CZ282098B6 - Mikroorganismy rodu Klebsiela a způsob mikrobiologické výroby S-alfa-aminokarboxylových kyselin a amidů R-alfa-aminokarboxylových kyselin - Google Patents

Mikroorganismy rodu Klebsiela a způsob mikrobiologické výroby S-alfa-aminokarboxylových kyselin a amidů R-alfa-aminokarboxylových kyselin Download PDF

Info

Publication number
CZ282098B6
CZ282098B6 CZ951507A CZ150795A CZ282098B6 CZ 282098 B6 CZ282098 B6 CZ 282098B6 CZ 951507 A CZ951507 A CZ 951507A CZ 150795 A CZ150795 A CZ 150795A CZ 282098 B6 CZ282098 B6 CZ 282098B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
alpha
formula
microorganisms
aminocarboxylic acid
dsm
Prior art date
Application number
CZ951507A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ150795A3 (en
Inventor
Andreas Dr. Kiener
Jean-Paul Dr. Roduit
Jörg Dr. Kohr
Nicholas Dr. Shaw
Original Assignee
Lonza A.G.
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 Lonza A.G. filed Critical Lonza A.G.
Publication of CZ150795A3 publication Critical patent/CZ150795A3/cs
Publication of CZ282098B6 publication Critical patent/CZ282098B6/cs

Links

Classifications

    • 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
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205Bacterial isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/10Nitrogen as only ring hetero atom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/10Nitrogen as only ring hetero atom
    • C12P17/12Nitrogen as only ring hetero atom containing a six-membered hetero ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P41/00Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture
    • C12P41/006Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture by reactions involving C-N bonds, e.g. nitriles, amides, hydantoins, carbamates, lactames, transamination reactions, or keto group formation from racemic mixtures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/22Klebsiella
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/38Pseudomonas
    • C12R2001/39Pseudomonas fluorescens
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/38Pseudomonas
    • C12R2001/40Pseudomonas putida
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215Microorganisms
    • Y10S435/822Microorganisms using bacteria or actinomycetales
    • Y10S435/852Klebsiella
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215Microorganisms
    • Y10S435/822Microorganisms using bacteria or actinomycetales
    • Y10S435/874Pseudomonas
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215Microorganisms
    • Y10S435/822Microorganisms using bacteria or actinomycetales
    • Y10S435/874Pseudomonas
    • Y10S435/876Pseudomonas fluorescens
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215Microorganisms
    • Y10S435/822Microorganisms using bacteria or actinomycetales
    • Y10S435/874Pseudomonas
    • Y10S435/877Pseudomonas putida
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215Microorganisms
    • Y10S435/822Microorganisms using bacteria or actinomycetales
    • Y10S435/878Rhizobium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Popsány jsou nové mikroorganismy rodu Klebsiella, které jsou schopné amidy .alfa.-aminokarboxylových kyslin, ve formě racemátu nebo jeho opticky aktivních isomerů, obecného vzorce I, kde A spolu s -NH- a -CH- znamená popřípadě substituovaný pětičlenný nebo šestičlenný nasycený heterocyklický kruh, zužitkovat jako jediný zdroj dusíku a amidy (RS)-.alfa.-aminokarboxylových kyselin shora definovaného vzorce I převést na kyselinu S-.alfa.-aminokarboxylovou obecného vzorce II, kde A má uvedený význam.ŕ

