CN101809159A - β-氨基酸的制造方法 - Google Patents

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Abstract

β-氨基酸的制造方法,包括在氨基酸氨基变位酶的存在下由α-氨基酸合成β-氨基酸的步骤,在反应液中使β-氨基酸作为固体析出。

Description

β-氨基酸的制造方法
技术领域
本发明涉及一种β-氨基酸的制造方法,所述β-氨基酸的制造方法包括在氨基酸氨基变位酶(amino acid aminomutase)的存在下由α-氨基酸合成β-氨基酸的步骤。
背景技术
已知β-氨基酸作为药物中间体是有用的化合物。以前为了立体选择性地得到β-氨基酸,采用通过光学离析消旋体β-氨基酸来离析纯化目标立体异构体的方法。但是,如果采用该方法,理论收率为50%,较低,是步骤多且烦杂的制造方法,所以得到的β-氨基酸也变得昂贵。因此,期待开发出可以实现高效率化及低价格化的β-氨基酸的制造方法。
近年,报道了氨基酸氨基变位酶的存在,所述氨基酸氨基变位酶催化以L-氨基酸为基质合成β-氨基酸的反应,所述L-氨基酸可以比较廉价地得到。
例如非专利文献1中报道了一种方法,所述方法利用来自东北红豆杉(Taxus caspidata)的苯基丙氨酸氨基变位酶由L-苯基丙氨酸合成(R)-β-苯基丙氨酸。
另外,非专利文献2中报道了一种方法,所述方法利用来自球孢链霉菌(Streptomyces globisporus)的酪氨酸氨基变位酶由L-酪氨酸合成β-酪氨酸。
另外,非专利文献3中报道了一种方法,所述方法利用来自成团泛菌菌株Eh335(Pantoea agglomerans strain Eh335)的AdmH由L-苯基丙氨酸合成β-苯基丙氨酸。
非专利文献1:Biochemistry,46(2007)9785-9794
非专利文献2:Biochemistry,42(2003)12708-12718
非专利文献3:Nature,448(2007)824-827
非专利文献4:J.Am.Chem.Soc.,129(2007)6988-6989
发明内容
但是,上述现有技术在任何情况下均以赋予酶的特征为目的合成β-氨基酸,预测其反应收率及产量低,进而在离析纯化中必须进行烦杂的操作,因此不能说是工业上有利的方法。β-氨基酸是作为药品原料等有用的化合物,期待开发出高效地进行酶反应本身的制造方法。
本发明的目的在于在利用酶反应的β-氨基酸的制造方法中高效地制造β-氨基酸。
根据本发明,提供一种β-氨基酸的制造方法,所述β-氨基酸的制造方法包括在氨基酸氨基变位酶的存在下由α-氨基酸合成β-氨基酸的步骤,其特征在于,在反应液中使β-氨基酸作为固体析出。
根据本发明,通过使β-氨基酸作为固体析出,可以高效地进行利用氨基酸氨基变位酶的酶反应,进而可以通过从反应液中收集固体而容易地纯化生成物。
根据本发明,提供一种可以高效地制造β-氨基酸的方法。
具体实施方式
本发明的实施方式为芳香族β-氨基酸的制造方法。上述制造方法包括在芳香族氨基酸氨基变位酶的存在下由芳香族α-氨基酸合成芳香族β-氨基酸的步骤,在反应液中使芳香族β-氨基酸作为固体析出。
作为芳香族氨基酸氨基变位酶,例如可以举出苯基丙氨酸氨基变位酶、酪氨酸氨基变位酶。在苯基丙氨酸氨基变位酶中,可以举出S体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶、R体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶。
在本说明书中,“S体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶”是指具有S体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶活性的蛋白质。另外,“S体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶活性”是指可以S体选择性地合成β-苯基丙氨酸。“S体选择性”是指β-苯基丙氨酸中含有的(S)-β-苯基丙氨酸的光学纯度为50%ee以上,但优选为80%ee以上,更优选为90%ee以上,最优选为99%ee以上。
另外,在本说明书中,“R体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶”是指具有R体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶活性的蛋白质。另外,“R体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶活性”是指可以R体选择性地合成β-苯基丙氨酸。“R体选择性”是指β-苯基丙氨酸中含有的(R)-β-苯基丙氨酸的光学纯度为50%ee以上,但优选为80%ee以上,更优选为90%ee以上,最优选为99%ee以上。
作为芳香族α-氨基酸,例如可以举出L-苯基丙氨酸、L-酪氨酸及它们的类似物。
作为芳香族β-氨基酸,例如可以举出β-苯基丙氨酸、β-酪氨酸及它们的类似物。在β-苯基丙氨酸中,可以举出(S)-β-苯基丙氨酸、(R)-β-苯基丙氨酸。另外,在β-酪氨酸中,可以举出(S)-β-酪氨酸、(R)-β-酪氨酸。
