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JPS60184393A - アラニンの製造法 - Google Patents

アラニンの製造法

Info

Publication number
JPS60184393A
JPS60184393A JP4014184A JP4014184A JPS60184393A JP S60184393 A JPS60184393 A JP S60184393A JP 4014184 A JP4014184 A JP 4014184A JP 4014184 A JP4014184 A JP 4014184A JP S60184393 A JPS60184393 A JP S60184393A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alanine
dehydrogenase
dna
lactic acid
adh
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4014184A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Soda
健次 左右田
Hidehiko Tanaka
英彦 田中
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.)
Ajinomoto Co Inc
Original Assignee
Ajinomoto Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ajinomoto Co Inc filed Critical Ajinomoto Co Inc
Priority to JP4014184A priority Critical patent/JPS60184393A/ja
Publication of JPS60184393A publication Critical patent/JPS60184393A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0012Oxidoreductases (1.) acting on nitrogen containing compounds as donors (1.4, 1.5, 1.6, 1.7)
    • C12N9/0014Oxidoreductases (1.) acting on nitrogen containing compounds as donors (1.4, 1.5, 1.6, 1.7) acting on the CH-NH2 group of donors (1.4)
    • C12N9/0016Oxidoreductases (1.) acting on nitrogen containing compounds as donors (1.4, 1.5, 1.6, 1.7) acting on the CH-NH2 group of donors (1.4) with NAD or NADP as acceptor (1.4.1)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0006Oxidoreductases (1.) acting on CH-OH groups as donors (1.1)

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • 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】 本発明は有用なアミノ酸であるアラニンを安価な乳酸よ
り製造する方法に関する。
アラニンの構造法は化学的合成法9発酵法、アスノ臂う
ギン酸よシ酵素的に脱炭酸する方法等、いくつかの方法
が知られているがより安価で簡単な手法の開発が望まれ
ている。
本発明者等は酵素を用い安価な原料からアラニンを得る
方法を種々研究した結果、乳酸、アンモニア供与体及び
ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(以下NADと
略す。)を含有する水性媒体中で乳酸脱水素酵素(以下
LDHと略す。)及びL−アラニン脱水素酵素(以下A
DHと略す。)を共役させることにより、該水性媒体中
にアラニンが効率よく生成・蓄積せしめることを見い出
し、本発明を完成した。
即ち、両酵素共にNADを補酵素とするが下式(1)に
示すようにLDHによりNADはNADHとなシ乳酸は
ピルビン酸に変換され、次いでアンモニア供与体、例え
