JPH09281A - Stabilization of monooxygenase activity - Google Patents

Stabilization of monooxygenase activity

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JPH09281A
JPH09281A JP15333295A JP15333295A JPH09281A JP H09281 A JPH09281 A JP H09281A JP 15333295 A JP15333295 A JP 15333295A JP 15333295 A JP15333295 A JP 15333295A JP H09281 A JPH09281 A JP H09281A
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JP
Japan
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activity
monooxygenase
inhibitor
monooxygenase activity
medium
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JP15333295A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Senba
尚 仙波
Masaharu Mukoyama
正治 向山
Toshimi Komatsuzaki
聡美 小松崎
Koichi Sakano
公一 阪野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To inhibit the reduction in monooxygenase activity with time caused in conversion reaction by adding a protein synthesis inhibitor to the oxidation system for an aromatic compound utilizing a microorganism having the monooxygenase activity. CONSTITUTION: A protein synthesis inhibitor, for example, an antibiotic substance such as Chloramphenicol and/or a compound having serine protease activity inhibitor, cysteine protease activity inhibitor or a protease activity inhibitor such as phenylmethylsulfonyl fluoride are added to the oxidation reaction system for an aromatic compound utilizing a microorganism having the monooxygenase activity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、モノオキシゲナーゼ活
性の安定化方法に関するものである。さらに詳しく述べ
ると、本発明は、芳香族化合物に酸素を付与する反応を
触媒するモノオキシゲナーゼ活性を有する微生物を用い
た物質変換反応時に生じるモノオキシゲナーゼ活性の経
時的な低下を抑制する方法に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for stabilizing monooxygenase activity. More specifically, the present invention relates to a method for suppressing the time-dependent decrease in monooxygenase activity that occurs during a substance conversion reaction using a microorganism having a monooxygenase activity that catalyzes a reaction that imparts oxygen to an aromatic compound. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】モノオキシゲナーゼは、一原子酸素添加
酵素ともいい、代表的なものに水酸化酵素があるが、一
原子の分子状酸素を基質に導入する反応を触媒するオキ
シゲナーゼの一種であり、この活性を利用して種々の物
質変換による有用物質の生産が知られている。モノオキ
シゲナーゼ活性を有する微生物としてはメタン資化性細
菌が知られている(特開昭54−157,895号公
報、特開昭57−65,187号公報、特開昭58−4
7,496号公報、特開昭58−193,691号公報
及び特公昭62−47,517号公報)。また、メタン
資化性細菌とは全く異なる菌学的性質を有し、炭素原子
が2個以上のアルカンを資化する微生物についても、種
々の化合物を酸化するモノオキシゲナーゼ活性を有する
ことが知られており(特開昭60−210,991号公
報、特開昭60−210,992号公報及び特開昭63
−133,980号公報)、さらに、特開昭59−1
7,980号公報ではエタン、プロパン及びブタンで生
育させた菌体を用いたアルケンのエポキシ化、アルカン
の酸化、脂環式化合物の酸化及び芳香族化合物の酸化が
記載されている。
BACKGROUND ART Monooxygenase is also called a monoatomic oxygenase, and a typical one is hydroxylase. It is a type of oxygenase that catalyzes the reaction of introducing monoatomic molecular oxygen into a substrate. Utilizing this activity, production of useful substances by various substance conversions is known. Methane-utilizing bacteria are known as microorganisms having a monooxygenase activity (JP-A-54-157,895, JP-A-57-65,187, JP-A-58-4).
7,496, JP-A-58-193,691 and JP-B-62-47,517). It is also known that microorganisms that have completely different mycological properties from methanotrophic bacteria and that assimilate alkanes with two or more carbon atoms also have monooxygenase activity that oxidizes various compounds. (JP-A-60-210,991, JP-A-60-210,992 and JP-A-63)
-133,980), and further, JP-A-59-1.
No. 7,980 describes the epoxidation of alkenes, the oxidation of alkanes, the oxidation of alicyclic compounds and the oxidation of aromatic compounds using cells grown in ethane, propane and butane.

【0003】これらモノオキシゲナーゼ活性を有する菌
体を用いて、種々の化合物の酸化反応が可能である。と
ころが、酸化する化合物(反応基質)がモノオキシゲナ
ーゼの活性を誘導する効果を持たない場合には、先に列
挙したいずれの微生物を用いても、反応開始時から短時
間の間では、反応速度は一定であるものの、早い場合に
は1時間以内に反応速度が低下し始め、やがて反応が停
止してしまうというモノオキシゲナーゼの不安定さが問
題となっている。
Oxidation reactions of various compounds can be carried out using the cells having these monooxygenase activities. However, when the compound that oxidizes (reaction substrate) does not have the effect of inducing the activity of monooxygenase, the reaction rate is short in the short time from the start of the reaction with any of the microorganisms listed above. Although it is constant, the instability of monooxygenase is a problem in that if the reaction is early, the reaction rate starts to decrease within 1 hour and the reaction eventually stops.

【0004】上記問題を解決するために、一旦活性が低
下した菌体を回収し、再度モノオキシゲナーゼ活性を誘
導しうる培地等に接種して、一定時間処理することで活
性を回復させる方法や、順次活性の高い菌体と交換して
いく方法などが考案されている。しかしながら、一旦失
われた活性を回復させる前者の方法では、菌体培養とほ
ぼ同等の培養が必要であること、操作が繁雑になり余分
な設備や労力を必要とするなどの問題が生じる。また、
順次活性の高い菌体と交換していく後者の方法では、反
応継続時間に比べて非常に長時間かけて調製した菌体を
短時間使用して廃棄することになり、経済的に不利であ
るという欠点がある。
In order to solve the above problems, a method of recovering the activity by recovering the cells once the activity is once reduced, inoculating them again into a medium capable of inducing monooxygenase activity, and treating them for a certain period of time, Methods have been devised, such as a method of sequentially exchanging the cells with high activity. However, the former method of recovering the activity that has been once lost causes problems such as the fact that culture that is substantially equivalent to bacterial cell culture is required, and that the operation becomes complicated and extra equipment and labor are required. Also,
The latter method, in which cells with high activity are sequentially exchanged, is economically disadvantageous because the cells prepared over a very long period of time compared to the reaction duration are used and discarded. There is a drawback that.

【0005】したがって、本課題は、菌体のモノオキシ
ゲナーゼ活性の低下を抑制し、反応継続時間を延長させ
る方法を開発することによってしか、抜本的に解決され
得ないと考えられる。このため、モノオキシゲナーゼ活
性の低下を抑制して、芳香族化合物を効率良く酸化でき
る方法は、いまだ提案されておらず、このような方法の
開発が依然として強く要望されている。
Therefore, it is considered that this problem can be fundamentally solved only by developing a method for suppressing the decrease of the monooxygenase activity of the bacterial cells and prolonging the reaction duration. Therefore, a method capable of efficiently oxidizing aromatic compounds by suppressing the decrease in monooxygenase activity has not been proposed yet, and development of such a method is still strongly demanded.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、芳香族化合物に酸素を付与する反応を触媒するモノ
オキシゲナーゼ活性を有する微生物を用いた物質変換反
応において生じるモノオキシゲナーゼ活性の経時的な活
性の低下を効率よくかつ簡便に抑制する方法を提供する
ことを目的とするものである。
Therefore, the present invention is directed to the activity of the monooxygenase activity over time in a substance conversion reaction using a microorganism having a monooxygenase activity which catalyzes the reaction of imparting oxygen to an aromatic compound. It is an object of the present invention to provide a method for efficiently and simply suppressing the decrease.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、芳香族化
合物をフェノール誘導体等へ変換する能力を有する新規
なマイコバクテリウム(Mycobacterium) 属に属する微生
物を発見した。この微生物は、従来知られているモノオ
キシゲナーゼ活性を有する微生物と同様、芳香族化合物
の酸化反応に供すると、初期反応速度が十数時間しか維
持されず、それ以降は徐々に反応速度が低下してしまう
という問題を生じた。そこで、本発明者らは、上記問題
を解決すべく、モノオキシゲナーゼによる反応を利用し
た芳香族化合物からフェノール誘導体などを得るための
変換反応の際に生じるモノオキシゲナーゼ活性の低下の
原因の解明および活性の安定性を向上させる方法の開発
に関して鋭意検討を行った。
The present inventors have discovered a novel microorganism belonging to the genus Mycobacterium which has the ability to convert an aromatic compound into a phenol derivative or the like. When this microorganism is subjected to the oxidation reaction of an aromatic compound, like the conventionally known microorganism having monooxygenase activity, the initial reaction rate is maintained for only 10 hours, and thereafter the reaction rate gradually decreases. It caused the problem of being lost. Therefore, in order to solve the above problems, the present inventors have elucidated the cause and activity of a decrease in monooxygenase activity that occurs during a conversion reaction for obtaining a phenol derivative or the like from an aromatic compound using a reaction by monooxygenase. We have conducted intensive studies on the development of a method for improving the stability of the.