R体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶催化由L-苯基丙氨酸生成(R)-β-苯基丙氨酸的反应。另外,还可以催化由L-苯基丙氨酸类似物生成对应的(R)-β-苯基丙氨酸类似物的反应(参见非专利文献4)。在L-苯基丙氨酸类似物中,可以举出L-4-氟苯丙氨酸、3-(2-噻吩基)-L-丙氨酸、L-4-甲氧基苯丙氨酸、L-2-氟苯丙氨酸、L-4-甲基苯丙氨酸等。另外,在(R)-β-苯基丙氨酸类似物中,可以举出(R)-β-4-氟苯丙氨酸、(R)-β-3-(2-噻吩基)-丙氨酸、(R)-β-4-甲氧基苯丙氨酸、(R)-β-2-氟苯丙氨酸、(R)-β-4-甲基苯丙氨酸等。
酪氨酸氨基变位酶催化由L-酪氨酸生成β-酪氨酸的反应。另外,也可以以L-酪氨酸类似物为基质(非专利文献2)。在L-酪氨酸类似物中,可以举出L-3,4-二羟基苯丙氨酸、L-3-氯酪氨酸等。
已知芳香族氨基酸氨基变位酶催化的反应在由芳香族α-氨基酸合成芳香族β-氨基酸的过程中是可逆的,为低收率。芳香族氨基酸氨基变位酶催化的反应虽然取决于pH及温度等反应条件,但反应一旦达到平衡状态则基质与生成物的浓度基本相同,它的反应收率最大不超过大约60%。例如非专利文献1中报道了利用苯基丙氨酸氨基变位酶的(R)-β-苯基丙氨酸合成反应的收率为53±1%。另外,非专利文献2中报道了利用酪氨酸氨基变位酶的β-酪氨酸合成反应的最大收率约为60%。另外,非专利文献3中报道了利用AdmH的β-苯基丙氨酸合成反应的平衡常数为1.28,由平衡常数求出它的收率约为56%。
在本实施方式中,“使之作为固体析出”是指在反应液中超过饱和浓度或过饱和浓度地生成芳香族β-氨基酸,使超过的部分作为固体产生。在芳香族氨基酸氨基变位酶催化的反应中,如果一边使生成的芳香族β-氨基酸作为固体析出一边进行反应,则可以高效率地制造芳香族β-氨基酸。利用苯基丙氨酸氨基变位酶进行的β-苯基丙氨酸合成反应如果一边使生成物的固体析出一边进行反应,则反应达到平衡状态时,在反应液中生成物的固体析出,另一方面,溶解的基质与生成物的浓度成为同等程度。此时,生成物的析出量越多,反应收率及产量变得越高。进而,通过从反应液中取出固体,生成物的纯化变得容易。
在芳香族氨基酸氨基变位酶反应中,通过对芳香族β-氨基酸的生成量与溶解度的关系进行最优化,可以一边使芳香族β-氨基酸作为固体析出一边进行反应。当然,芳香族β-氨基酸的生成量取决于使用的酶的性质,但也根据反应条件如pH、温度及基质添加量而变化。另外,芳香族β-氨基酸的溶解度根据反应液的pH及温度而变化。因此,通过对反应液的pH、温度及基质添加量进行最优化,可以一边使芳香族β-氨基酸作为固体析出一边进行反应。
为了增加芳香族β-氨基酸的析出量,提高反应收率及产量,例如可以在芳香族β-氨基酸的溶解度低的条件下进行反应。
另外,为了增加芳香族β-氨基酸的析出量,提高反应收率及产量,可以增加基质的添加量进行反应。具体而言,可以使向反应体系中加入的芳香族α-氨基酸的添加量为2.5重量%(wt%)以上,可以较优选为7重量%(wt%)以上,更优选为16重量%(wt%)以上。向反应体系中加入的芳香族α-氨基酸的添加量的上限没有特别限定,但如果添加量过多则反应体系内的固体量变多搅拌效率下降,所以芳香族β-氨基酸的生成速度降低。因此,优选为60重量%(wt%)以下,较优选为50重量%(wt%)以下,更优选为40重量%(wt%)以下。通过使之为能够适当搅拌反应液的程度的添加量,可以高效率地进行反应。
作为基质的添加方法,可以在反应开始时一并添加,也可以随着反应的进行分批或连续地添加。另外,在反应液中基质也可以作为固体存在。
例如使用苯基丙氨酸氨基变位酶时,可以使反应液的pH为6以上10以下。如果pH小于6,则苯基丙氨酸氨基变位酶的酶活性降低,所以β-苯基丙氨酸的生成速度变慢。另外,如果pH大于10,则β-苯基丙氨酸的溶解度变得过高。因此,β-苯基丙氨酸作为固体的析出量变少,无法提高反应收率及产量。
另外,可以使反应液的温度为4℃以上、芳香族氨基酸氨基变位酶失活的温度以下。反应液的温度低于4℃时,由于芳香族氨基酸氨基变位酶的酶活性低,所以芳香族β-氨基酸的生成速度变慢。
失活的温度是指在反应液中10分钟内有50%以上的芳香族氨基酸氨基变位酶失活的温度。如果为高于失活温度的温度,则有效地发挥作用的芳香族氨基酸氨基变位酶的量变少,所以芳香族β-氨基酸的生成速度变慢。
使用苯基丙氨酸氨基变位酶时,反应温度可以为4℃以上。由此可以提高苯基丙氨酸氨基变位酶的酶活性,提高β-苯基丙氨酸的生成速度。较优选反应温度为15℃以上。由此,可以更高效率地进行反应。
另外,使用苯基丙氨酸氨基变位酶时,反应液的温度可以为60℃以下。由此可以稳定地维持苯基丙氨酸氨基变位酶的酶活性,高效率地进行反应。
为了通过利用芳香族氨基酸氨基变位酶的反应来增加芳香族β-氨基酸的析出量、进而使反应在短时间内完成,反应初期可以在酶活性高的条件下进行反应,反应末期可以在生成物的溶解度低的条件下进行反应。例如可以举出在反应的初期和末期改变反应液温度的方法。具体而言,可以在反应初期使下限值为20℃,使上限值为芳香族氨基酸氨基变位酶失活的温度。另外,可以在反应末期使反应液温度为4℃以上30℃以下。