ばNH4,の存在下でADHによりNADHはNADに
酸化され、同時にピルビン酸はアラニンに変換される。
式(1) 式CI)に示したよりなNADを共役する系を用いるこ
とにより効率良く乳酸からアラニンを生産することがで
きる。本反応を行うにはNADHは反応の開始時に添加
するだけでよく、かつNADHの添加量は小量で良い。
アンモニア供与体としてはアンモニア又はアンモニウム
塩が使用できる。
本発明で使用するLDH及びADHは動物、植物又は微
生物起源のいずれから得られたもので良いが、微生物起
源のものがよシ安価である。微生物起源のLDH及びA
DHを使用すると式(1)の反応により安価にアラニン
を製造することができる。しかし、LDHとADHを同
時に高活性に生成する微生物は無いために各々の酵素を
高活性に生成する微生物を各々単独で培養しなければな
らない。
この点に関し、更に鋭意検討を加えた結果、LDH生産
能を有し、ベクターDNAとADHをコードする遺伝子
とが連結されているDNAを有し、かつADH生産能を
有する微生物を造成することに成功1〜た。
すなわち、高活性のADHを有するバチルスステアロサ
ーモフィラスIFO12550の染色体DNAよυAD
I(遺伝子を取り出し、高活性LDHな有するエシェリ
ヒア・コリC600株に組み込みADT(とLDH活生
の高いエシェリヒア・コ!J C600PICR3及び
301菌を得た。
遺伝子供4菌であるバチルス・ステアロサーモフィラス
IFO12550よシ染色体DNAを抽出する方法は例
えばJ、Bacteriol 89 1065(196
5)に記載されている様な通常の方法で行なうことが出
来る。
ベクターDNAとしては微生物の菌体内で自己増殖でき
るものであればどの様なものでも良くその1つとしてP
BR322がある。染色体DNA及びベクターDNAは
それぞれ制限エンドニュクレアーゼを用いて切断する、
制限エンドニュクレアーゼは用いるベクターDNAによ
り適宜選択するのが良い。
又、染色体DNAについては制限エンドニューフレアー
ゼにより切断が部分的に起る様に反応条件を調節すれば
多くの種類の制限エンドニューフレアーゼが使用出来る
。かくして得られた染色体DNA断片と切断されたベク
ターDNAを連結せしめる方法はりガーゼを用いる通常
の方法が使用出来る。この様にして得られた染色体DN
A断片とベクターDNAが連結し7’c DNAの受容
菌はLDH活性の高い菌株であれば何でも良い。
受容菌への導入は例えばJ、Mo1.Biol 53 
159(1970)に記載されている様な通常の形質転
換法が使用出来る。形質転換株の内ADH遺伝子を含む
形質転換株を選ぶにはベクターDNAのマーカ(5) −の性質とADH活性を指標として選択すれば良い。
この様な操作によりLDI(、ADH活性を高く有する
菌株を造成することができる。以下に具体的にADH活
性を高く有する菌株の造成手法について説明する。
1)染色体DNAの調製 バチルス・ステアロサーモフィラスIFO12550を
11の「Bact−penassay Broth J
 (商品名Di r c。
製)中、45℃で約2時間、振盪培養を行ない対数増殖
期の菌体を集菌後、通常のDNA抽出法(J、Bact
eriol 89 、1065(1965)など)によ
り染色体DNAを抽出精製し2.61n9を採取。
2)染色体DNA断片のベクターDNAへの挿入少なく
ともADH遺伝子を含む遺伝子領域をクローニングする
為、そのベクターとなる自己増殖性DNAとしてアンピ
シリン耐性プラスミドPBR322を用いた。
1)で得たDNA 10μgとベクターDNA 5μI
をそれぞれとシ、制限エンドニュクレアーゼの一程であ
る−al−1を37℃で1時間作用させてDNA鎖(6
) を切断した。65℃、10分熱処理後両反応液を混合し
ATP 、及びジチオスライトール存在下。
T4ファージ由来のDNAリガーゼを用いて10℃。
24時間、 DNA鎖の連結反応を行った。
3) ADH遺伝子を担ったグラスミドによる形質転換
LDH活性の高いエシェリヒア・コリC600ヲコンビ
テントな状態(DNAの取込み能を有する状態)とする
にはJ、Mo1.Biol 53159(1970)の
記載に従い細胞を調製した。
このコンピテントな細胞懸濁液に2)で得たベクターD
NAとADHをコードする遺伝子とが連結したDNAを
含むDNAの溶解液を加え水冷下30分保ち、直ちに4
2℃、2分間、ヒートショックを与えた。
次にこの細胞懸濁液の一定量を取り新たな培地(1チト
リプトン、0.5酵母エキス、0.5%食塩。
0.05%硫酸マグネシウム7水塩、pH7,2)に接
種し、37℃、1時間振盪培養を行ない形質転換を完了
させた。
培養液をアンピシリン50μm77m1を含む寒天1.
