JPS62220194A - L−含硫アミノ酸の製造方法 - Google Patents

L−含硫アミノ酸の製造方法

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JPS62220194A
JPS62220194A JP5956886A JP5956886A JPS62220194A JP S62220194 A JPS62220194 A JP S62220194A JP 5956886 A JP5956886 A JP 5956886A JP 5956886 A JP5956886 A JP 5956886A JP S62220194 A JPS62220194 A JP S62220194A
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cystine
tryptophan synthase
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sulfide
cysteine
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石渡 健一
Takeshi Nakamura
武史 中村
Masami Uemura
植村 昌美
Masao Shimada
嶋田 正雄
Nobuyoshi Makiguchi
牧口 信義
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、トリプトファンシンターゼの存在下にβ−置
換−L−アラニンを金属硫化物、金属水硫化物、金属多
硫化物、硫化アンモニウム、水硫化アンモニウムまたは
多硫化アンモニウムと反応させ、L−システィンおよび
/またはL−シスチンを製造する方法に間する。
L−システィンおよびL−シスチンは、輸液の成分など
の医薬用途のほか、化粧品用、食品添加剤などとして広
く使用されている。
(従来の技術) 従来、L−システィンおよびL−シスチンの代表的製法
としては、(1)毛髪などの 天然物から抽出する方法
、(2)化学合成法(たとえば、特開昭57−2003
56)、(3)DL−2−7ミノチアゾリンー4−カル
ボン瀦からi1素的に合成する方法(特公昭54−22
72)、(4)β−萱換アラニンをシステインデスルフ
ヒドラーゼの存在下、金属硫化物または金属水硫化物と
反応させる方法(特公昭57−21311)などが知ら
れているが、工業的な製法としては必ずしも有利な方法
とは思われない。
(発明が解決しようとする問題点) このような状況のもとで、本発明者らは、安価なL−シ
ステインおよび/またはL−シスチンの新しい製造法に
関して研究を重ねた結果、トリプトファンシンターゼの
存在下にβ−置換−L−アラニンを、金属硫化物、金属
水硫化物、金属多硫化物、硫化アンモニウム、水硫化ア
ンモニウムまたは多硫化アンモニウムと反応させること
により、L−システィンおよび/またはL−シスチンが
、生成することを見出し、この知見に基ずいて本発明を
完成した。
(問題を解決するための手段) トリプトファンシンターゼは、微生物、高等植物などに
広く存在していることが知られており(例えば、  B
acteriolo3ical Reviews、 V
ol、39゜No、2.p、87120 (1975)
) 、本発明においても酵素源は特に限定されないが、
通常は微生物起源のものが用いられる。トリプトファン
シンターゼを生産する菌株としては、たとえば、エシェ
リヒア・コリ(Escherichia coli) 
i’1T−10232(FERM BP−19)、エシ
ェリヒア・コリMT−10242(FERM BP−2
0)、ノイロスポラΦクラッサ(Neurospora
 crassa)ATCC−14692、サツカロミセ
ス・セレビシェ(Saccharomyces cer
evisiae) ATCC−26787などがある。
  エシェリヒア・コリの培養面体からの上りブトファ
ンシンターゼの抽出法については、The Journ
a! of Biological Chemistr
y、Vol、249゜NO,24,p、7756−77
63 (1974年)、ノイロスポラ・クラッサの培l
I面体からの抽出法については、同Vo1.250.N
o、8.1)、2941−2946 (1975年)、
サツカロミセス・セレビシェの培!IM体からの抽出法
については、European Journal of
 Biochemistry、Vol。