需要说明的是,S体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶与R体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶的最适pH及最适温度近似。另外,(S)-β-苯基丙氨酸与(R)-β-苯基丙氨酸的溶解度近似。因此,由于两种酶的性质及生成物的物性类似,所以利用S体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶的(S)-β-苯基丙氨酸的制造方法的研究结果也能够适用于(R)-β-苯基丙氨酸的制造方法。
芳香族氨基酸氨基变位酶可以从产生芳香族氨基酸氨基变位酶的生物中获得。作为产生芳香族氨基酸氨基变位酶的生物,可以举出红豆杉属植物、泛菌属细菌、芽孢杆菌属细菌、链霉菌属细菌、软骨霉状菌属细菌。具体而言,可以举出下述例子:短叶红豆杉(Taxus brevifolia)、东北红豆杉(Taxus caspidata)、红豆杉(Taxuschinensis)、曼地亚红豆杉(Taxus x media cv Hicksii)、成团泛菌菌株Eh335(Pantoea agglomerans strain Eh335)、短芽孢杆菌Vm4(Bacillus brevis Vm4)、球孢链霉菌(Streptomyces globisporus)、藏红花软骨霉状菌Cm c5(Chondromyces crocatus Cm c5)。短叶红豆杉(Taxus brevifolia)、红豆杉(Taxus chinensis)、曼地亚红豆杉(Taxus x media cv Hicksii)为产生苯基丙氨酸氨基变位酶的生物。东北红豆杉(Taxus caspidata)为产生R体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶的生物。成团泛菌菌株Eh335(Pantoea agglomerans strain Eh335)为产生S体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶的生物。另外,短芽孢杆菌Vm4(Bacillus brevis Vm4)、球孢链霉菌(Streptomyces globisporus)、藏红花软骨霉状菌Cm c5(Chondromyces crocatus Cm c5)为产生酪氨酸氨基变位酶的生物。
另外,还可以通过编码芳香族氨基酸氨基变位酶的DNA对宿主细胞进行转化,使芳香族氨基酸氨基变位酶表达,进行离析。根据上述方法,可以简便且高效地获得芳香族氨基酸氨基变位酶。
作为反应中使用的芳香族氨基酸氨基变位酶,可以为经纯化的芳香族氨基酸氨基变位酶,也可以为产生芳香族氨基酸氨基变位酶的生物、被编码芳香族氨基酸氨基变位酶的DNA转化而得到的转化体或它们的处理物。
处理物可以作为以破坏细胞为目的而对细胞进行机械破坏、超声波处理、冻融处理、干燥处理、加压或减压处理、渗透压处理、自溶、表面活性剂处理、酶处理的处理物以及经上述处理得到的含有芳香族氨基酸氨基变位酶的部分的固定化物、细胞的固定化物而得到。
芳香族氨基酸氨基变位酶的使用量只要是与芳香族α-氨基酸的反应充分地进行的使用量即可,没有特别限定。芳香族氨基酸氨基变位酶的添加方法为,可以在反应开始时一并添加,也可以在反应中分批或连续添加。
作为反应液的介质,可以使用水、水性介质、有机溶剂、或水或者水性介质与有机溶剂的混合液。作为水性介质,例如可以使用下述缓冲液,即,磷酸缓冲液、HEPES(N-2-羟乙基哌嗪-N-乙磺酸)缓冲液、Tris[三(羟甲基)氨基甲烷]盐酸缓冲液等。作为有机溶剂,只要是不阻碍反应进行的有机溶剂即可,可以为任意有机溶剂。
反应时间只要是可以使芳香族β-氨基酸的固体析出的反应时间即可,没有特别限定。因此,只要至少能够确保直至反应液中的芳香族β-氨基酸的生成量超过芳香族β-氨基酸的溶解度所需的反应时间即可。反应时间可以根据使用的芳香族β-氨基酸氨基变位酶的使用量适当地设定。
从反应液中分离纯化芳香族β-氨基酸的方法是通常有机合成化学中采用的方法,例如可以通过利用有机溶剂进行的提取、结晶化、薄层色谱法、高效液相色谱法等进行。结晶化法可以通过过滤反应液,使所得的固体重结晶来进行纯化。另外,也可以如下进行,即,暂时溶解反应液中析出的固体,除去菌体成分后,使结晶析出。
以下给出本发明的实施例,但本发明并不限定于这些实施例。
实施例
<分析条件>
(S)-β-苯基丙氨酸、(R)-β-苯基丙氨酸、L-苯基丙氨酸根据高效液相色谱法进行定量。它们的分析条件如下所述。(1)(S)-β-苯基丙氨酸及(R)-β-苯基丙氨酸的分析条件(1)的分析主要是为了测定β-苯基丙氨酸的光学纯度。
色谱柱:CHIRALPAK WH 4.6×250(Daicel化学工业株式会社)
柱温:50℃
泵流速:1.5ml/min
洗脱液:2mmol/l硫酸铜
检测:UV254nm
在该分析条件下,(S)-β-苯基丙氨酸及(R)-β-苯基丙氨酸的检测限均约为1×10-4重量%(wt%)。
(2)β-苯基丙氨酸、L-苯基丙氨酸的分析条件
(2)的分析主要是为了测定反应收率。
色谱柱:Develosil TMS-UG-54.6×250(野村化学株式会社)
柱温:40℃
泵流速:1.0ml/min
洗脱液:5mmol/l柠檬酸缓冲液(pH6.0)∶甲醇=8∶2(v/v)