【0008】検討の結果、活性が経時的に減少するの
は、従来報告されているような、反応基質や反応生成物
による酵素の失活作用ばかりではなく、菌体の生理作用
によって活性が失われるという現象によることを初めて
明らかにした。すなわち、活性の低下は、菌体のおかれ
ている環境中にモノオキシゲナーゼ活性を誘導しうる物
質であるところの誘導基質が消失するか、または、効果
を発揮するに足らない濃度にまで減少することによって
起こることをつきとめた。さらに、菌体によってモノオ
キシゲナーゼが分解されることが活性低下の一因である
可能性が強く示唆された。この際、モノオキシゲナーゼ
を分解するのは、タンパク質分解酵素であるプロテアー
ゼによると考えられるが、モノオキシゲナーゼの誘導基
質が十分量存在する環境下では活性の低下が起こらない
ことから、このプロテアーゼはモノオキシゲナーゼの誘
導基質の濃度が有効な濃度よりも低下した条件によって
生合成される誘導酵素であると考えられた。そこで、こ
のプロテアーゼの影響を除外する手段を講じることによ
って、モノオキシゲナーゼの分解を防止し、ゆえに活性
が維持できると考えた。
[0008] As a result of the investigation, it is found that the activity decreases with time not only due to the inactivating action of the enzyme by the reaction substrate and the reaction product as reported previously but also due to the physiological action of the bacterial cell. For the first time, it was clarified that it was due to the phenomenon of being told. That is, the decrease in activity is such that the inducible substrate, which is a substance capable of inducing monooxygenase activity in the environment in which the cells are placed, disappears or is reduced to a concentration at which the effect is not exerted. He identified what happened. Furthermore, it was strongly suggested that the degradation of monooxygenase by bacterial cells may be one of the causes of the decreased activity. At this time, it is considered that the protease that is a proteolytic enzyme decomposes the monooxygenase, but since the activity does not decrease in the environment where a sufficient amount of the inducing substrate for the monooxygenase exists, the protease is a monooxygenase. It was considered to be an inducible enzyme that is biosynthesized under the condition that the concentration of the inducing substrate of E. coli was lower than the effective concentration. Therefore, it was considered that the decomposition of monooxygenase can be prevented and therefore the activity can be maintained by taking measures to eliminate the influence of this protease.

【0009】これらの研究成果により、プロテアーゼ活
性を除外する方法として、2つの方法、すなわち、タン
パク質合成阻害剤を添加することによって菌体によるプ
ロテアーゼの生合成を阻害する方法およびプロテアーゼ
の活性阻害剤を添加することによってプロテアーゼの作
用を阻害する方法を考案するに至った。このようにし
て、モノオキシゲナーゼ活性の低下が効果的に抑制でき
る方法を見い出し、活性の安定性を向上させることに成
功し、これにより、本発明を完成した。
Based on these research results, two methods for excluding protease activity were identified, namely, a method of inhibiting the biosynthesis of protease by bacterial cells by adding a protein synthesis inhibitor and a protease activity inhibitor. A method of inhibiting the action of protease by adding it has been devised. In this way, the inventors have found a method capable of effectively suppressing the decrease in monooxygenase activity, and succeeded in improving the stability of activity, thereby completing the present invention.

【0010】すなわち、上記目的は、モノオキシゲナー
ゼ活性を有する微生物を利用した芳香族化合物の酸化反
応系にタンパク質合成阻害剤及びプロテアーゼ活性阻害
剤からなる群より選ばれた少なくとも一種を添加するこ
とを特徴とする、モノオキシゲナーゼ活性の安定化方法
によって達成される。
That is, the above object is characterized in that at least one selected from the group consisting of protein synthesis inhibitors and protease activity inhibitors is added to an aromatic compound oxidation reaction system utilizing a microorganism having monooxygenase activity. And a method for stabilizing monooxygenase activity.

【0011】本発明は、上記タンパク質合成阻害剤が抗
生物質であるモノオキシゲナーゼ活性の安定化方法を示
すものである。本発明はまた、上記タンパク質合成阻害
剤がクロラムフェニコール、または、その誘導体である
モノオキシゲナーゼ活性の安定化方法を示すものであ
る。本発明はまた、上記プロテアーゼ活性阻害剤がセリ
ンプロテアーゼ活性を阻害する効果を有する化合物、シ
ステインプロテアーゼ活性を阻害する効果を有する化合
物およびそれらの混合物からなる群より選ばれた少なく
とも一種であるモノオキシゲナーゼ活性の安定化方法を
示すものである。本発明はまた、上記プロテアーゼ活性
阻害剤がフェニルメチルスルフォニルフルオライドであ
るモノオキシゲナーゼ活性の安定化方法を示すものであ
る。本発明はさらに、モノオキシゲナーゼ活性を有する
微生物がマイコバクテリウム(Mycobacterium) 属に属す
る微生物である上記いずれかに記載のモノオキシゲナー
ゼ活性の安定化方法である。
The present invention shows a method for stabilizing the monooxygenase activity in which the above protein synthesis inhibitor is an antibiotic. The present invention also shows a method for stabilizing the monooxygenase activity in which the protein synthesis inhibitor is chloramphenicol or a derivative thereof. The present invention also provides at least one monooxygenase activity selected from the group consisting of a compound having an effect of inhibiting the serine protease activity, a compound having an effect of inhibiting the cysteine protease activity, and a mixture thereof, wherein the protease activity inhibitor is a monooxygenase activity. It shows the stabilization method of. The present invention also shows a method for stabilizing the monooxygenase activity in which the protease activity inhibitor is phenylmethylsulfonyl fluoride. The present invention further provides the method for stabilizing monooxygenase activity according to any one of the above, wherein the microorganism having monooxygenase activity is a microorganism belonging to the genus Mycobacterium.

【0012】[0012]

【作用】本発明のモノオキシゲナーゼ活性の安定化方法
は、モノオキシゲナーゼ活性を有する微生物の菌体を誘
導基質の存在下において培養して得た、モノオキシゲナ
ーゼ活性の高い活性菌体を用いて、所望の化合物の酸化
反応を行う際、その反応系に、タンパク質合成阻害剤、
プロテアーゼ活性阻害剤およびそれらの混合物からなる
群より選ばれた少なくとも一種を添加することを特徴と
するものである。
The method for stabilizing the monooxygenase activity of the present invention comprises using active cells having high monooxygenase activity obtained by culturing cells of a microorganism having monooxygenase activity in the presence of an inducing substrate. When carrying out the oxidation reaction of the compound, the reaction system contains a protein synthesis inhibitor,
It is characterized in that at least one selected from the group consisting of a protease activity inhibitor and a mixture thereof is added.

