JPS6332480A - 微生物による新規な酵素aの製造法 - Google Patents

微生物による新規な酵素aの製造法

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JPS6332480A
JPS6332480A JP61177345A JP17734586A JPS6332480A JP S6332480 A JPS6332480 A JP S6332480A JP 61177345 A JP61177345 A JP 61177345A JP 17734586 A JP17734586 A JP 17734586A JP S6332480 A JPS6332480 A JP S6332480A
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mandelic acid
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Yukinae Yamazaki
幸苗 山崎
Hidekatsu Maeda
前田 英勝
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (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〕 左旋性のマンデルfi((−)−マンデル酸)はエフェ
ドリンやセファロスポリン系の抗性物質各種の医薬品の
製造原料として知られている6本発明はベンゾイルギ酸
を還元して前記の左旋性のマンデル酸生成に関与する新
規な酵素の製造法に関するものである。
〔従来技術〕
左旋性のマンデル酸の製造法としては、ラセミ体の分別
結晶による光学分割法、クロマトグラフィーによる光学
分割法、有機化学的な不斉合成法等が知られているが、
これらの方法は、操作が煩雑であるとか、収率が低い、
生成物の光学純度が低い等の欠点を有している。
一方、左旋性のマンデル酸を得るために、ベンゾイルギ
酸を微生物菌体を用いて不斉還元する方法(特開昭57
−198096号公報)も知られている。この方法によ
れば、前記の公知方法の欠点は除去されるものの、微生
物のプロテアーゼによる自己消化のための活性低下が避
けられず、また菌体内成分や培地成分による製品の汚染
・純度低下の問題等が残る。また、脱水素酵素としては
、ラクトバシルス翼細菌の産生ずるD−2−ヒドロキシ
イソカプロン酸脱水素酵素が知られているが、この酵素
がベンゾイルギ酸を還元するかどうかは知られていない
〔目  的〕
そこで、本発明者らはベンゾイルギ酸還元能を有するD
−2−ヒドロキシイソカプロン酸脱水素酵素生産能を有
する微生物を自然界及び市販微牛物止り広く求めたとこ
ろ、ストレプトコックス属に属する微生物が本酵素を産
生ずることを見出し、この知見に基づき本発明を完成さ
せたものである。
〔構  成〕
すなわち、本発明はストレプトコックス属に属し、新規
な酵素A(ベンゾイルギ酸還元能を有するD−2−ヒド
ロキシイソカプロン酸脱水素酵素)生産能を有する微生
物を培養し、培養体から新規な該酵素Aを採取するもの
である。
本酵素Aは、次式で示されるベンゾイルギ酸の還元反応
を触媒して左旋性のマンデル酸を生成させ得るものであ
る。この場合1反応系には、還元型のニコチンアミド・
アデニン・ジヌクレオチド(NADH)が還元剤として
用いられ、このものは、反応後、酸化型のもの(NAD
aに変り、脱水素によって生じる電子の受容体としての
作用を示す。
ベンゾイルギ酸      (R)−(−)−マンデル
酸この反応は可逆反応であり、本酵素Aは反応の型から
言えば、(−)−マンデル酸脱水素酵素と称されるべき
ものである。従来、その名称の酵素は知らているが(G
er、 0ffen、 2213134; J、 Ba
cteriol、。
101、786(1970); Biochem、 J
、、 209379(1983))それらは脱水素作用
によって生ずる電子の受容体としてNAD+を使用する
ものではない。また、本発明の酵素Aは、ベンゾイルギ
酸以外にもα−ケトイソカプロン酸など各種のα−ケト
酸をNADHを用いて還元する作用を示す。
本発明の酵素Aを製造するためには、まず、ストレプト
コックス属細菌を培養するが、培地としては、本属細菌
の培養に通常用いられているものを使用すればよい1例
えば、2%グルコース、0.5%酵母エキス、0.3%