102、p、159−165 (1979年)に記載さ
れ知られている。
しかし、本発明に使用されるトリプトファンシンターゼ
は、必ずしも抽出された純粋な物である必要はない、す
なわち、トリプトファンシンターゼ生産面の培養物、培
養物から遠心分離などの方法によって採取した生菌体、
その乾燥面体あるいは面体を冴砕、自己消化、超音波処
理などをすることによって得られる面体処理物、更には
、これらの面体よりの抽出物並びに該抽出物より得られ
る酵素の粗製物であっても利用できる。もちろん・これ
らの固定化物でもよい。
トリプトファンシンターゼ生産面を培養するための培地
としては、炭素源、窒素源、無機物および必要に応じて
少量の微量栄養素を含むものであれば、合成培地または
天然培地の何れも使用可能である。培地へ微量のトリプ
トファンまたはインドールを添加することが有効なこと
もある。また、培地へ微量のインドールアクリル酸を添
加することによりトリプトファンシンターゼ生産量が高
まることもある。
培養は、振盪培養あるいは通気撹拌培養などの好気的条
件下で行う。培養温度は20−40℃、通常は25−3
7℃の範囲である。培養液のpHは5−8である。
トリプトファンシンターゼは、インドール−3−グリセ
ロ燐酸とL−セリンからL−)リブトファンを合成する
反応の他に種々の反応を触媒する多機能酵素であること
は良く知られている。(例えば、  Advances
 in Enzymology and Re1ate
dAreas 6f Mo1ecular Biolo
gy、Vol、49.p、(27−185(1979)
)  L/かじながら、トリプトファンシンターゼによ
る本発明の反応は、本発明者らが初めて見出したもので
ある。
反応基質であるβ−置換−L−アラニンとしては、例え
ばβ−クロロ−し−アラニン、β−ブロモ−し−アラニ
ンなとのβ−ハロゲノ−L−アラニン、 0−メチル−
L−セリン、0−エチル−L−セリンなとの0−アルキ
ル−し−セリン、S−メチル−L−システィン、S−エ
チル−L−システィンなとのS−アルキル−L−システ
ィン、0−アセチル−し−セリン、0−ベンジル−し−
セリン、S−ベンジル−し−システィンし一セリン 0
−サルフェート、L−セリンなどを用いることができる
。
もう一方の基質である硫化物、水硫化物などとしては、
例えば硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化リチウムな
どの金属硫化物、水硫化ナトリウム、水硫化カリウム、
水硫化リチウムなどの金属水硫化物、多硫化ナトリウム
、多硫化カリウムなどの金属多硫化物、硫化アンモニウ
ム、水硫化アンモニウム、多硫化アンモニウムなどを用
いることができる。また、これらの硫化物、水硫化物な
どは反応液中において金属水酸化物または水酸化アンモ
ニウムと硫化水素より生成したものでもよい。
本発明においては、トリプトファンシンターゼの存在下
、通常pH6−10の水性媒質中で、β−置換−L−ア
ラニンと硫化物、水硫化物または多硫化物とを反応させ
る。反応温度は20−60℃が適当である。 反応時間
は、酵素力価、基質濃度、その他の条件により異なるが
、回分反応では通常1−100時間である。反応は、静
置またはゆるやかな撹拌下に行われる。基質であるβ−
置換−L−アラニンと硫化物、水硫化物または多硫化物
の濃度は特に制限はないが、通常は0.1−30重量%
程度である。基質は反応開始時に全量を反応液に添加し
ても良いし、反応の進行にともない分割添加することも
可能である0反応液中には硫化物、水硫化物または多硫
化物がβ−置換−L−アラニンに対して当モル以上存在
することが望ましい。反応に際しては、基質の他に補酵
素であるピリドキサール酸を微量添加することが望まし
い。
このようにして反応を行うと、反応液中にはL−システ
ィンが生成するが、L−システィンは酸化されてL−シ
スチンに変化しやすいので、反応の進行とともに反応液
中には通常、L−システィンとL−シスチンが共存し、
徐々にL−シスチンの量が増大する。しかしながら、反
応条件を制御することによりL−システィンとL−シス
チンの濃度比を変えることも可能である。
反応液からL−システィンまたはL−シスチンを採取す
るには通常の方法を用いることができる。
例えば、反応終了後反応液に通気して大部分のL−シス
ティンをL−シスチンに酸化すれば、L−シスチンは水
にjl溶なので容易に単離できる。またこのようにして
得られたし一シスチンを電解還元すればL−システィン
を得ることができる。