【0013】以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0014】本発明のモノオキシゲナーゼ活性の安定化
方法の一実施態様を以下の通りに説明する。肉汁寒天培
地に生育させたマイコバクテリウム エスピー NS1
2523株(Mycobacterium sp. NS12523) 一白金耳を、
表1に示される培地組成を有する培地(以下、A培地と
称する)に適当な炭素源を加えた培地5mlに接種、培
養することによって、種培養液を調製する。次いで、こ
の種培養液を上記と同じ組成の培地100mlを入れた
500ml容の坂口フラスコに接種し、増殖が定常期に
入るまで培養し、一定量の菌体を含む培養液を調製す
る。このようにして調製された培養液から遠心分離
(1,000〜10,000×g、5〜20分)によっ
て菌体を回収し、さらに、モノオキシゲナーゼ活性の誘
導基質を炭素源として添加したA培地100mlを入れ
た500ml容の坂口フラスコに菌体を接種、培養する
ことによって、高いモノオキシゲナーゼ活性を有する活
性菌体を調製する。培養液を遠心分離(1,000〜1
0,000×g、5〜20分)することによって培養液
から活性菌体のみを回収し、必要であれば、水、緩衝液
または生理食塩水等で菌体を洗浄する。このようにして
回収された活性菌体をリン酸緩衝液(0.2g/リット
ルの硫酸マグネシウムを含む、50mM KH2 PO4
溶液;水酸化ナトリウムにてpHを7に調整)中に菌体
濃度が0.1〜50g湿重量/100ml、好ましくは
0.5〜20g湿重量/100mlになるように懸濁
し、目的とする物質変換反応における触媒としての菌体
懸濁液を調製する。この菌体懸濁液50mlを500m
l容のフラスコに入れ、タンパク質合成阻害剤を添加し
た後、基質およびエネルギー源を添加し、20〜35℃
で所望時間好気条件下で振盪(50〜300rpm)す
ることによって、モノオキシゲナーゼによる基質の酸化
反応を行い、目的とする生成物(フェノール誘導体、芳
香族アルデヒド、芳香族アルコール、芳香族カルボン酸
及び芳香族ケトン等)を得る。
One embodiment of the method for stabilizing the monooxygenase activity of the present invention will be described below. Mycobacterium sp. NS1 grown on broth agar
2523 strain (Mycobacterium sp. NS12523)
A seed culture solution is prepared by inoculating and culturing in 5 ml of a medium having an appropriate carbon source added to a medium having the medium composition shown in Table 1 (hereinafter referred to as A medium). Then, this seed culture is inoculated into a 500 ml Sakaguchi flask containing 100 ml of the medium having the same composition as above, and cultured until the growth reaches the stationary phase to prepare a culture containing a fixed amount of cells. Cells were collected from the thus-prepared culture broth by centrifugation (1,000 to 10,000 × g, 5 to 20 minutes), and a monooxygenase activity-inducing substrate was added as a carbon source A. Active cells having a high monooxygenase activity are prepared by inoculating and culturing the cells in a 500 ml Sakaguchi flask containing 100 ml of the medium. Centrifuge the culture solution (1,000-1
The cells are washed with water, a buffer solution, physiological saline or the like, if necessary, to recover only the active cells from the culture solution. The active cells thus collected were treated with a phosphate buffer (containing 0.2 g / liter of magnesium sulfate, 50 mM KH 2 PO 4
The solution is suspended in sodium hydroxide to adjust the cell concentration to 0.1 to 50 g wet weight / 100 ml, preferably 0.5 to 20 g wet weight / 100 ml, for the purpose. A cell suspension is prepared as a catalyst in the substance conversion reaction. 50 ml of this cell suspension is 500 m
Put in a 1-liter flask, add protein synthesis inhibitor, then add substrate and energy source, 20-35 ° C.
By shaking (50-300 rpm) under aerobic conditions for a desired time, the substrate is oxidized by the monooxygenase to obtain the desired product (phenol derivative, aromatic aldehyde, aromatic alcohol, aromatic carboxylic acid and Aromatic ketone).

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】本発明において、モノオキシゲナーゼによ
る酸化反応に使用される基質としては、目的とする生成
物質の種類によって異なるが、芳香族化合物が使用され
る。具体的には、フェノール、アセトアニリド、ベンゾ
ニトリル、フェニルアセトニトリル、フェニルアラニ
ン、サリチル酸、o−クレゾール、トルエン、ベンジル
アルコール、p−キシレン及びp−クレゾール等が挙げ
られる。なお、フェノール、アセトアニリド、ベンゾニ
トリル、フェニルアセトニトリル、フェニルアラニン、
サリチル酸、o−クレゾール、トルエン、ベンジルアル
コール、p−キシレン及びp−クレゾールを基質として
用いた場合、それぞれ、ハイドロキノン、p−アセトア
ミノフェノール、p−シアノフェノール、p−ヒドロキ
シフェニルアセトニトリル、チロシン、ゲンチジン酸、
メチルハイドロキノン、安息香酸、安息香酸、p−トル
イル酸及びp−ヒドロキシ安息香酸がモノオキシゲナー
ゼによる酸化反応によって生成する。また、上記基質の
添加濃度は、100〜50,000ppm、好ましくは
500〜30,000ppmである。
In the present invention, an aromatic compound is used as the substrate used for the oxidation reaction by monooxygenase, although it varies depending on the kind of the target product. Specific examples thereof include phenol, acetanilide, benzonitrile, phenylacetonitrile, phenylalanine, salicylic acid, o-cresol, toluene, benzyl alcohol, p-xylene and p-cresol. In addition, phenol, acetanilide, benzonitrile, phenylacetonitrile, phenylalanine,
When salicylic acid, o-cresol, toluene, benzyl alcohol, p-xylene and p-cresol are used as substrates, hydroquinone, p-acetaminophenol, p-cyanophenol, p-hydroxyphenylacetonitrile, tyrosine, gentisic acid, respectively. ,
Methylhydroquinone, benzoic acid, benzoic acid, p-toluic acid and p-hydroxybenzoic acid are produced by the oxidation reaction of monooxygenase. The concentration of the substrate added is 100 to 50,000 ppm, preferably 500 to 30,000 ppm.

【0017】本発明における酸化反応をより効率的に行
うために、反応液にエネルギー源となる物質を添加する
ことが好ましい。該エネルギー源とは、酸化反応におい
て必要な補酵素であるNADHやNADPHを供給する
のに利用される物質を示す。
In order to carry out the oxidation reaction in the present invention more efficiently, it is preferable to add a substance serving as an energy source to the reaction solution. The energy source refers to a substance used to supply NADH and NADPH which are coenzymes necessary for the oxidation reaction.

【0018】本発明において、モノオキシゲナーゼによ
る酸化反応に使用されるエネルギー源としては、菌株が
その物質を分解して得られるエネルギーで補酵素である
NADやNADPを還元してそれぞれNADHやNAD
PHを生成できるものであれば特に制限されないが、具
体的には、グルコース及びシュークロースなどの糖類、
酢酸などの有機酸類、メタノール、エタノール、プロパ
ノール及びブタノールなどのアルコール類、およびアセ
トンやメチルエチルケトンなどのケトン類等の炭素源が
挙げられる。これらのうち、グルコース、酢酸及びエタ
ノールが微生物によって効率よく分解され、かつ添加濃
度によらず、モノオキシゲナーゼによる反応を阻害しな
い点で好ましく使用される。なお、変換反応に用いる基
質がフェノール誘導体へ変換されると同時にその一部分
が微生物によって分解、資化されるものであれば、菌体
はそれによってエネルギーを獲得できうると考えられる
ので、該エネルギー源としての炭素源の供給は特に必要
とされない。また、上記エネルギー源の添加濃度は、反
応基質のモル濃度に対し、0.1〜10倍、好ましくは
0.2〜5倍である。
In the present invention, as an energy source used for the oxidation reaction by monooxygenase, NADH and NAD which are coenzymes are reduced by reducing the coenzymes NAD and NADP with energy obtained by the strain decomposing the substance.
It is not particularly limited as long as it can generate PH, but specifically, sugars such as glucose and sucrose,
Examples thereof include organic acids such as acetic acid, alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, and carbon sources such as ketones such as acetone and methyl ethyl ketone. Of these, glucose, acetic acid and ethanol are preferably used because they are efficiently decomposed by microorganisms and do not inhibit the reaction by monooxygenase regardless of the concentration added. If the substrate used in the conversion reaction is converted to a phenol derivative and at the same time a part of it is decomposed and assimilated by microorganisms, it is considered that the cells can acquire energy by it. The supply of carbon source is not particularly required. The concentration of the energy source added is 0.1 to 10 times, preferably 0.2 to 5 times the molar concentration of the reaction substrate.