5%を加えた前記培地上に塗布し、37℃に保温した。
1〜2日後、培地上に出現した210ケのコロニーを釣
菌し各クローンをそれぞれ純化し、ADH活性を発現し
た株PICR−3AJ 12132FERM P−74
74−を選択した。この菌株中に存在するプラズミッド
PICR−3はIIKペースペアーであった。
次にPICR−3株を用い組み換えグラスミドの小型化
を図った。すなわちPICR−3株中に存在するグラス
ミドPICR−3を制限酵素H1nd Mで完全に分解
後再度PBR322プラスミドに接続せしめ組み換えグ
ラスミドPICR−301を得た。本ゾラズミドPIC
R−301は8にベースペアーであった。
該グラスミドを3)と同様の処理によりエセリヒヤコリ
C600に導入しエセリヒヤコリPICR−301、A
J 12133 FERM P−’;#’7タを得た。
さてこの様にして得られた菌株及び元株の培養は通常の
細菌培養法、即ち培地としては炭素源。
窒素源無機イオン、更に必要に応じアミノ酸、ビタミン
等の有機微量金属を含むもので良い。炭素源としてはグ
ルコース、フラクトース、テキストリン等、乳酸等の有
機酸、窒素源としてはペグトン、イーストエキス、アン
モニア及びその塩等が使用出来る。
培養は好気的条件で−、温度を適宜調節してLDH、A
DHの活性が最大になるまで行なう。
酵素反応に用いるには培養した菌体をそのままでも良い
し、集菌し洗浄後が一ルミル、フレンチプレス、又は超
音波破砕装置等で破砕した細胞抽出液でも良い又、硫安
分画、限外シ過、グル濾過。
イオン交換クロマトグラフィ等で精製した標品も用いる
ことができる◎更に、LDH、ADH両酵素又は含有菌
体又は破砕物を固定化したものも用いることができる。
乳酸よりアラニンの変換には造成した菌株を用いて乳酸
を含む培地で24〜120時間培養するか菌体又は酵素
標品にNAD 、乳酸及びアンモニア供与体を含む水性
媒体をpH4,0〜10.0望ましくは7.0〜8.0
に保ちつつ20℃〜80℃、望ましくは30℃〜50℃
で反応することによりアラニンを生成させることが出来
る。
(9) 本反応に使用する酵素は酵素源にもよるがほとんどの微
生物及びその抽出粗酵素にはアラニンラセマーゼの混在
があ)、生成したL−アラニンがラセミ化するのでDL
−アラニンになる。
L−アラニンを得るには下記の処理を行なえば良い。即
ち、アラニンラセマーゼの除去法はイオン交換クロマト
グラフィー等で分離、除去する方法も可能であるが、よ
シ簡単な方法として50℃〜80℃で5分〜60分で熱
処理することによりアラニンラセマーゼが実質的に失活
するので容易にL−アラニンを製造することができる。
LDH、ADH活性及びアラニンの定量法は次のように
して行った。
LDH活性は5tolzenbach、 F (196
6) Methodin Enzymology 9 
278 記載の方法に従った。
ADH活性は左右田健次、大島敏久(1976)生化学
実鹸講座11上193記載の方 法に従った。
アラニンの定量はDL−アラニンは通常のアミノ(10
) 酸分折機により定量、D、Lの分別定 量はP、E、HsIe等、5cience 20412
26 (1979)記載の高速液体クロマトグラフィを
用いる方法に従っ た。
水性媒体中に蓄積したアラニンはイオン交換樹脂又は晶
析法など通常の方法により採取することができる。
以下に実施例をあげてさらに詳細に説明する。
実施例−1゜ 市販されているLDH(ウサギ筋肉由来など)0.56
ユニツ) 、 ADH(バチルス、サブチリス由来など
)0.42ユニツト、乳酸アンモニウム30mM 、 
NAD 1.25 mM 、 pH8,0リン酸緩衝液
0.1Mを40℃2時間反応させたところ28 mMの
L−アラニンが生成した。
実施例−2゜ 乳酸ソーダ0.5%、硫酸アンモニウム0.5%。
リン酸−カリウム0.3%、リン酸二カリウム0.1優
、硫酸マグネシウム7水塩0.01%、イーストエキス