检测:UV254nm
<评价法>
(S)-β-苯基丙氨酸的光学纯度由在上述(1)所示的分析条件下得到的色谱图的峰面积值算出。另外,(S)-β-苯基丙氨酸的反应收率由在上述(2)所示的分析条件下得到的色谱图的峰面积值算出。具体而言,反应液含有β-苯基丙氨酸固体或者L-苯基丙氨酸固体时,采集一部分含有上述固体的反应液,与0.2mol/l盐酸溶液混合,溶解上述固体,分析得到的溶波。利用(S)-β-苯基丙氨酸标准品的标准曲线,由色谱图的峰面积值算出(S)-β-苯基丙氨酸的生成量(g),由(式1)求出收率。
(式1)收率(%)=(S)-β-苯基丙氨酸的生成量(g)/L-苯基丙氨酸添加量(g)×100
(实施例1)表达S体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶的转化体的制作
[(1)编码S体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶的DNA的合成]
委托DNA2.0公司合成具有序列号1所示的碱基序列的DNA。使该合成DNA在5’末端及3’末端附近分别具有EcoR I及HindIII的限制性内切酶识别序列。
[(2)重组DNA的制作]
制作重组质粒作为重组DNA。将合成的DNA及质粒pUC18用EcoR I及HindIII进行消化,使用高效连接试剂盒(Ligation High)(东洋纺绩公司制)进行连接后,利用得到的重组质粒转化大肠埃希氏菌(Eschrichia coli)DH5α(东洋纺绩公司制)。用含有氨苄西林(Am)100μg/ml及X-Gal(5-溴-4-氯-3-吲哚基-β-D-半乳糖苷)的LB琼脂培养基培养转化体,得到Am耐性且形成白色菌落的转化体。由如上所述得到的转化体提取质粒。
按照通常的碱基序列的确定方法,确认了被导入质粒中的DNA片段的碱基序列为序列号1所示的碱基序列。将得到的具有编码S体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶的DNA的质粒命名为pSPAM。
[(3)转化体的制作及表达]
利用pSPAM采用通常的方法转化大肠埃希氏菌(Escherichiacoli)DH5α,将得到的转化体命名为MT-11046。将该转化体接种于500ml带挡板(baffle)的三角烧瓶中的含有100μg/ml Am的100mlLB培养基中,于30℃下振荡培养直至OD(660nm)达到0.5后,加入IPTG(异丙基-β-硫代半乳糖吡喃糖苷)使之为1mmol/l,进一步振荡培养16小时。将培养液在8000rpm下离心分离20分钟,将得到的菌体直接在-20℃下冷冻保存或者混悬于0.1mol/l Tris-盐酸缓冲液(pH8.0)中,于-20℃冷冻保存。
(实施例2)利用S体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶进行的(S)-β-苯基丙氨酸的制造
反应液(4.0g)含有8重量%(wt%)L-苯基丙氨酸、0.4g 1mol/l Tris-盐酸缓冲液(pH8.5)、实施例1中配制得到的MT-11046的菌体混悬液(适量)及水,于25℃下使之反应48小时。收集一部分反应液中的固体,在上述所示的分析条件下进行分析,由此确认(S)-β-苯基丙氨酸固体的析出。(S)-β-苯基丙氨酸的反应收率为83%。对于光学纯度,确认了(R)-β-苯基丙氨酸为检测限以下,光学纯度为99.5%ee以上。
(比较例1)利用S体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶进行的(S)-β-苯基丙氨酸的制造(非专利文献3中记载的反应条件下的(S)-β-苯基丙氨酸的制造)
反应液(4.0g)含有1.7×10-2重量%(wt%)L-苯基丙氨酸、0.8g 100mmol/l麦黄酮缓冲液(pH8.25)、实施例1中配制得到的MT-11046的菌体混悬液(适量)及水,于30℃下使之反应4小时。在反应液中(S)-β-苯基丙氨酸固体未析出,(S)-β-苯基丙氨酸的反应收率为48%。
(实施例3)(S)-β-苯基丙氨酸的制造[pH的研究1]
反应液(250g)含有12重量%(wt%)L-苯基丙氨酸、实施例1中配制得到的MT-11046的菌体(适量)及水,于25℃下使之反应24小时以上。反应中将反应液的pH用25%氨水调节至表1所示的各pH。确认了在研究的所有条件下(S)-β-苯基丙氨酸固体析出。各pH下的(S)-β-苯基丙氨酸的反应收率示于表1。
[表1]
  pH   收率
  6.3   61%
  6.6   83%
  7.0   87%
  7.4   85%
  7.6   88%
  7.8   89%
  8.0   88%
  8.2   86%
  8.4   82%
  8.8   62%
(比较例2)(S)-β-苯基丙氨酸的制造
反应液(250g)含有12重量%(wt%)L-苯基丙氨酸、实施例1中配制得到的MT-11046的菌体(适量)及水,于25℃下使之反应24小时以上。反应中将反应液的pH用6mol/l盐酸溶液或25%氨水调节至表2所示的各pH。确认了在研究的所有条件下(S)-β-苯基丙氨酸的固体未析出。各pH下的(S)-β-苯基丙氨酸的反应收率示于表2。
[表2]
  pH   收率
  5.5   10%