【0019】本発明において使用されるタンパク質合成
阻害剤は、それを添加することによってモノオキシゲナ
ーゼ活性の安定性の向上がはかれればよく、特に制限さ
れないが、タンパク質の合成を阻害する作用を有する抗
生物質であることが好ましい。これらの代表例として
は、クロラムフェニコール、エリスロマイシン、スピラ
マイシン、リンコマイシン、ベルナマイシン、ブラスチ
シジンS、チオストレプトマイシン、スポランジオマイ
シン、ストレプトマイシン、ジヒドロストレプトマイシ
ン、ジヒドロスペクチノマイシン、パクタマイシン、エ
デイン、テトラサイクリンおよびこれらの誘導体等が挙
げられ、これらのうち、クロラムフェニコールおよびク
ロラムフェニコールスクシネートやクロラムフェニコー
ルモルフォリンアセテートなどのクロラムフェニコール
誘導体が好ましく使用され、クロラムフェニコールが特
に好ましい。また、上記タンパク質合成阻害剤の添加濃
度は、反応液1リットルに対して、通常、1〜1,50
0μM、好ましくは10〜750μM、より好ましくは
50〜500μMである。
The protein synthesis inhibitor used in the present invention is not particularly limited as long as the stability of the monooxygenase activity can be improved by adding it, and it has an action of inhibiting protein synthesis. It is preferably an antibiotic. Representative examples of these are chloramphenicol, erythromycin, spiramycin, lincomycin, vernamycin, blasticidin S, thiostreptomycin, sporangiomycin, streptomycin, dihydrostreptomycin, dihydrospectinomycin, pactamycin, edein, tetracycline and these. Among these, chloramphenicol and chloramphenicol derivatives such as chloramphenicol succinate and chloramphenicol morpholine acetate are preferably used, and chloramphenicol is particularly preferable. The concentration of the protein synthesis inhibitor added is usually 1 to 1,50 per 1 liter of the reaction solution.
It is 0 μM, preferably 10 to 750 μM, and more preferably 50 to 500 μM.

【0020】本発明におけるモノオキシゲナーゼによる
酸化反応は、分子酸素が酸素供給源として必要である。
従って、菌体懸濁液、基質及びエネルギー源からなる反
応液中に過不足なく酸素を供給する必要がある。反応液
への酸素の供給方法としては、例えば、攪拌、振盪及び
通気攪拌槽における空気または酸素の通気及び攪拌操作
などが挙げられる。通気攪拌または振盪によって酸素を
供給する場合の条件は特に制限されず、用いる装置の大
きさ及び形状、および菌体懸濁液の量によって適宜決定
される。
In the oxidation reaction by the monooxygenase of the present invention, molecular oxygen is required as an oxygen source.
Therefore, it is necessary to supply oxygen to the reaction solution consisting of the bacterial cell suspension, the substrate and the energy source in sufficient quantity. Examples of the method of supplying oxygen to the reaction solution include stirring, shaking, and aeration and aeration operations of air or oxygen in an aeration and agitation tank. The conditions for supplying oxygen by aeration stirring or shaking are not particularly limited, and are appropriately determined depending on the size and shape of the device used and the amount of cell suspension.

【0021】また、本発明におけるモノオキシゲナーゼ
による酸化反応は、基質及び生成する物質の性質に適し
たpHの範囲内で行われる。本発明において、上記pH
の範囲は、5〜9、好ましくは6〜8である。これか
ら、本発明において使用できる活性菌体を懸濁するため
の液は上記pHの範囲内に入るものであれば使用できる
が、代表例としては、リン酸緩衝液、ジメチルグルタル
酸緩衝液及びトリス塩酸緩衝液等が挙げられる。また、
上記した緩衝液以外にも生理食塩水等の塩類溶液を使用
してもよい。さらに、反応の間にpHが大きく変動しな
い場合、あるいはpHをコントロールできる場合には、
緩衝液を必ずしも使用する必要はない。
The oxidation reaction by the monooxygenase in the present invention is carried out within a pH range suitable for the properties of the substrate and the substance to be produced. In the present invention, the above pH
The range is 5 to 9, preferably 6 to 8. From this, the liquid for suspending the active cells that can be used in the present invention can be used as long as it is within the above-mentioned pH range, but as a typical example, a phosphate buffer, a dimethyl glutarate buffer and Tris. A hydrochloric acid buffer solution and the like can be mentioned. Also,
In addition to the above buffer solution, a saline solution such as physiological saline may be used. Furthermore, if the pH does not fluctuate significantly during the reaction, or if the pH can be controlled,
A buffer does not necessarily have to be used.

【0022】上記実施態様においては、菌体の分離を遠
心分離によって行ったが、菌体の分離は、この方法に制
限されず、瀘過及び沈降分離等、一般的な菌体の分離方
法によって行われる。
In the above embodiment, the microbial cells were separated by centrifugation, but the microbial cells are not limited to this method, and can be separated by a general microbial cell separation method such as filtration and sedimentation separation. Done.

【0023】また、上記実施態様においては、マイコバ
クテリウム エスピー NS12523株(Mycobacteri
um sp. NS12523) を微生物として使用したが、本発明に
おいて使用できる微生物は上記微生物に限られるもので
はなく、モノオキシゲナーゼ活性を有する微生物であれ
ば特に制限されないが、具体的には、メチロシヌス属(M
ethylosinus)、メチロコッカス属(Methylococcus) 、ロ
ドコッカス属(Rhodococcus) 、マイコバクテリウム属(M
ycobacterium) 、ノカルディア属(Nocardia)及びシュー
ドモナス属(Pseudomonas) 等に属する微生物が挙げられ
る。これらのうち、マイコバクテリウム属(Mycobacteri
um) 、ノカルディア属(Nocardia)及びロドコッカス属(R
hodococcus) に属する微生物が好ましく使用でき、より
好ましくはマイコバクテリウム エスピー NS125
23株(Mycobacterium sp. NS12523) が使用される。な
お、マイコバクテリウム エスピー NS12523株
(Mycobacterium sp. NS12523) は、本発明者らによって
発見された芳香族化合物を酸化しフェノール誘導体等へ
変換する能力を有するマイコバクテリウム属(Mycobacte
rium) に属する新規な微生物である。
In the above embodiment, the Mycobacterium sp. NS12523 strain (Mycobacteri
um sp. NS12523) was used as a microorganism, but the microorganism that can be used in the present invention is not limited to the above-mentioned microorganism, and is not particularly limited as long as it has a monooxygenase activity, but specifically, the genus Methylocinus ( M
ethylosinus), Methylococcus genus (Methylococcus), Rhodococcus genus (Rhodococcus), Mycobacterium genus (M
ycobacterium), Nocardia (Nocardia), Pseudomonas (Pseudomonas), and the like. Of these, Mycobacteri
um), Nocardia and Rhodococcus (R
hodococcus) is preferably used, and more preferably Mycobacterium sp. NS125.
Twenty-three strains (Mycobacterium sp. NS12523) are used. In addition, mycobacterium SP NS12523 strain
(Mycobacterium sp. NS12523) is a genus of Mycobacterium having the ability to oxidize an aromatic compound discovered by the present inventors and convert it to a phenol derivative or the like.
rium) is a novel microorganism.

【0024】上記実施態様において使用されたマイコバ
クテリウム エスピー NS12523株(Mycobacteri
um sp. NS12523) の菌学的性質を以下に示す。
The Mycobacterium sp. NS12523 strain used in the above-mentioned embodiment (Mycobacteri
The mycological properties of um sp. NS12523) are shown below.