Description

(57) Anotace:
Popsány Jsou nové mikroorganismy rodu Klebsiella. které Jsou schopné amidy <i-aminokarboxylových kyselin, ve formě racemátu nebo jeho opticky aktivních isomerů, obecného vzorce I, kde A spolu s -NH- a -CHznamená popřípadě substituovaný pétičlenný nebo šestičlenný nasycený heterocyklický kruh, zužitkovat Jako Jediný zdroj dusíku a amidy (RS)-u-aminokarboxylových kyselin shora definovaného vzorce I převést na kyselinu S-u-aminokarboxylovou obecného vzorce II, kde A má uvedený význam.
O
< [)
Cti)
Mikroorganismy rodu Klebsiella a způsob mikrobiologické výroby S-a-aminokarboxylových kyselin a amidů R-a-aminokarboxylových kyselin
Oblast techniky
Vynález se týká nových mikroorganismů, které jsou schopné zužitkovat amid a-aminokarboxylové kyseliny ve formě racemátu nebo jeho opticky aktivních izomerů, obecného vzorce I
O (I).
ve kterém A spolu s -NH- a -CH- znamená popřípadě substituovaný pětičlenný nebo šestičlenný nasycený heterocyklický kruh, jako jediný zdroj dusíku a převést amid (RS)-a-aminokarboxylové kyseliny již definovaného vzorce lna S-a-aminokarboxylovou kyselinu obecného vzorce II
(Π), ve kterém A má jmenovaný význam. Tyto mikroorganismy, popřípadě jejich bezbuněčné enzymy, se používají pro nový způsob přípravy S-a-aminokarboxylových kyselin (vzorec II) a/nebo pro přípravu amidů R-a-aminokarboxylových kyselin obecného vzorce III
(III), kde A má jmenovaný význam.
S-a-aminokarboxylové kyseliny vzorce II, jako například kyselina S-a-pipekolinová, jsou důležité meziprodukty pro výrobu mnoha bioaktivních sloučenin, jako například pro Thioridazin nebo Pipradol (Ng-Youn-Chen a spol., J. Org. Chem., sv. 59, č. 8, 1994).
Dosavadní stav techniky
Vedle množství chemických štěpení racemátu kyseliny (RS)-pipekolinové, popřípadě jejích derivátů, jsou známé také biotechnologická štěpení racemátů. Tak popisuje například Huh a spol.
- 1 CZ 282098 B6 (Biosci. Biotech. Biochem., 56 (12), 2081-2082) štěpení racemátu kyseliny (RS)-pipekolinové pomocí R-aminokyselinové oxydázy. Přitom se specificky oxiduje R-izomer na kyselinu l-piperidein-2-karboxylovou. přičemž vznikne kyselina S-pipekolinová. Po chemické redukci kyseliny l-piperidein-2-karboxylové na kyselinu (RS)-pipekolinovou vznikne pak vlivem R-aminokyselinové oxidázy opět kyselina S-pipekolinová. Přitom stále více ubývá kyseliny Rpipekolinové. Analogický způsob přípravy S-prolinu je popsán v J. Ferm. Bioeng., 74, 189-190, 1992. Oba tyto způsoby jsou však nevýhodné v tom, že nejsou schůdné pro velkovýrobu. Dalším nedostatkem je, že se musí použít čištěná R-aminokyselinová oxidáza.
Dále je známo, že racemické estery kyseliny pipekolinové za působení lipázy z Aspergillus niger se přeměňují na kyselinu S-pipekolinovou a estery kyseliny R-pipekolinové (Ng-Youn-Chen a spol., 1994, ibid). Tento způsob má však ten nedostatek, že se kyselina S-pipekolinová získá s enantiomemí čistotou ee = 93 %.
Podstata vynálezu
Úkolem předloženého vy nálezu je poskytnout jednoduchý a technicky schůdný biotechnologický způsob výroby cyklických S-cc-aminokarboxylových kyselin, které se mohou izolovat s dobrou enantiomemí čistotou.
Tento úkol se řeší pomocí mikroorganismů podle nároku 1 a způsobem podle nároku 3.
Mikroorganismy podle vy nálezu se mohou izolovat ze vzorků půdy, kalu nebo odpadní vody za pomoci obvyklých mikrobiologických postupů. Podle vynálezu se izolace těchto mikroorganismů uskuteční tak, že se
a) obvyklým způsobem pěstují v médiu s amidem α-aminokarboxylové kyseliny (vzorec I) ve formě racemátu nebo jeho opticky aktivních izomerů jako jediným zdrojem dusíku a s vhodným zdrojem uhlíku
b) z kultury, získané pěstováním, se pak izolují takové, které jsou stabilní a jsou schopné přeměnit amid (RS)-ct-aminokarboxylové kyseliny (vzorec I) na S-a-aminokarboxylovou kyselinu (vzorec II).