ペプトン、及び0.3%肉エキスを含む栄養培地(特開
昭57−198096)、 MR5培坤(微生物研究法
懇談会編、微生物学実験法、P、435.講談社、 1
975年)、トマトジュース培地(同上書。
P435)などが使用できる。培養温度は25〜50℃
の範囲で選べるが酵素生産量の点からは30℃付近が最
適である。振どう培養と静置培養のいずれもが適用でき
るが、酵素生産量の点からは前者の方が好ましい。酵素
生産量の時間的変化は増殖のそれとほぼ平行しており、
静止期において菌体生産量が最高になった時に酵素生産
量も最高となる。条件によって違うが、培養開始後だい
たい10〜12時間で対数増殖期が終り、15〜25時
間で静止期となる。
従って、この時点で菌体を遠心分離等の操作によって収
穫する。酵素の抽出を行うまで菌体を一20℃以下に凍
結保存しても数ケ月間は酵素活性の低下をきたさない。
菌体を破壊して酵素を抽出するためには、アルミナ磨砕
法や超音波処理法、ダイノミル法など通常の方法が用い
られる。この時に用いる緩衝液としてはpH7,5以下
、pH4,5ぐらいまでの中性から微酸性の緩衝液で通
常用いられるものが使える。例えば、 10−100+
aMのリン酸緩衝液やトリス/HCQ緩衝液などが挙げ
られる。注意すべき点はpHであり、PH8ないしはそ
れ以上でも酵素の抽出はできるが不安定となる。抽出操
作以降使用する緩衝液には2−メルカプトエタノールや
ジチオスレイトールなどのメルカプタン類を酵素の安定
化剤として添加しておくことが望ましい。その濃度は0
.1mM程度から10a+N程度の範囲で適当に選択す
る。これらの緩衝液に懸濁した状態で菌体を破壊し、不
溶物を遠心分離など適当な方法で除いて抽出酵素液を得
る。これをそのまま(−)−マンデル酸の製造に供する
こともできるが、必要な場合には、酵素の濃縮・精製を
行う。このためには、酵素蛋白質の精製に通常用いられ
ている方法を用いればよく、例えば、硫酸沈殿法、イオ
ン交換クロマトグラフィー法、アフィニティークロマト
グラフィー法、ゲル濾過法、限外濾過法、又はこれらの
方法のいくつかを組合せて用いればよい。このようにし
て本酵素Aは実施例において述べられる如く容易に電気
泳動的に均一に精製される。本酸素Aの性質は次のよう
であった。
(1)活性測定法: 0.1Mリン酸緩衝液(pH7,
5)2.5m12.83a+Mベンゾイルギ′N!(ナ
トリウム塩)水溶液0.2mM、及び10mg/m Q
 NADH水溶液0.05mflを混合して基質液を調
製し、30℃に保温する。酵素A溶液20μ悲を添加・
混合し、340nmにおける吸光度の時間変化を測定し
て初速度を求める。ブランクとしてはベンゾイルギ酸水
溶液の代りに水を用いて測定を行い、その時の吸光度の
変化速度を先の値から差し引く。初速度としてNADH
の1μmolを1分間に変化させる酵素量を1単位(U
)とする。
(2)精製酵素の比活性: 911[1/+ag・蛋白
質(3)分子量ニゲル濾過法を用いて測定して7200
0±2000゜SO3・ポリアクリルアミドゲル電気泳
動法を用いて測定した場合には34000±2000で
あった。従って本酵素Aは分子量34000付近のサブ
ユニット2個からなる二量体蛋白であると考えられる。
(4)等電点: 4.9−5.0゜ (5)至適PH:ペンゾイルギ酸を基質とした場合はP
H4,5,逆反応として(−)−マンデル酸を基質とし
てNAD+を補酵素として用いた場合はPH9,2゜ (6)安定性に及ぼすPHの影響二種々の緩衝液を用い
て55℃で1時間加熱した時の残存活性が70%を越え
るpH領域は6.2〜5.5゜同条件でpH7,2以上
及びPH4以下では完全に失活する。故に本酵素Aはp
H6,5〜5.0の微酸性条件において安定である。
(7)加熱に対する安定性: 2mMのメルカプトエタ
ノールを含む0.1Mのリン酸緩衝液(pH6,0)の
中で1時間加熱した時の残存活性は、55℃で35%、
50℃で50%、45℃で80%であった。次に1%の
牛血清アルブミンを安定化剤として共存させた時の結果
(残存活性)は55℃で70%、 50℃で87%、4
5℃で96%であった。
(8)(−)−マンデル酸を製造するための実際の条件
を模した条件における安定性:ベンゾイルギ酸0.1M
、 NAD 1s+M、2−メルカプトエタノール2+
aM、牛血清アルブミン1%、ソルビン酸カリウム(防
腐剤)0.02%を含む15■阿リン酸緩衝液(PH6
,3)に溶かした状態で30℃に保温した時の酵素Aの