【0025】(a)形態的性質 細胞の形および大きさ: 不規則な形態を有する桿
菌で、大きさが約1μm×3〜6μmである 細胞の多形性の有無: 培養時期によって、細胞の
長さが変化する 運動性の有無: なし 胞子の有無: なし 抗酸性: 陰性〜陽性(培養時期によって変化す
る) (b)培養的性質 肉汁寒天平板培養(30℃): 周縁部が波状で乾
燥した白色のコロニーを形成する。コロニーの大きさ
は、30℃で3日間培養した際、直径約3〜10mmで
ある。 肉汁液体培養: 表面にも生育する。直径0.3〜
1mm程度の細胞集塊を形成する。 肉汁ゼラチン穿刺培養: ゼラチンの液化なし リトマス・ミルク: アルカリ性 (c)生理的性質 グラム染色性: 陽性 硝酸塩の還元: + 脱窒反応: − MRテスト: − VPテスト: − インドールの生成: − 硫化水素の生成(TSI培地): − デンプンの加水分解: + クエン酸の利用:シモンズ(Simmons) の培地: − クリステンセン(Christensen) の培地: + 無機窒素源の利用: + 色素の生成:キングA(King A)培地: − キングB(King B)培地: − SCD寒天培地: − 肉汁寒天培地: − ウレアーゼ:クリステンセン(Christensen) の培地: + オキシダーゼ: − カタラーゼ: + 生育の範囲(SCD培地): 生育可能pHが4.5〜8.9 生育可能温度が14.0〜47.5℃ 酸素に対する態度: 好気性 O−Fテスト(Hugh Leifson法): F型(反応は弱い) (d)下記の糖類からの酸及びガスの生成の有無
(A) Morphological properties Cell shape and size: A bacillus having an irregular morphology and a size of about 1 μm × 3 to 6 μm Presence / absence of polymorphism of cells: Length changes Motility: None Spores: None Anti-acidity: Negative to positive (varies depending on culture time) (b) Culture properties Meat agar plate culture (30 ° C): Wavy and dry peripheral edge To form white colonies. The size of the colony is about 3 to 10 mm in diameter when cultured at 30 ° C. for 3 days. Broth broth: Grows on the surface. Diameter 0.3 ~
A cell aggregate of about 1 mm is formed. Broth gelatin stab culture: No liquefaction of gelatin Litmus milk: Alkaline (c) Physiological properties Gram stainability: Positive Nitrate reduction: + Denitrification reaction: − MR test: − VP test: − Indole formation: − Hydrogen sulfide Production (TSI medium):-Starch hydrolysis: + Utilization of citric acid: Simmons medium: -Christensen medium: + Use of inorganic nitrogen source: + Pigment formation: King A (King) A) medium: -King B medium: -SCD agar medium: -Meat agar medium: -Urease: Christensen medium: + Oxidase: -Catalase: + Growth range (SCD medium): Viable pH 4.5-8.9 Viable temperature 14.0-47.5 ° C Attitude toward oxygen: Aerobic OF test (Hugh Leifson method): F type The reaction is weak) (d) presence or absence of generation of acid and gas from saccharides below

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】(e)その他の特徴的な生理的性質 サリチル酸の分解性: + 安息香酸の分解性: + ペニシリンGの耐性: + ミコール酸に関して、薄層クロマトグラフィーにより既
知の微生物であるマイコバクテリウム ヴァッカエ I
FO14118株(Mycobacterium vaccae IFO14118) と
比較したところ、マイコバクテリウム ヴァッカエ I
FO14118株とミコール酸スポットのRf値と近似
する位置にミコール酸スポットが複数個認められた。
(E) Other characteristic physiological properties Degradability of salicylic acid: + Degradability of benzoic acid: + Resistance of penicillin G: + Mycobacterium, which is a known microorganism by thin-layer chromatography for mycolic acid Vaccae I
When compared with the FO14118 strain (Mycobacterium vaccae IFO14118), Mycobacterium vaccae I
Multiple mycolic acid spots were observed at positions close to the Rf values of the FO14118 strain and mycolic acid spots.

【0028】本菌株について、バージーズ マニュアル
オブ システマティック バクテリオロジー、第二巻
(Bergey´s Manual of Systematic Bacteriology 2nd)
(1986年)を参考にして検索を行った結果、本菌株
はマイコバクテリウム属(Mycobacterium) 微生物のマイ
コバクテリウム スメグマティス(Mycobacterium smegm
atis) に類似する特徴を有していることがわかった。し
かし、タイプカルチャーである、マイコバクテリウム
スメグマティス IFO3082、3153、3154
及び13167株と本菌株を比較したところ、いずれの
タイプカルチャーもメチルエチルケトンを炭素源とする
完全合成培地でほとんど生育しなかった点で、本菌株と
は異なっていた。さらに、いずれのタイプカルチャーも
モノオキシゲナーゼ活性を有しないあるいは活性が非常
に低かった。これらの結果より、本菌株は従来知られる
菌種とは異なる性質を有することから、本菌株をマイコ
バクテリウム エスピー NS12523株(Mycobacte
rium sp. NS12523) (以下、単に「NS12523株」
と称する)と命名した。
About this strain, Vergi's Manual of Systematic Bacteriology, Volume 2
(Bergey´s Manual of Systematic Bacteriology 2nd)
As a result of a search with reference to (1986), this strain was found to be a Mycobacterium smegmatis of the genus Mycobacterium.
It was found to have similar characteristics to atis). However, type culture, mycobacterium
Smegmatis IFO 3082, 3153, 3154
And 13167 strains were compared with this strain, they were different from this strain in that none of the type cultures grew in a completely synthetic medium containing methyl ethyl ketone as a carbon source. Furthermore, none of the type cultures had monooxygenase activity or had very low activity. From these results, since this strain has different properties from the conventionally known strains, this strain was designated as Mycobacterium SP NS12523 (Mycobacte strain).
rium sp. NS12523) (hereinafter, simply “NS12523 strain”)
It is named).

【0029】このNS12523株は、平成7年5月3
0日付で工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託さ
れ、その受託番号はFERM P−14958号であ
る。
This NS12523 strain was produced on May 3, 1995.
It was deposited at the Institute of Biotechnology, Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Science, dated 0, and the deposit number is FERM P-14958.

【0030】本発明において、微生物の培養に使用する
培地は、固体または液体培地のいずれでもよく、また、
使用する菌株が資化しうる炭素源、適量の窒素源、無機
塩及びその他の栄養素を含有する培地であれば、合成培
地または天然培地のいずれでもよい。
In the present invention, the medium used for culturing the microorganism may be either solid or liquid medium, and
Either a synthetic medium or a natural medium may be used as long as it is a medium containing a carbon source that can be assimilated by the strain used, an appropriate amount of nitrogen source, inorganic salts and other nutrients.

【0031】本発明の菌株の培養において使用できる炭
素源としては、本菌株が良好に生育し、モノオキシゲナ
ーゼ活性を発現しうるものであれば特に制限されず、グ
ルコース、プロパン、ブタン、アセトン、メチルエチル
ケトン、2−ブタノール、エタノール、プロパノール、
1−ブタノール、酢酸及びシュークロース等が挙げられ
る。これらのうち、菌株の生育を考慮すると、グルコー
ス、酢酸、アセトン、メチルエチルケトン、エタノー
ル、プロパノール、1−ブタノール及び2−ブタノール
等が炭素源として好ましく使用され、また、モノオキシ
ゲナーゼ活性を高めることを考慮すると、プロパン、ブ
タン、アセトン、メチルエチルケトン及び2−ブタノー
ルなどがモノオキシゲナーゼ活性の誘導基質として好ま
しく使用される。この際、上記炭素源の添加量は、0.
01〜5重量%、好ましくは0.1〜3重量%である。
これらの炭素源は、単独あるいは2種以上の混合物の形
態で使用できる。
The carbon source that can be used in the culture of the strain of the present invention is not particularly limited as long as the strain can grow well and express a monooxygenase activity. Glucose, propane, butane, acetone, methyl ethyl ketone , 2-butanol, ethanol, propanol,
1-butanol, acetic acid, sucrose and the like can be mentioned. Of these, considering the growth of the strain, glucose, acetic acid, acetone, methyl ethyl ketone, ethanol, propanol, 1-butanol, 2-butanol and the like are preferably used as a carbon source, and considering that it enhances monooxygenase activity. , Propane, butane, acetone, methyl ethyl ketone, 2-butanol and the like are preferably used as the inducer of monooxygenase activity. At this time, the amount of the carbon source added was 0.
It is from 0.01 to 5% by weight, preferably from 0.1 to 3% by weight.
These carbon sources can be used alone or in the form of a mixture of two or more.