L−システィンとL−シスチンの定量は、液体クロマト
グラフィーで行った。生成したシスティンとシスチンが
L一体であることは、光学異性体分離用カラムを用いた
液体クロマトグラフィーにより確認した。
(実施例) 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例1 肉エキス1%、ペプトン0.5%、酵母エキス0.1%
、KH2PO40,2%、pH7,0ノ液体培地にエシ
ェリヒア争コリMT−10242(FERM BP−2
0)を接種し、30℃にて20時間振盪培養した。培養
終了後、遠心分離して面体を集め、0.Adachiら
の方法(The Journal of Biolog
ical Chemistry。
Vol、 249.NO,24,p、7756−776
3 (1974年乃に従って精製操作を行い、比活性が
9.2単位/ Hgの力価のトリプトファンシンターゼ
を取得し、この酵素を用いて以下の反応を行った。  
トリプトファンシンターゼの活性は、C,Yanofs
kyらの方法 (Methods in Enzymo
logy、Vol、5.p、801−807(1962
))により測定し、pH7,8,37℃において1 μ
mol /n+inのトリプトファンをL−セリンとイ
ンドールから合成する酵素量を1単位とした。
L−セリン50mM、第1表に示した硫化物、水硫化物
または多硫化’Ill 100mM、ピリドキサール燐
酸0.1mMを含みlN−HClにより pH8,5に
調整した反応液101にトリプトファンシンターゼを0
.5mg添加し、35℃で10時間ゆるやかに振盪した
。
生成したL−システインおよびL−シスチンの濃度と両
方の和のL−セリンに対する収率を第1表に示した。
第1表 硫化物等の種類  L−システィン  し−シスチン 
 文lリシ収率(mM)     (mM)     
 (Mol:)硫化ナトリウム  18  6.5  
 62水硫化ナトリウム 16  5    52硫化
カリウム   11  3.5   36硫化アンモニ
ウム  8   L、S    22水硫化アンモニウ
ム 6 2   2〇三硫化アンモニウム 6  1.
5   18二硫化ナトリウム 11  3    3
4実施例2 ノイロスポラ・クラツサ ATCC−14692を用い
、讐、H、Matchettらの方法 (The Jo
urnal ofBiological Chen+1
stry、 Vol、250. No、8. p、29
41−29qa (1975年))に従い、培養および
酵素Ilt製を行い、比活性が1.3凰位/mgの力価
めトリプトファンシンターゼを取得し、この酵素液を用
いて以下の反応を行った。
L−セリン50mM、水硫化ナトリウム100mM、ピ
リドキサール燐1!I O,1mM、およびトリプトフ
ァンシンターゼ1.3j1位を含むpH8,5の反応液
101を、35℃で10時間ゆるやかに振盪した0反応
液中には、12mMのL−システインと4mMのし一シ
スチンが生成した。
実施例3 ペプトン1%、酵母エキス0.5%、グルコース2%、
インドールアクリル酸0.01%、pH6,0の液体培
地にサツカロミセス・セレビシェ ATCC−2678
7を接種し、30℃にて20時間振盪培養した。
培養終了後、遠心分離して菌体を集め、M、Dettv
ilerらの方法(European Journal
 ofBiochemistry、Vol、102.p
、159−165 (1979年))に従い酵素精製を
行い、比活性が1.2単位/mgO力価のトリプトファ
ンシンターゼを取得し、この酵素液を用いて以下の反応
を行った。
L−セリン50mM、水硫化ナトリウム100mM、゛
  ピリドキサール燐Ig!0.1mM、およびトリプ
トファンシンターゼ1.2j1位を含むpH8,5の反
応液101を、35℃で10時間ゆるやかにget、、
たΦ反応液中には、11mMのL−システインと311
IMのし一シスチンが生成した。
実施例4 肉エキス 1%、ペプトン0.5%、酵母エキス0.1
%、KH2PO40,2%、p)17.0の液体培地に
エシェリヒア・コリMT−10242(FERM BP
−20)を接種し、30℃にて20時間振盪培養した。
培a終了後、遠心分離して面体を集め、これをトリプト
ファンシンターゼの酵素源として用いた。この湿菌体1
呂当たりのトリプトファンシンターゼ活性は、120単
位であった。
L−セリン200mM、 @化ナトリウム300mM、
ピリF キサ−A’) ンHO,In+M、湿菌体58
を含ムpH8,5(ICICm ヨt) l!I!i)