残存活性は、58目に73%、10日8に52%、19
日8に42%であった。
(9)冷蔵保存時における安定性: 2mMのメルカプ
トエタノールと3.2Mの硫安を含む15+iMリン酸
緩衝液(p)16.3)の中で4℃において、1ケ月の
間はとんど失活しなかった。
(10)ミカエリス定数:  0.1Mリン酸緩衝液(
pH7,5)を用い30℃で測った場合、ベンゾイルギ
酸については3.3mM、NADHについては35μ阿
であった。
(11)基質特異性:補酵素としてNADPI(はNA
D)lの代用にならない。本酵素Aはベンゾイルギ酸以
外にも各種のα−ケト酸を還元する。代表的なものは次
の通りである(括弧の内の数値は、10mMの濃度で使
用した時の反応速度をベンゾイルギ酸による値を1oo
としての%である):α−ケト酪酸(3)、α−ケトバ
レリアン酸(23) 。
α−ケトカプロン酸(24)、  α−ケトイソバレリ
アン酸(67)、α−ケトイソカプロンfi(132)
、α−ケト−β−メチルバレリアンM (63)、フェ
ニルピルビン酸(60)、3−ブロムピルビン酸(15
2) 、及び3−クロロピルビン酸(17)。α−ケト
酸の中でもピルビン酸、オキザロ酢酸。
α−ケトグルタル酸などには全く活性を示さなかった。
(12)反応の立体選択性:ベンゾイルギ酸とNADH
を基質にして生成するマンデル酸を抽出して旋光度を測
定し、またジアステレオメリック誘導体としてガスクロ
マトグラフィー法で光学純度を測定したところ、(R)
−(−)−マンデル酸が100%の光学純度で生成して
いることが確認された。、一方逆反応としてNAD+と
(−)−マンデル酸又は(+)−マンデル酸(アルドリ
ッチ社製)を用いて活性を測定したところ、(−)−マ
ンデル酸は完全に酸化されたが、(+)−マンデル酸は
ごくわずがしが反応しながった。
(13)阻害剤:本−酵素Aはいくつかの重金属イオン
によって活性を阻害される。代表的なものを次にかかげ
る(括弧内は0.1Mトリス/HCQ緩衝液pH7,5
を用いて測定した時の残存活性を金属イオン無添加時の
値を100として%で示したものと、その時の金属イオ
ン濃度である):Cu2” (9%、 1mM)、 Z
n”(0%、 1mM)、Ni”(55%、1mM)、
Hg” (6%、0.1+M)、Hg”(31%、0.
1ffiM)、Cd“(2%、 1mM)、また本酵素
Aは0.5mMのP−クロロマーキュリ−ベンゾエート
によって完全に阻害され、1mMのN−エチルマレイミ
ドによっても60%阻害される。
このように、本酵素Aはベンゾイルギ酸還元能を有する
点で新規であり、かつ酵素として高い比活性を有し、実
用的条件下において、簡1単に失活することはなく、モ
して左旋性のマンデル酸を光学純度100%で生成する
など優れた性質を持つ酵素である。
本発明における酵素Aを用いてベンゾイルギ酸から(−
)−マンデル酸を製造する場合、還元剤しとて還元型の
補酵@1s−o”n’を必要とする。これは反応の結果
酸化型となったNAD+をその場で再還元するようにし
て供給するのが最も経済的である。NAD”からNAD
Hの再生には種々の方法があるが、ギ酸とギ酸脱水素酵
素を用いる方法、エタノールとアルコール脱水素酵素を
用いる方法、グルコースとグルコース脱水素酵素を用い
る方法などが本発明の酵素を用いる系に適用できる。
〔実施例〕
次に実施例において本発明を更に詳細に説明する。
実施例1 市販の缶入りトマトジュース(キッコー食品工業株式会
社製、デルモンテ印、1本当り195g入り)の2本の
内容物を遠心分離にかけ(7000rpm)、不溶分を
除いた上清を蒸留水で2Qに希釈した。これにグルコー
ス20g、麦芽エキス20g、トリプトン20g、及び
硫酸コバルト(7水和物)200!1 gを加えて溶解
させ、次いで2N Mail(でpl(を7.2に調整
した。
2台の112容ジャーファーメンタ−(丸菱理化器製モ
デルMO−150)の゛それぞれに上記培地の800+
a Qとアデカノール(消泡剤)の40μ党を入れ滅菌
処理を施した。それぞれのファーメンタ−に、ストレプ
トコックス・ファエカリス(Streptococcu
s faecalisIFo 12964)の前培養物
(16m12、上記培地と同組成の培地を使用して12
時間、30℃で振どう培養したもの)を無菌的に接種し
た。30℃に保ちつつ、空気吹込速度1000m Q 
/分、撹拌速度450rp+iの条件で22.5時間培
養した。遠心分離(7500rpm)によって菌体を集