  10.5   5%
(实施例4)(S)-β-苯基丙氨酸的制造[pH的研究2]
反应液(250g)含有36重量%(wt%)L-苯基丙氨酸、实施例1中配制得到的MT-11046的菌体(适量)及水,于25℃下使之反应24小时以上。反应中将反应液的pH用25%氨水调节至表3所示的各pH。确认了在研究的所有条件下(S)-β-苯基丙氨酸的固体析出。各pH下的(S)-β-苯基丙氨酸的反应收率示于表3。
[表3]
  pH   收率
  6.5   79%
  7.5   92%
  8.0   93%
  8.8   72%
(实施例5)(S)-β-苯基丙氨酸的制造[pH的研究3]
反应液(250g)含有12重量%(wt%)L-苯基丙氨酸、实施例1中配制得到的MT-11046的菌体(适量)及水,于20℃下使之反应24小时以上。反应中将反应液的pH用25%氨水调节至pH为9.2。确认了在研究的条件下(S)-β-苯基丙氨酸的固体析出。(S)-β-苯基丙氨酸的反应收率为62%。
(比较例3)(S)-β-苯基丙氨酸的制造
反应液(250g)含有36重量%(wt%)L-苯基丙氨酸、实施例1中配制得到的MT-11046的菌体(适量)及水,于25℃下使之反应24小时以上。反应中将反应液的pH用6mol/l盐酸溶液或25%氨水调节至表4所示的各pH。确认了在研究的所有条件下(S)-β-苯基丙氨酸的固体未析出。各pH下的(S)-β-苯基丙氨酸的反应收率示于表4。
[表4]
  pH   收率
  5.5   5%
  10.5   3%
(实施例6)(S)-β-苯基丙氨酸的制造[温度的研究1]
反应液(4.0g)含有12重量%(wt%)L-苯基丙氨酸、0.4g 1mol/l的Tris-盐酸缓冲液(pH8.5)、实施例1中配制得到的MT-11046的菌体混悬液(适量)及水,在表5所示的各温度下使之反应24小时以上。确认了在研究的所有条件下(S)-β-苯基丙氨酸的固体析出。在各温度下的(S)-β-苯基丙氨酸的反应收率示于表5。
[表5]
  温度   收率
  4℃   93%
  15℃   90%
  25℃   88%
  30℃   86%
  40℃   74%
  50℃   63%
  60℃   44%
(实施例7)(S)-β-苯基丙氨酸的制造[温度的研究2]
反应液(250g)含有36重量%(wt%)L-苯基丙氨酸、实施例1中配制得到的MT-11046的菌体(适量)及水,在表6所示的各温度下使之反应24小时以上。反应中将反应液的pH用25%氨水调节至pH为8.0。确认了在研究的所有条件下(S)-β-苯基丙氨酸的固体析出。各温度下的(S)-β-苯基丙氨酸的反应收率示于表6。
[表6]
  温度   收率
  15℃   94%
  25℃   93%
  35℃   89%
(实施例8)(S)-β-苯基丙氨酸的制造[基质添加量的研究1]
反应液(4.0g)含有表7所示的各添加量的L-苯基丙氨酸、0.4g1mol/l的Tris-盐酸缓冲液(pH8.5)、实施例1中配制得到的MT-11046的菌体混悬液(适量)及水,于25℃下使之反应24小时以上。确认了在研究的所有条件下(S)-β-苯基丙氨酸的固体析出。各基质添加量下的(S)-β-苯基丙氨酸的反应收率示于表7。
[表7]
  基质添加量重量%(wt%)   收率
  7%   81%
  基质添加量重量%(wt%)   收率
  16%   90%
  24%   93%
  36%   94%
(实施例9)(S)-β-苯基丙氨酸的制造[基质添加量的研究2]
反应液(4.0g)含有表8所示的各添加量的L-苯基丙氨酸、0.4g1mol/l的Tris-盐酸缓冲液(pH8.5)、实施例1中配制得到的MT-11046的菌体混悬液(适量)及水,于10℃下使之反应24小时以上。确认了在研究的所有条件下(S)-β-苯基丙氨酸的固体析出。各基质添加量下的(S)-β-苯基丙氨酸的反应收率示于表8。
[表8]
  基质添加量重量%(wt%)   收率
  2.5%   62%
  3.0%   65%
(实施例10)(S)-β-苯基丙氨酸的纯化
在实施例3中,在调节至pH为8.0的反应液中加入6mol/l盐酸调节pH至2.1,使作为固体析出的(S)-β-苯基丙氨酸溶解。之后,加入16g活性碳(含水率50%),于25℃下搅拌30分钟,通过过滤除去活性碳和菌体成分。然后,将活性碳用32g水洗涤,合并滤液和洗涤液后,于10℃下一边缓慢搅拌一边将混合液用20%氢氧化钠水溶液调节pH至5.6,使(S)-β-苯基丙氨酸析出。过滤晶析液,将结晶用30ml冷水洗涤3次。干燥后,得到21.6g白色结晶(S)-β-苯基丙氨酸。将结晶的水溶液用HPLC进行分析,结果确认了(R)-β-苯基丙氨酸为检测限以下,光学纯度为99.5%ee以上。
以上说明了本发明的实施方式及实施例,但这些是本发明的示例,也可以采用除上述之外的各种构成。实施方式中例如列举了利用芳香族氨基酸氨基变位酶的芳香族β-氨基酸的制造方法,但本发明也可以适用于除芳香族氨基酸之外的氨基酸。例如可以通过使用赖氨酸2,3-氨基变位酶制造β-赖氨酸。另外,可以通过使用精氨酸2,3-氨基变位酶制造β-精氨酸;可以通过使用谷氨酸2,3-氨基变位酶制造β-谷氨酸;可以通过使用亮氨酸2,3-氨基变位酶制造β-亮氨酸。
序列表
<110>三井化学株式会社
 