 (D反応W1100+wlヲ、35℃で24時間振盪
した0反応終了後、ジチオスレイトールにより反応液中
のし一シスチンをL−システィンに還元してから、L−
システィンの生成量を測定したところ、98mMであっ
た。
実施例5 実施例1で取得したトリプトファンシンターゼを用いて
以下の反応を行った。
第2表に示したβ−置換−L−アラニン300mM、水
硫化ナトリウム600mM、ピリドキサール燐酸1mM
を含む48h+M )リスアミノメタン−HC11i衝
液(p)18.5) 100m1にトリプトファンシン
ターゼを500単位添加し、35℃で1時間ゆるやかに
振盪した0反応終了後、ジチオスレイトールにより反応
液中のし一シスチンをL−システィンに還元してから、
L−システィンの生成量を測定した。結果を第2表に示
した。
第2表 β−置換−L−アラニン  し−システィン(mM)β
−クロロ−し−アラニン     820−メチル−L
−セリン     1160−アセチル−し−セリン 
    950−ベンジル−し−セリン     24
S−メチル−し−システィン    27S−エチル−
L−システィン    18S−ベンジル−し−システ
ィン    5L−セリン 0−サルフェート   3
7L−セリン           123実施例6 肉エキス1%、ペプトン0.5%、計母エキス0.1%
、KH2PO40,2%、pH7,0(D液体培地Cエ
シェリヒア・コリMT−10232(FERM BP−
19)を接種し、30℃にて20時間振盪培養した。培
養終了後、遠心分離して面体を集め、−20℃にて凍結
保存したものをトリプトファンシンターゼの酵素源とし
て用いた。この湿菌体1g当たりのトリプトファンシン
ターゼ活性は、89単位であフた。
L−セリン200mM、硫化ナトリウム300mM、ピ
リドキサールリン1!!0.llIIMおよび湿菌体5
8を含む100mM )リスアミノメタン−HCIII
衝液(p)I8.5) loomlを、35℃で10時
間ゆるやかに振盪した0反応終了後、ジチオスレイトー
ルにより反応液中のし一シスチンをL−システィンに還
元してから、し−システィンの生成量を測定したところ
114mMであった。
実施例7 実施例6で取得した湿菌体を用いて以下の反応を行った
。
L−セリン200mM (2,1g) 、水硫化ナトリ
ウム1000n+M、ピリドキサールリン酸0.1+a
M、湿菌体5gを含むpH8,0の反応液1001を、
35℃で10時間ゆるやかに撹拌した0反応開始後、2
時間目と5時間目にL−セリンを2.1gずつ反応液に
添加した0反応中は、6規定のリン酸を添加することに
より反応液のpHを8.0に維持した0反応終了後の反
応液中には、4.3gのL−システインと1.1gのし
一シスチンが蓄積していた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 トリプトファンシンターゼの存在下に一般式[ I ]で
    表されるβ−置換−L−アラニンを、金属硫化物、金属
    水硫化物、金属多硫化物、硫化アンモニウム、水硫化ア
    ンモニウムまたは多硫化アンモニウムと反応させること
    を特徴とするL−システインおよび/またはL−シスチ
    ンの製造法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 一般式[ I ] (但し、Xはハロゲン原子、−OR基または−SR基を
    示す。(Rは水素原子、アルキル基、アセチル基、ベン
    ジル基またはスルホン酸基を示す。))
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117230050A (zh) * 2023-11-10 2023-12-15 北京量维生物科技研究院有限公司 色氨酸合酶及其突变体在生产半胱氨酸和胱氨酸中的应用

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CN117230050A (zh) * 2023-11-10 2023-12-15 北京量维生物科技研究院有限公司 色氨酸合酶及其突变体在生产半胱氨酸和胱氨酸中的应用
CN117230050B (zh) * 2023-11-10 2024-01-26 北京量维生物科技研究院有限公司 色氨酸合酶及其突变体在生产半胱氨酸和胱氨酸中的应用

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