【0032】本発明の菌株の培養において使用できる窒
素源としては、肉エキス、ペプトン、バクトペプトン、
ポリペプトン、酵母エキス、大豆加水分解物、大豆粉
末、ミルクカゼイン、カザミノ酸、各種アミノ酸及びコ
ーンスティープリカー等の有機窒素化合物、およびアン
モニア、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム及び塩化
アンモニウムなどのアンモニウム塩、硝酸カリウム及び
硝酸ナトリウムなどの硝酸塩、尿素等の無機窒素化合物
等が挙げられる。これらの窒素源も、単独あるいは2種
以上の混合物の形態で使用できる。
Nitrogen sources that can be used in the culture of the strain of the present invention include meat extract, peptone, bactopeptone,
Polypeptone, yeast extract, soybean hydrolyzate, soybean powder, milk casein, casamino acid, various amino acids and organic nitrogen compounds such as corn steep liquor, and ammonium salts such as ammonia, ammonium nitrate, ammonium sulfate and ammonium chloride, potassium nitrate and sodium nitrate, etc. Inorganic nitrogen compounds such as nitrates and urea. These nitrogen sources can also be used alone or in the form of a mixture of two or more.

【0033】本発明において使用できる無機塩として
は、一般的な細菌の培養に用いられるものが使用できる
が、例えば、マグネシウム、マンガン、カルシウム、ナ
トリウム、カリウム、銅、鉄及び亜鉛などのリン酸塩、
塩酸塩、硫酸塩及び酢酸塩等から選ばれた1種または2
種以上を使用することができる。これらのうち、高いモ
ノオキシゲナーゼ活性を得るためには鉄塩を無機塩とし
て比較的高濃度で添加することが好ましく、鉄塩の添加
濃度としては、鉄に換算して、1リットルの培養液中、
0.3〜60mg、好ましくは1〜30mgである。
As the inorganic salt which can be used in the present invention, those commonly used for culturing bacteria can be used. For example, phosphates such as magnesium, manganese, calcium, sodium, potassium, copper, iron and zinc can be used. ,
One or two selected from hydrochloride, sulfate and acetate
More than one species can be used. Of these, in order to obtain a high monooxygenase activity, it is preferable to add an iron salt as an inorganic salt at a relatively high concentration. The addition concentration of the iron salt is equivalent to iron in 1 liter of the culture solution. ,
It is 0.3-60 mg, preferably 1-30 mg.

【0034】ここで、本発明においてNS12523株
を使用する際に好ましく使用できるA培地以外の培地の
一組成例を以下の表3に示し、以下、この培地をB培地
と称する。これらのA培地およびB培地は、これらの培
地に上記したような所定の炭素源を添加して調製した培
地でNS12523株を培養すると、NS12523株
は直径1mm以下の小さい集塊を形成しながら増殖し、
培養液を静置すると速やかに沈降し、容易に菌体のみを
回収できるため、本発明における微生物の培養に好まし
く使用できる。
Here, one composition example of the medium other than the A medium which can be preferably used when the NS12523 strain is used in the present invention is shown in Table 3 below, and this medium is hereinafter referred to as B medium. When the NS12523 strain is cultured in a medium prepared by adding the above-mentioned predetermined carbon source to these A medium and B medium, the NS12523 strain grows while forming small aggregates with a diameter of 1 mm or less. Then
When the culture solution is allowed to stand, it settles rapidly and only the bacterial cells can be easily recovered, and therefore it can be preferably used for culturing the microorganism in the present invention.

【0035】[0035]

【表3】 [Table 3]

【0036】本発明において高いモノオキシゲナーゼ活
性を得るための完全合成培地としてはA培地に誘導基質
としての上記したような炭素源を加えた培地が好ましく
使用され、増殖をさらに促進するための有機態窒素源培
地としてはB培地の組成に上記したような炭素源を加え
た培地が好ましく使用される。
In the present invention, as a completely synthetic medium for obtaining a high monooxygenase activity, a medium obtained by adding the above-mentioned carbon source as an inducing substrate to A medium is preferably used, and an organic state for further promoting growth is used. As the nitrogen source medium, a medium obtained by adding the above carbon source to the composition of B medium is preferably used.

【0037】本発明において、微生物の培養は、上記実
施態様において詳細に記載した培養に限られるものでは
なく、使用する微生物が適切に培養できる公知の培養方
法によって行われる。一般的には、本発明による微生物
の培養は、好気的条件下で行われ、その際の培養条件
は、使用する微生物の種類、培地の組成や培養法によっ
て適宜選択され、使用する菌株が増殖しモノオキシゲナ
ーゼ活性が発現できる条件であれば特に制限されない。
通常は、培養温度が、20〜45℃、好ましくは30〜
40℃であり、また、培養に適当な培地のpHは、4.
5〜9、好ましくは6〜8である。
In the present invention, the culturing of the microorganism is not limited to the culturing described in detail in the above embodiment, and the culturing is carried out by a known culturing method capable of appropriately culturing the microorganism to be used. Generally, the culture of the microorganism according to the present invention is carried out under aerobic conditions, and the culture conditions at that time are appropriately selected depending on the type of the microorganism used, the composition of the medium and the culture method, and the strain used is It is not particularly limited as long as it can grow and express monooxygenase activity.
Usually, the culture temperature is 20 to 45 ° C., preferably 30 to
The temperature of the medium is 40 ° C., and the pH of the medium suitable for culture is 4.
It is 5-9, preferably 6-8.

【0038】また、本発明によると、誘導基質としての
炭素源が培地中で消失するとモノオキシゲナーゼ活性が
低下するため、高いモノオキシゲナーゼ活性を有する菌
体を得るためには、誘導基質としての炭素源が培地中に
残存している段階で微生物の培養を終了させることが重
要である。ただし、単に目的量の菌体を得る場合には、
モノオキシゲナーゼ活性の低下に関係なく、定常期に達
するまで菌体の増殖を継続してもよい。このため、上記
実施態様において示したように、一定量の菌体を得るた
めの培養段階及びこのような培養段階で得られた菌体に
誘導基質を添加して短時間培養を行うことによってモノ
オキシゲナーゼ活性の高い菌体を得ることを目的とした
培養段階に分けて、微生物の培養を行うことが好ましい
が、前述したような2段階からなる培養を行わずに、誘
導基質濃度を一定に制御することができる培養装置を用
いて菌体の増殖とモノオキシゲナーゼ活性の発現の両方
を一段階で行い、活性菌体を得てもよい。
Further, according to the present invention, when the carbon source as the inducing substrate disappears in the medium, the monooxygenase activity is reduced. Therefore, in order to obtain cells having high monooxygenase activity, the carbon source as the inducing substrate is obtained. It is important to finish the culture of the microorganism at the stage when the bacterium remains in the medium. However, if you simply want to obtain the desired amount of cells,
Regardless of the decrease in monooxygenase activity, cell growth may be continued until the stationary phase is reached. For this reason, as shown in the above-described embodiment, the culture step for obtaining a certain amount of cells and the inducing substrate added to the cells obtained in such a culture step to carry out short-time culture It is preferable to carry out the culturing of the microorganism by dividing it into culture steps for the purpose of obtaining cells having high oxygenase activity. However, the inducing substrate concentration is controlled to be constant without carrying out the two-step culture as described above. Both the growth of the bacterial cells and the expression of the monooxygenase activity may be carried out in one step using a culturing apparatus capable of carrying out the above-mentioned procedure to obtain the active bacterial cells.

【0039】培養時間は、使用する微生物の種類、培養
温度及びpHや菌体の初期濃度等の培養条件および培養
方法によって異なるが、例えば、一定量の菌体を得るた
めの培養段階では、NS12523株を一白金耳、1重
量%のメチルエチルケトンを炭素源として加えたA培地
5mlに接種し30℃で3日間培養して種培養液を調製
し、この種培養液を上記と同様の培地100mlを入れ
た500ml容の坂口フラスコに接種し、30℃で振盪
培養(140rpm)を行った場合、2〜5日である。
また、活性菌体を得るための培養段階では、上述の培養
段階で得たモノオキシゲナーゼ活性が十分高くない菌体
を誘導基質としてメチルエチルケトンを1重量%添加し
た新鮮なA培地100mlを入れた500ml容の坂口
フラスコに接種して30℃で振盪培養(140rpm)
を行った場合、6〜72時間である。このような方法に
よって、目的とする酸化反応に供試できるモノオキシゲ
ナーゼ活性を有する菌体を調製することができる。
The culturing time varies depending on the type of microorganism used, culturing temperature and pH, culturing conditions such as pH and initial concentration of microbial cells, and culturing method. For example, in the culturing step for obtaining a certain amount of microbial cells, NS12523 is used. The strain was inoculated into 5 ml of A medium containing 1 platinum loop and 1% by weight of methyl ethyl ketone as a carbon source and cultured at 30 ° C. for 3 days to prepare a seed culture solution, and this seed culture solution was added to 100 ml of the same medium as above. It is 2 to 5 days when inoculated into a 500 ml Sakaguchi flask put in and shake culture (140 rpm) at 30 ° C.
In addition, in the culture stage for obtaining the active cells, 500 ml volume containing 100 ml of fresh A medium containing 1% by weight of methyl ethyl ketone as the inducing substrate was obtained from the above-mentioned culture step, in which the monooxygenase activity was not sufficiently high. Sakaguchi flask and shake culture (140rpm) at 30 ℃
When it is carried out, it is 6 to 72 hours. By such a method, it is possible to prepare cells having a monooxygenase activity that can be subjected to the desired oxidation reaction.