<120>β-氨基酸的制备方法
 
<130>MC-70119WO
 
<150>JP 2007-257425
 
<151>2007-10-01
 
<160>1
 
<170>PatentIn version 3.3
 
<210>1
<211>1655
<212>DNA
<213>人工序列
 
<220>
<223>合成基因的核苷酸序列
 
<220>
<221>CDS
<222>(24)..(1649)
 
<400>1
gaattcacaa aaaggataaa aca atg tct att gtt aac gaa tcc ggt tct cag  53
                          Met Ser Ile Val Asn Glu Ser Gly Ser Gln
                          1               5                   10
cct gtt gta agc cgt gat gaa acc ctg tcc cag atc gaa cgt acg tcc    101
Pro Val Val Ser Arg Asp Glu Thr Leu Ser Gln Ile Glu Arg Thr Ser
                15                  20                  25
ttc cat atc tct agc ggt aaa gat atc tct ctg gaa gaa atc gca cgt    149
Phe His Ile Ser Ser Gly Lys Asp Ile Ser Leu Glu Glu Ile Ala Arg
            30                  35                  40
gcg gca cgt gac cat cag ccg gta acc ctg cac gac gaa gtt gtg aac    197
Ala Ala Arg Asp His Gln Pro Val Thr Leu His Asp Glu Val Val Asn
       45                  50                  55
cgt gtt acc cgt agc cgt tct att ctg gag tct atg gta tct gac gaa    245
Arg Val Thr Arg Ser Arg Ser Ile Leu Glu Ser Met Val Ser Asp Glu
    60                  65                  70
cgt gtt atc tat ggt gtc aac acc agc atg ggc ggt ttt gtt aac tac    293
Arg Val Ile Tyr Gly Val Asn Thr Ser Met Gly Gly Phe Val Asn Tyr
75                  80                  85                  90
atc gtt ccg atc gct aag gca agc gaa ctg cag aac aac ctg att aat    341
Ile Val Pro Ile Ala Lys Ala Ser Glu Leu Gln Asn Asn Leu Ile Asn
                95                  100                 105
gcc gtt gct acc aac gtc ggc aaa tac ttc gat gat acc acc gtc cgc    389
Ala Val Ala Thr Asn Val Gly Lys Tyr Phe Asp Asp Thr Thr Val Arg
            110                 115                 120
gca acc atg ctg gca cgt atc gtc tct ctg tct cgc ggt aac tct gcg    437
Ala Thr Met Leu Ala Arg Ile Val Ser Leu Ser Arg Gly Asn Ser Ala
        125                 130                 135
att tct atc gtc aat ttc aaa aag ctg atc gaa att tac aac cag ggt    485
Ile Ser Ile Val Asn Phe Lys Lys Leu Ile Glu Ile Tyr Asn Gln Gly
    140                 145                 150
atc gtt ccg tgt atc ccg gaa aaa ggc tcc ctg ggt act tcc ggt gat    533
Ile Val Pro Cys Ile Pro Glu Lys Gly Ser Leu Gly Thr Ser Gly Asp
155                 160                 165                 170
ctg ggt ccg ctg gcc gcg atc gcc ctg gta tgc acc ggc cag tgg aaa    581
Leu Gly Pro Leu Ala Ala Ile Ala Leu Val Cys Thr Gly Gln Trp Lys
                175                 180                 185
gct cgt tac cag ggt gaa cag atg agc ggc gca atg gct ctg gag aaa      629
Ala Arg Tyr Gln Gly Glu Gln Met Ser Gly Ala Met Ala Leu Glu Lys
             190                 195                 200
gcg ggc att tcc ccg atg gag ctg tcc ttc aaa gaa ggt ctg gcg ctg      677
Ala Gly Ile Ser Pro Met Glu Leu Ser Phe Lys Glu Gly Leu Ala Leu
        205                 210                 215
atc aac ggt acc tct gct atg gtt ggt ctg ggt gta ctg ctg tat gac      725
Ile Asn Gly Thr Ser Ala Met Val Gly Leu Gly Val Leu Leu Tyr Asp
    220                 225                 230
gag gtg aag cgt ctg ttc gat acc tac ctg act gta act tct ctg tct      773
Glu Val Lys Arg Leu Phe Asp Thr Tyr Leu Thr Val Thr Ser Leu Ser
235                 240                 245                 250
atc gag ggt ctg cat ggt aaa act aaa ccg ttt gag cct gcg gta cac      821
Ile Glu Gly Leu His Gly Lys Thr Lys Pro Phe Glu Pro Ala Val His