)ラフ)o、oi%、L−スレオニン20″チ、L−ロ
イシン1079%、を含む−17,2の培地を500+
nl肩付フラスコに100m1づつ分注し115℃、1
0分間オートクレーブ殺菌する。別にグルコース0.1
%、に7’)ン1.O%、イーストエキス0.5%、食
塩0.5%に寒天1.5チを加え120℃、10分オー
トクレーブ殺菌した寒天斜面培地にエツシェリヒア、コ
IJ C600PICR−3及びPICR−301を3
0℃1夜培養し、その1白金耳を前記液体培地に接種し
て30℃、48時間振盪培養(120回転)した結果、
PICR−3株は0.2711/dlPICR−301
株は0.3611/dlのDL−アラニンを蓄積した。
実施例−3゜ グルコース0.1%、ペプトン1.0%、イーストエキ
ストラクト0.5%、食塩0.5%を苛性ソーダーでp
H7,0と1500++tA’肩付クラス:I ヘ10
0 mllづつ分注し120℃−10分オートクレーブ
殺菌した培地へ同培地の寒天斜面培地で30℃−夜培養
し九PICR−301株の1白金耳を接種し30℃。
24時間振盪培養する。培養後5000回転10分遠心
集菌し、0.1MIJン酸緩衝液pH8,0で2回洗浄
する0次に同緩衝液に懸濁し水冷下10KC。
3分超音波破砕する、破砕液を1oooo回転10分遠
心分離し上清を粗酵素液とする。
次に粗酵素液を蛋白として301nfl、乳酸アンモニ
ウム100 mM 、 NAD 2 mM 、 pH8
,0リン酸緩衝液0.1Mを40℃、15時間反応させ
た結果、85 mMのDL−アラニンが生成した。
実施例−4゜ 実施例−1の条件中ADHをPICR−301粗酵素の
70℃、30分熱処理物0,42ユニ、トに替え、40
℃、2時間反応させた結果28 mMのアラニンが生成
した。とれをP、E I(are等の方法によ月囃液体
クロマトグラフィで分析した結果27.6 mMがL−
アラニンであった。
実施例−5゜ 実施例−3と同様調製したPICR−301菌体Igを
脱イオン水4 mlに懸濁し、氷冷した後アクリルアミ
ド750■とメチレンビスアクリルアミド(13) 45■を加え溶解させ窒素ガスを通じて酸素を追い出し
た後、過硫酸アンモニウム3.5■及び獄′−ジメチル
アミノプロピオニトリル8μlを加えて水冷下に静置し
た。1時間後生成した菌体含有ダルを50メツシユの金
網で裏ごしし、生理食塩水で洗浄し、ダル固定化物を調
製した。
この固定化物を乳酸アンモニウム100 mM 。
NAD 2 mM 、 pH8,0、リン酸緩衝液0.
1M中に懸濁し、40℃、24時間反応させた結果80
 mMのDL−アラニンが生成した。
出 願 人 味の素株式会社 (14)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)乳酸、アンモニア供与体及びニコチンアミドアデニ
    ンジヌクレオチドを含有する水性媒体中で乳酸脱水素酵
    素及びL−アラニン脱水素酵素を共役させ、該水性媒体
    中にアラニンを生成・蓄積せしめ、これを採取すること
    を特徴とするアラニンの製造法。 2)乳酸脱水素酵素及びL−アラニン脱水素酵素が乳酸
    脱水素酵素生産能を有し、ベクターDNAとL−アラニ
    ン脱水素酵素をコードする遺伝子とが連結されているD
    NAを有し、かつL−アラニン脱水素酵素生産能を有す
    る微生物によって生産されたものである特許請求の範囲
    第1項記載のアラニンの製造法。 3)微生物がアラニンラセマーゼ活性を実質的に失活す
    る程度に加熱されたものである特許請求の範囲第2項記
    載のアラニンの製造法。
JP4014184A 1984-03-02 1984-03-02 アラニンの製造法 Pending JPS60184393A (ja)

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