【0040】このようにして得られた活性菌体を用い
て、所望の物質変換反応を行うことができる。
The active substance thus obtained can be used to carry out a desired substance conversion reaction.

【0041】さらに、上記実施態様では、モノオキシゲ
ナーゼ活性の安定化を目的としてタンパク質合成阻害剤
が使用されたが、タンパク質合成阻害剤の代わりにプロ
テアーゼ活性阻害剤を添加してもよい。この際、使用で
きるプロテアーゼ活性阻害剤としては、誘導、合成され
たプロテアーゼ活性を阻害するものであれば特に制限さ
れないが、セリンプロテアーゼおよび/またはシステイ
ンプロテアーゼ活性を阻害する化合物であることが好ま
しい。本発明において使用されるプロテアーゼ活性阻害
剤としては、クロロメチルケトン、ジイソプロピルフル
オロリン酸、フェニルメチルスルフォニルフルオライ
ド、4−トルオルスルフォニルフルオライド、L−1−
トシルアミド−2−フェニル(エチル)クロロメチルケ
トン、N−p−トシル−L−リジンクロロメチルケトン
及びペプチドアルデヒド等のセリンプロテアーゼ阻害剤
およびL−トランス−エポシキスクシニル−ロイシルア
ミド(4−グアニド)ブタン、ペプチドアルデヒド及び
ペプチジルジアゾメチルケトン等のシステインプロテア
ーゼ阻害剤が挙げられ、これらのうち、特にフェニルメ
チルスルフォニルフルオライドが好ましく用いられる。
さらに、上記プロテアーゼ活性阻害剤の添加濃度は、反
応液1リットルに対して、通常、0.1〜100μM、
好ましくは0.5〜50μM、より好ましくは1〜25
μMである。
Further, in the above embodiment, the protein synthesis inhibitor was used for the purpose of stabilizing the monooxygenase activity, but a protease activity inhibitor may be added instead of the protein synthesis inhibitor. At this time, the protease activity inhibitor that can be used is not particularly limited as long as it inhibits the induced or synthesized protease activity, but a compound that inhibits serine protease and / or cysteine protease activity is preferable. Examples of the protease activity inhibitor used in the present invention include chloromethyl ketone, diisopropylfluorophosphoric acid, phenylmethylsulfonylfluoride, 4-toluolsulfonylfluoride, L-1-
Tosylamide-2-phenyl (ethyl) chloromethylketone, N-p-tosyl-L-lysine chloromethylketone and serine protease inhibitors such as peptide aldehydes and L-trans-epoxysuccinyl-leucylamide (4-guanide) butane, peptides Examples include cysteine protease inhibitors such as aldehydes and peptidyl diazomethyl ketones, and of these, phenylmethylsulfonyl fluoride is particularly preferably used.
Furthermore, the concentration of the protease activity inhibitor added is usually 0.1 to 100 μM per 1 liter of the reaction solution,
Preferably 0.5 to 50 μM, more preferably 1 to 25
μM.

【0042】さらに、本発明によるモノオキシゲナーゼ
活性の安定化を目的として、上記タンパク質合成阻害剤
およびプロテアーゼ活性阻害剤を組み合わせたものを添
加することも可能である。この場合のタンパク質合成阻
害剤及びプロテアーゼ活性阻害剤の種類及び添加は、上
記した種類及び範囲がそれぞれ使用される。また、タン
パク質合成阻害剤及びプロテアーゼ活性阻害剤添加は、
上記範囲内の濃度の任意の割合で行われるが、具体的に
は、タンパク質合成阻害剤及びプロテアーゼ活性阻害剤
の添加の割合は、重量比で、0.1:1〜1:0.1で
ある。
Further, for the purpose of stabilizing the monooxygenase activity according to the present invention, a combination of the above protein synthesis inhibitor and protease activity inhibitor may be added. In this case, the types and ranges of the protein synthesis inhibitor and the protease activity inhibitor used are the types and ranges described above, respectively. In addition, addition of protein synthesis inhibitor and protease activity inhibitor,
It is carried out at any ratio of the concentration within the above range. Specifically, the ratio of the protein synthesis inhibitor and the protease activity inhibitor added is 0.1: 1 to 1: 0.1 by weight. is there.

【0043】[0043]

【実施例】以下、実施例を参照しながら本発明をさらに
具体的に説明する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples.

【0044】実施例1〜4、比較例1 肉汁寒天培地(ディフコ(Difco) 社製)に生育させたマ
イコバクテリウム エスピー NS12523株(Mycob
acterium sp. NS12523) を一白金耳、炭素源としてメチ
ルエチルケトンを1重量%添加したA培地5mlを入れ
た試験管に接種し、30℃で3日間培養することによっ
て、種培養液を調製した。次いで、この種培養液を上記
と同様の組成の培地100mlを入れた500ml容の
坂口フラスコに接種し、さらに30℃で3日間培養し、
培養液を調製した。このようにして得た培養液から遠心
分離(6,000×g、5分)によって菌体を回収し、
菌体を前記と同様の組成の新鮮な培地100mlを入れ
た500ml容の坂口フラスコに接種して30℃でさら
に24時間培養して、モノオキシゲナーゼ活性の高い活
性菌体を調製した。このようにして得られた培養液を遠
心分離(6,000×g、5分)することによって培養
液から活性菌体のみを回収し、菌体をリン酸緩衝液中に
菌体濃度が5g湿重量/100mlになるように懸濁し
た。
Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 Mycobacterium SP NS12523 strain (Mycob) grown on a broth agar medium (manufactured by Difco)
Acterium sp. NS12523) was inoculated into a test tube containing one platinum loop and 5 ml of A medium containing 1% by weight of methylethylketone as a carbon source, and cultured at 30 ° C for 3 days to prepare a seed culture solution. Then, this seed culture was inoculated into a 500 ml Sakaguchi flask containing 100 ml of a medium having the same composition as above, and further cultured at 30 ° C. for 3 days,
A culture solution was prepared. The cells were collected from the thus obtained culture solution by centrifugation (6,000 × g, 5 minutes),
The cells were inoculated into a 500 ml Sakaguchi flask containing 100 ml of a fresh medium having the same composition as described above, and the cells were further cultured at 30 ° C. for 24 hours to prepare active cells having high monooxygenase activity. By centrifuging the culture solution thus obtained (6,000 × g, 5 minutes), only the active cells were recovered from the culture solution, and the cells were added to the phosphate buffer at a concentration of 5 g. The suspension was wet weight / 100 ml.