                255                 260                 265
cgt atg aaa ccg cac cag ggc cag ctg gaa gta gct acc acc atc tgg      869
Arg Met Lys Pro His Gln Gly Gln Leu Glu Val Ala Thr Thr Ile Trp
            270                 275                 280
gaa acc ctg gca gat tcc tcc ctg gcc gtt aac gaa cac gaa gtg gaa      917
Glu Thr Leu Ala Asp Ser Ser Leu Ala Val Asn Glu His Glu Val Glu
        285                 290                 295
aag ctg atc gct gaa gaa atg gac ggc ctg gta aaa gct agc aac cac      965
Lys Leu Ile Ala Glu Glu Met Asp Gly Leu Val Lys Ala Ser Asn His
    300                 305                 310
cag atc gaa gac gcc tac tct atc cgt tgt act ccg caa atc ctg ggc     1013
Gln Ile Glu Asp Ala Tyr Ser Ile Arg Cys Thr Pro Gln Ile Leu Gly
315                 320                 325                 330
ccg gta gca gac acc ctg aaa aac att aaa cag acc ctg acc aac gaa     1061
Pro Val Ala Asp Thr Leu Lys Asn Ile Lys Gln Thr Leu Thr Asn Glu
                335                 340                 345
ctg aac tct tct aac gat aac ccg ctg att gat cag acc acc gaa gaa     1109
Leu Asn Ser Ser Asn Asp Asn Pro Leu Ile Asp Gln Thr Thr Glu Glu
            350                 355                 360
gta ttc cac aac ggc cac ttc cac ggt cag tat gta tct atg gcg atg     1157
Val Phe His Asn Gly His Phe His Gly Gln Tyr Val Ser Met Ala Met
        365                 370                 375
gat cac ctg aac att gct ctg gtt acc atg atg aat ctg gcc aac cgt     1205
Asp His Leu Asn Ile Ala Leu Val Thr Met Met Asn Leu Ala Asn Arg
    380                 385                 390
cgc atc gac cgt ttc atg gat aaa tct aac tcc aac ggt ctg ccg ccg     1253
Arg Ile Asp Arg Phe Met Asp Lys Ser Asn Ser Asn Gly Leu Pro Pro
395                 400                 405                 410
ttc ctg tgc gca gaa aac gct ggt ctg cgt ctg ggt ctg atg ggc ggt     1301
Phe Leu Cys Ala Glu Asn Ala Gly Leu Arg Leu Gly Leu Met Gly Gly
                415                 420                 425
cag ttc atg act gcg agc atc acc gct gaa tcc cgc gca tcc tgt atg     1349
Gln Phe Met Thr Ala Ser Ile Thr Ala Glu Ser Arg Ala Ser Cys Met
             430                 435                 440
ccg atg tct att cag tcc ctg agc act act ggt gat ttc cag gac atc     1397
Pro Met Ser Ile Gln Ser Leu Ser Thr Thr Gly Asp Phe Gln Asp Ile
        445                 450                 455
gtt agc ttc ggc ctg gtt gct gcc cgc cgt gta cgt gaa cag ctg aaa     1445
Val Ser Phe Gly Leu Val Ala Ala Arg Arg Val Arg Glu Gln Leu Lys
    460                 465                 470
aac ctg aag tat gtg ttt tct ttc gaa ctg ctg tgt gcg tgc cag gca     1493
Asn Leu Lys Tyr Val Phe Ser Phe Glu Leu Leu Cys Ala Cys Gln Ala
475                 480                 485                 490
gtt gac atc cgt ggt act gcg ggt ctg tct aaa cgt acc cgt gcc ctg    1541
Val Asp Ile Arg Gly Thr Ala Gly Leu Ser Lys Arg Thr Arg Ala Leu
                495                 500                 505
tac gat aaa acc cgt acc ctg gta ccg tat ctg gaa gaa gat aaa acc    1589
Tyr Asp Lys Thr Arg Thr Leu Val Pro Tyr Leu Glu Glu Asp Lys Thr
            510                 515                 520
att tct gat tat atc gaa tct att gcg caa acc gtg ctg acc aaa aac    1637
Ile Ser Asp TyrIle Glu SerIle Ala Gln Thr Val Leu Thr Lys Asn
        525                 530                 535
tct gac atc tga aagctt                                             1655
Ser Asp Ile
   540

