JPS62220195A - L−含硫アミノ酸の製造法 - Google Patents

L−含硫アミノ酸の製造法

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JPS62220195A
JPS62220195A JP5956986A JP5956986A JPS62220195A JP S62220195 A JPS62220195 A JP S62220195A JP 5956986 A JP5956986 A JP 5956986A JP 5956986 A JP5956986 A JP 5956986A JP S62220195 A JPS62220195 A JP S62220195A
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cystine
tryptophan synthase
cysteine
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hydrogen sulfide
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Kenichi Ishiwatari
石渡 健一
Takeshi Nakamura
武史 中村
Masao Shimada
嶋田 正雄
Masami Uemura
植村 昌美
Nobuyoshi Makiguchi
牧口 信義
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

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−アラニンを硫化水素と水性媒体中で反応させ、
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、持間昭57−2003
56)、(3)DL−2−アミノチアゾリン−4−カル
ボン酸から酵素的に合成する方法(特公昭54−227
2)、(4)β−置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て、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
間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、硫化水素と水性媒
体中で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、 Ba
cterioiogical Reviews、 Vo
l、39+No、2.p、87−120 (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) 
MT−10232(FERM BP−19)、エシェリ
ヒア・コリl’1T−10242(FERM BP−2
0)、ノイロスポラ0クラツサ(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トリプトファ
ンシンターゼの抽出法については、The Journ
al of Bioio3ical Chemistr
y、Vol、249゜NO,24,p、7756−77
63 (1974年)、ノイロスポラ・クラッサの培養
菌体からの抽出法については、同Vo1.250.No
、8.p、2941−2946 (1975年)、サツ
カロミセス・セレビシェの培!!菌体からの抽出法につ
いては、εuropean 、Journal of 
Biochemistry、Vol。
102、ρ、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菌の培養物、培
養物から遠心分離などの方法によって採取した主面体、
その乾燥菌体あるいは面体を磨砕、自己消化、超音波処
理などをすることによって得られる国体処理物、更には
、これらの国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菌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y&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23−3
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7ンを合成する
反応の池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、   Advance
s in Enzymology and Re1at
edAreas of Mo1ecular Bio1
o3y、Vol、49.p、127−185(1979
))  シかしながら、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−L−アラニ
ンなどの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O−アル
キル−し−セリン、S−メチル−L−システィン、S−
エチル−L−システィンなどのS−アルキル−L−シス
ティン、0−7セチルーし一セリン、0−ベンジル−し
−七リン、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。
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pH5−toの水性媒質中で、β−置換−L−ア
ラニンと硫化水素とを反応させる。反応温度は20−6
0℃が適当である。 反応時間は、酵素力価、基質濃度
、その池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
硫化水素の濃度は特に制限はない。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。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該を微量添加する
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
インが生成するが、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−シスチンの員が増大する。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−システインまたは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
テインをL−シスチンに酸化すれば、L−シスチンは水
に難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L−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、光学異性体公社用カラムを用いた
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の液体培地にエシ
ェリヒア・コリMT−10242(FERM 8P−2
0)を接種し、30℃にて20時間振盪培養した。培!
!終了後、遠心分離して面体を集め、0.Adachi
らの方法(The Journal of Biolo
gical Chemistry。
Vol、 249.NO,24,p、7756−776
3 (1974年))に従って精製操作を行い、比活性
が9.2単位/mgの力価のトリプトファンシンターゼ
を取得し、この酵素を月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
1o3y、Vol、5.p、801−807(1962
))により測定し、p)I 7.8.37℃において1
μmol /min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、硫化水素100mM、ピリドキサ
ール燐II 0.1mMを含むIM )リスアミノメタ
ン−I(CI緩衝液(pH9,0)  10m1にトリ
プトファンシンターゼを0.5mg添加し、35℃で2
時間ゆるやかに振盪した。 反応液中には、3.11n
MのL−システインと0.4mMのし一シスチンが生成
した。
実施例2 ノイロスポラ・クラッサ ATCC−14692を用い
、W、H,Matchettらの方法 (The Jo
urnal ofBiological Chemis
try、 Vol、250. No、8. p、294
1−2946 (1975年))に従い、培養および酵
素精製を行い、比活性が1.3単位/mHの力価のトリ
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、硫化水素100mM、ピリドキサ
ール燐酸0.1mM、およびトリプトファンシンターゼ
1.3単位を含む団トリスアミノメタン−)lclli
衝液(pH9,0)  10m1を35℃で2時間ゆる
やかに振盪した0反応液中には、1.2mMのL−シス
テインと0.3o+MのL−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Wio、ot%、pH6,0の液体
培地にサツカロミセス・セレビシェ ATCC−267
87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・て菌体を曳め、M、Dett
vi lerらの方法(European Journ
al 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/mgの力価のトリプト
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、硫化水素100mM、ピリドキサ
ール燐酸0.1mM、およびトリプトファンシンターゼ
1.2単位を含む団トリスアミノメタン−)IC+緩衝
液(p)I 9.0)  10m1を35℃で2時間ゆ
るやかに振盪した0反応液中には、1− OmMのL−
システインと0.2mM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%、pH7,0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
養終了後、遠心分離して菌体を集め、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18
当たりのトリプトファンシンターセ活性は、120単位
であった。
L−セリン100mM、硫化水素400mM、ピリドキ
サールリンH0,1mM、湿y体5gを含むIM )リ
スアミノメタン −)IC+緩衝液(p)I 9.0)
  100m1を、35℃で5時間S盪した。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、15mMであフた。
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1表に示したβ−置換−L−アラニンlO抛屯硫化水
素300mM、ピリドキサール燐酸 1mMを含む98
0mM )リスアミノメタン−)ICI!iiE衡液(
p)18.5)100ml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。反応終了後、ジチオスレイトールにより反応液中
のL−シスチンをL−システィンに還元してから、L−
システインの生成量を測定した。結果を第1表に示した
第1表

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、硫化水素と水性媒
    体中で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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