7〜9である特許請求の範囲
第1項記載の製造方法。 4 微生物の菌体として生菌体または乾燥菌体を
使用する特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 5 微生物の菌体処理物として菌体破砕物または
菌体抽出物を使用する特許請求の範囲第1項記載
の製造方法。 6 微生物の菌体または菌体処理物を使用する形
態として、菌体または菌体処理物の固定化物を用
いる特許請求の範囲第1項、第4項または第5項
記載の製造方法。 7 培地に、ピリミジン系核酸塩基類またはそれ
らの誘導体を添加し、ヒダントイン環を立体特異
的に加水分解する能力を増強させた微生物を使用
する特許請求の範囲第1項、第4項、第5項また
は第6項記載の製造方法。
[Scope of Claims] 1. Bacillus, Mycobacterium, and Nocardia having the ability to stereospecifically hydrolyze the hydantoin ring to cystine bishydantoin to produce N,N'-biscarbamoyl-D-cystine. Cultures of microorganisms of the genus Pseudomonas,
1. A method for producing N,N'-biscarbamoyl-D-cystine, which comprises reacting bacterial cells or a bacterial cell-treated product in an aqueous medium. 2. The production method according to claim 1, wherein cystine bishydantoin is in the DL form or the L form. 3. The manufacturing method according to claim 1, wherein the aqueous medium has a pH of 7 to 9. 4. The production method according to claim 1, wherein live or dried microbial cells are used as the microbial cells. 5. The manufacturing method according to claim 1, wherein a microbial cell crush product or a microbial cell extract is used as the microbial cell treatment product. 6. The production method according to claim 1, 4, or 5, in which an immobilized product of microbial cells or a processed product of microorganisms is used. 7. Claims 1, 4, and 5 that use microorganisms whose ability to stereospecifically hydrolyze hydantoin rings is enhanced by adding pyrimidine nucleobases or their derivatives to the culture medium. The manufacturing method according to item 6 or item 6.
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