【0045】この菌体懸濁液10mlを100ml容の
フラスコ5本にそれぞれ分注し、うち4本のフラスコに
はタンパク質合成阻害剤および/またはプロテアーゼ活
性阻害剤として、それぞれ、150μMクロラムフェニ
コール(図1において黒菱形)(実施例1)、150μ
Mクロラムフェニコール+0.5μMフェニルメチルス
ルフォニルフルオライド(図1において黒三角)(実施
例2)、150μMクロラムフェニコール+5μMフェ
ニルメチルスルフォニルフルオライド(図1において白
四角)(実施例3)および5μMフェニルメチルスルフ
ォニルフルオライド(図1において白菱形)(実施例
4)を添加した。なお、比較対照として残りのフラスコ
には阻害剤を添加しなかった(図1において黒四角)
(比較例1)。阻害剤をそれぞれ所定の濃度で添加した
後、基質としてフェノール、エネルギー源としてグルコ
ースをそれぞれ1,000ppmになるように添加し、
30℃で40時間往復振盪(60rpm)することによ
って酸化反応を行った。所定時間経過した後、各フラス
コから反応液をサンプリングし、高速液体クロマトグラ
フィー(HPLC)分析によって生成したハイドロキノ
ンの濃度を測定した。結果を図1に示す。
10 ml of this cell suspension was dispensed into 5 flasks each having a volume of 100 ml, and 4 flasks out of which were used as protein synthesis inhibitors and / or protease activity inhibitors, respectively, each containing 150 μM chloramphenicol. (Black rhombus in FIG. 1) (Example 1), 150 μm
M chloramphenicol + 0.5 μM phenylmethylsulfonyl fluoride (black triangle in FIG. 1) (Example 2), 150 μM chloramphenicol + 5 μM phenylmethylsulfonyl fluoride (white square in FIG. 1) (Example 3) and 5 μM phenylmethylsulfonyl fluoride (white diamond in FIG. 1) (Example 4) was added. As a comparative control, no inhibitor was added to the remaining flasks (black squares in FIG. 1).
(Comparative Example 1). After adding each inhibitor at a predetermined concentration, add phenol as a substrate and glucose as an energy source to 1,000 ppm,
The oxidation reaction was carried out by shaking back and forth (60 rpm) at 30 ° C. for 40 hours. After a lapse of a predetermined time, the reaction solution was sampled from each flask and the concentration of hydroquinone produced was measured by high performance liquid chromatography (HPLC) analysis. The results are shown in FIG.

【0046】図1より、タンパク質合成阻害剤および/
またはプロテアーゼ活性阻害剤を添加したことにより得
られるハイドロキノンの生成量は、無添加で反応を行っ
た際の生成量に比べて上昇していることが示される。ま
た、タンパク質合成阻害剤および/またはプロテアーゼ
活性阻害剤を添加した系ではハイドロキノンの生成量が
40時間まで増加していることからモノオキシゲナーゼ
活性は反応開始後40時間までは少なくとも維持されて
いるのに対して、無添加の系ではハイドロキノンの生産
が18時間でほぼ停止してしまっていることから、タン
パク質合成阻害剤および/またはプロテアーゼ活性阻害
剤を添加したことにより反応継続時間は延長されること
も明かに示される。
From FIG. 1, protein synthesis inhibitors and / or
Alternatively, it is shown that the production amount of hydroquinone obtained by adding the protease activity inhibitor is higher than the production amount when the reaction is performed without addition. In addition, since the production amount of hydroquinone increased up to 40 hours in the system to which the protein synthesis inhibitor and / or the protease activity inhibitor was added, the monooxygenase activity was maintained at least until 40 hours after the start of the reaction. On the other hand, since the production of hydroquinone almost stopped in 18 hours in the system without addition, the reaction duration may be extended by adding the protein synthesis inhibitor and / or the protease activity inhibitor. Clearly shown.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上述べたように、本発明のモノオキシ
ゲナーゼ活性の安定化方法は、モノオキシゲナーゼ活性
を有する微生物を利用した芳香族化合物の酸化反応系に
タンパク質合成阻害剤、プロテアーゼ活性阻害剤および
それらの混合物からなる群より選ばれた少なくとも一種
を添加することを特徴とするものである。したがって、
本発明の方法を用いることによって、モノオキシゲナー
ゼ活性を有する微生物を用いた物質変換反応において、
モノオキシゲナーゼ活性の安定性を損なわせる原因の一
つであるプロテアーゼの影響を除外し、モノオキシゲナ
ーゼ活性の経時的な低下を効率よくしかも簡便に抑制で
き、モノオキシゲナーゼによる物質変換反応継続時間を
顕著に延長できるものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the method for stabilizing monooxygenase activity of the present invention comprises a protein synthesis inhibitor, a protease activity inhibitor and a protease activity inhibitor in an aromatic compound oxidation reaction system utilizing a microorganism having monooxygenase activity. It is characterized in that at least one selected from the group consisting of these mixtures is added. Therefore,
By using the method of the present invention, in a substance conversion reaction using a microorganism having monooxygenase activity,
Eliminating the influence of protease, which is one of the causes of impairing the stability of monooxygenase activity, it is possible to efficiently and simply suppress the decrease in monooxygenase activity over time, and to significantly increase the duration of substance conversion reaction by monooxygenase. It can be extended.

【0048】また、本発明のモノオキシゲナーゼ活性の
安定化方法は、タンパク質合成阻害剤、プロテアーゼ活
性阻害剤およびそれらの混合物からなる群より選ばれた
少なくとも一種を添加することによって簡便に行われる
方法である。
The method for stabilizing the monooxygenase activity of the present invention is a method that is conveniently carried out by adding at least one selected from the group consisting of protein synthesis inhibitors, protease activity inhibitors and mixtures thereof. is there.

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

【図1】 本発明によるモノオキシゲナーゼを用いた酸
化反応における反応時間に対するハイドロキノンの生成
量の関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the reaction time and the production amount of hydroquinone in the oxidation reaction using the monooxygenase according to the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 (C12N 1/38 C12R 1:32) (72)発明者 阪野 公一 茨城県つくば市観音台1丁目25番地12 株 式会社日本触媒内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI technical display location (C12N 1/38 C12R 1:32) (72) Inventor Koichi Sakano Kannondai, Tsukuba, Ibaraki 1-chome, 25-share, 12-share company, Nippon Shokubai

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モノオキシゲナーゼ活性を有する微生物
を利用した芳香族化合物の酸化反応系にタンパク質合成
阻害剤及びプロテアーゼ活性阻害剤からなる群より選ば
れた少なくとも一種を添加することを特徴とする、モノ
オキシゲナーゼ活性の安定化方法。
1. At least one selected from the group consisting of a protein synthesis inhibitor and a protease activity inhibitor is added to an aromatic compound oxidation reaction system utilizing a microorganism having a monooxygenase activity. A method for stabilizing oxygenase activity.
【請求項2】 該タンパク質合成阻害剤が抗生物質であ
る、請求項1に記載のモノオキシゲナーゼ活性の安定化
方法。
2. The method for stabilizing monooxygenase activity according to claim 1, wherein the protein synthesis inhibitor is an antibiotic.
【請求項3】 該タンパク質合成阻害剤がクロラムフェ
ニコールまたはその誘導体である、請求項2に記載のモ
ノオキシゲナーゼ活性の安定化方法。
3. The method for stabilizing monooxygenase activity according to claim 2, wherein the protein synthesis inhibitor is chloramphenicol or a derivative thereof.
【請求項4】 該プロテアーゼ活性阻害剤がセリンプロ
テアーゼ活性を阻害する効果を有する化合物、システイ
ンプロテアーゼ活性を阻害する効果を有する化合物およ
びそれらの混合物からなる群より選ばれた少なくとも一
種である、請求項1から3のいずれかに記載のモノオキ
シゲナーゼ活性の安定化方法。
4. The protease activity inhibitor is at least one selected from the group consisting of a compound having an effect of inhibiting serine protease activity, a compound having an effect of inhibiting cysteine protease activity, and a mixture thereof. 4. The method for stabilizing monooxygenase activity according to any one of 1 to 3.
【請求項5】 該プロテアーゼ活性阻害剤がフェニルメ
チルスルフォニルフルオライドである、請求項4に記載
のモノオキシゲナーゼ活性の安定化方法。
5. The method for stabilizing monooxygenase activity according to claim 4, wherein the protease activity inhibitor is phenylmethylsulfonyl fluoride.
【請求項6】 モノオキシゲナーゼ活性を有する微生物
がマイコバクテリウム(Mycobacterium) 属に属する微生
物である、請求項1から5のいずれかに記載のモノオキ
シゲナーゼ活性の安定化方法。
6. The method for stabilizing monooxygenase activity according to claim 1, wherein the microorganism having monooxygenase activity is a microorganism belonging to the genus Mycobacterium.
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