め、0.1Mリン酸緩衝液(pH7,0)で洗滌して、
湿潤重量6.84 gの菌体を得た。これを2mMのメ
ルカプトエタノールを含む15mMリン酸緩衝液(pH
6,3)70m nに懸濁し、水冷下180すで1時間
超音波処理を施した。遠心分離(9500rpm)によ
って不溶分を除き、82.7+++12の粗酵素抽出液
を得た6酵素の濃度は75.1010 Q、蛋白濃度は
11.2mg/mQであった。従って全活性量は621
00.比活性は6.1U/lIgとなる。この酵素液の
82.2m Q (6170’U)を5℃でアフイニテ
ィクロマトグラフィー用Matrex Red Aカラ
ム(IX9an、2+nMのメルカプトエタノールを含
む15a+Mリン酸緩衝液pH6,3で平衡化した)に
1時間あたり12醜Elの流速で通液した。全量添加後
2mMのメルカプトエタノールを含む15mMリン酸緩
衝液(PH7,0)の32au Qでカラムを洗滌した
。次いでこの緩衝液(P)17.0)と、その中に10
mMのNADHを含む緩衝液の30℃m Qづつを用い
て直線勾配溶出法によって吸着物を溶離した。流速は3
0分あたり5mQとした。溶出開始後5IIQ目から2
5m Q目までの分画に活性の大部分が検出されたので
、これらの分画を合せた。総体積は20.0+wflで
あった。酵素濃度は2030/m n、蛋白濃度は0.
76mg/mnであり、従って、総酵素活性は4060
U (回収率66%)、比活性は2670/m g (
精製率40倍)となる。次にDEAE−セファローズを
充填したカラムを準備しくlX20au)、5℃におい
て2mMのメルカプトエタノールを含む15mM酢酸/
酢酸ナトリウム緩衝液(PH4,2)で平衡化しておい
た。この方ラムに上記の酵素溶液の19.5mQ(39
600)を通した。流速は30分あたり5IIIQとし
た。
次で上記の酢酸l酢酸ナトリウム緩衝液でカラムを展開
した。展開を開始後30mΩ目から451nQ目ま11
゛]ぐ1゛ での分画に活性の大部分が検出されたので、これらの分
画を合せた。総体積は15.0m党であった。
分析の結果、酵素濃度は173υ/mQ、蛋白濃度は0
.19mg/mQであり、従って、総酵素活性は260
0[J(回収率66%、通算44%)、比活性9110
/m g (精製率136倍)となる。このサンプルに
ついてポリアクリルアミドゲル電気泳動法によづて蛋白
純度を調べたところ単一のバンドであった。
〔効  果〕
このようにして得られた本酵素Aは、NADHを還元剤
としてベンゾイルギ酸を還元する際の触媒として作用し
、左旋性のマンデル酸を与え、また、本酵素Aは種々の
α−ケト酸をNADHにより還元する際の触媒としても
作用し、産業上極めて有用なものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ストレプトコックス属に属し、新規な酵素A(ベ
    ンゾイルギ酸還元能を有するD−2−ヒドロキシイソカ
    プロン酸脱水素酵素)生産能を有する微生物を培養し、
    培養体から新規な酵素A(ベンゾイルギ酸還元能を有す
    るD−2−ヒドロキシイソカプロン酸脱水素酵素)を採
    取することを特徴とする微生物による新規な酵素Aの製
    造法。
JP61177345A 1986-07-28 1986-07-28 微生物による新規な酵素aの製造法 Granted JPS6332480A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5256552A (en) * 1988-02-08 1993-10-26 Daicel Chemical Industries, Ltd. Process for the production of optically active 2-hydroxy-4-phenylbutyric acid

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5256552A (en) * 1988-02-08 1993-10-26 Daicel Chemical Industries, Ltd. Process for the production of optically active 2-hydroxy-4-phenylbutyric acid

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