Claims (16)

1.一种β-氨基酸的制造方法,包括在氨基酸氨基变位酶的存在下由α-氨基酸合成β-氨基酸的步骤,其特征在于,在反应液中使β-氨基酸作为固体析出。
2.如权利要求1所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述氨基酸氨基变位酶为芳香族氨基酸氨基变位酶。
3.如权利要求2所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述芳香族氨基酸氨基变位酶为苯基丙氨酸氨基变位酶。
4.如权利要求3所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述苯基丙氨酸氨基变位酶为S体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶。
5.如权利要求3所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述苯基丙氨酸氨基变位酶为R体选择性苯基丙氨酸氨基变位酶。
6.如权利要求2所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述α-氨基酸为芳香族L-氨基酸。
7.如权利要求6所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述芳香族L-氨基酸为L-苯基丙氨酸。
8.如权利要求2所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述β-氨基酸为芳香族β-氨基酸。
9.如权利要求8所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述芳香族β-氨基酸为β-苯基丙氨酸。
10.如权利要求9所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述β-苯基丙氨酸为(S)-β-苯基丙氨酸。
11.如权利要求9所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述β-苯基丙氨酸为(R)-β-苯基丙氨酸。
12.如权利要求2所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述芳香族氨基酸氨基变位酶为酪氨酸氨基变位酶。
13.如权利要求6所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述芳香族L-氨基酸为L-酪氨酸。
14.如权利要求8所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述芳香族β-氨基酸为β-酪氨酸。
15.如权利要求1至14中任一项所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述反应液的pH为6以上10以下。
16.如权利要求1至15中任一项所述的β-氨基酸的制造方法,其特征在于,所述反应液的温度为4℃以上、所述氨基酸氨基变位酶失活的温度以下。
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