K. tomu se mohou použít všechny mikroorganismy, které specificky obsahují tyto S-aminokyselinové amidázy. Účelně se podrobí selekci ty mikroorganismy, které zužitkují piperazinkarboxamid nebo pipekolinamid ve formě racemátu nebo opticky aktivních izomerů jako jediný zdroj dusíku. Výhodně se podrobí selekci ty mikroorganismy, které zužitkují piperazinkarboxamid nebo pipekolinamid jako jediný zdroj dusíku.
Jako zdroj uhlíku mohou mikroorganismy užít například cukry, alkoholické cukry, karboxylové kyseliny nebo alkoholy jako růstový substrát. Jako cukry se mohou použít hexózy, jako například glukóza nebo pentózy. Jako karboxylové kyseliny se mohou použít dikarboxylové kyseliny nebo trikarboxylové kyseliny, popřípadě jejich soli, jako například kyselina citrónová nebo sukcinát. Jako alkohol se může použít trojmocný alkohol, jako například glycerin. Výhodně se jako zdroj uhlíku používá trojmocný alkohol, jako glycerin.
Jako selekční a růstová média se mohou použít běžná média, používaná v oboru, jako například médium, obsahující minerální soli podle Kulla a spol., (Arch. Microbiol., 135, 1-7, 1983), nebo médium, popsané v tabulce 1. Výhodně se používá médium, popsané v tabulce 1.
-2 CZ 282098 B6
Během pěstování a selekce se účelně indukují účinné enzymy mikroorganismu. Jako enzymový induktor se může například použít piperazinkarboxamid, pipekolinamid nebo acetamid.
Účelně se pěstování a selekce uskutečňuje při teplotě od 15 do 50 °C, výhodně od 20 do 45 °C a při hodnotě pH mezi pH 5 a pH 10, výhodně mezi pH 6 a pH 9.
Výhodné mikroorganismy se specifickou aktivitou S-aminokyselinové amidázy jsou mikroorganismy, zužitkující piperazinkarboxamid rodu Klebsiella, zejména druhu Klebsiella pneumoniae s označením DSM 9175 a DSM 9176, nebo druhu Klebsiella terrigena s označením DSM 9174, jakož i jejich funkčně ekvivalentní varianty a mutanty. Tyto mikroorganismy byly uloženy 25. 04. 1994 u Německé sbírky mikroorganismů a buněčných kultur GmbH,
Mascheroderweg lb, D-38124 Braunschweig, podle Budapešťské úmluvy.
Pod pojmem funkčně ekvivalentní varianty a mutanty se rozumějí mikroorganismy, které mají v podstatě stejné vlastnosti a funkce jako původní mikroorganismy. Takové varianty a mutanty mohou náhodně vzniknout, například UV-ozářením.
Vědecký popis mikroorganismu DSM 9175, identifikovaný jako Klebsiella pneumoniae
Vlastnosti kmene buněčná forma šířka pm délka pm tyčinky
0,8-1,0
1,0-3,0 pohyblivost
Gram-reakce lyže 3 %ním KOH aminopeptidáza (Cemy) spory oxidáza kataláza růst anaerobní kyselina z (OF-test) glukózy aerobně glukózy anaerobně plyn z glukózy kyselina z (ASS) glukózy fruktózy xylózy erythritolu adonitu D-manózy
L-rhamnózy +
dulcitu -
inositu +
sorbitu +
5 a-methyl-D-glukosidu +
cellobiózy +
maltózy +
laktózy +
L-sorbózy +
10 L-fukózy -
D-arabitolu +
ONPG +
15 ADH -
LDC +
ODC -
20 VP +
indol -
25 tvorba H2S -
Simmonův citrát +
fenylalanindesamináza - Zkratky:
30 ureáza - ASS = kys. acetylsalicylová OF = oxidace-fermentace
hydro lýza ONPG = O-nitrofenylgalaktosidáza
35 želatiny - ADH = alkoholdehydrogenáza
DNA - VP = Voges Proskauer
Vědecký popis mikroorganismu DSM 9176, identifikovaný jako Klebsiella pneumoniae
Vlastnosti kmene buněčná forma šířka pm délka pm tyčinky
0,8-1,0
1,0-3,0 pohyblivost
Gram-reakce lyže 3 %ním K.OH + aminopeptidáza (Cemy) + spory
CZ 282098 B6
oxidáza -
kataláza +
růst anaerobní +
kyselina z (OF-test) glukózy aerobně glukózy anaerobně + +
plyn z glukózy +
kyselina z (ASS) glukózy fruktózy xylózy erythritolu adonitu D-manózy L-rhamnózy dulcitu inositu sorbitu a-methyl-D-glukosidu cellobiózy maltózy laktózy L-sorbózy L-fukózy D-arabitolu + + + + + + + + + + + + + +
ONPG +
ADH -
LDC +
ODC -
VP +
indol -
tvorba H?S -
Simmonův citrát +
fenylalanindesamináza -
ureáza -
hydrolýza
-5CZ 282098 B6 želatiny
DNA
Vědecký popis mikroorganismu DSM 9174, identifikovaný jako Klebsiella terrigena
Vlastnosti kmene buněčná forma šířka pm délka pm tyčinky
0,8-1,0
1,0-2,0 pohyblivost
Gram-reakce lyže 3 %ním KOH + aminopeptidáza (Cemy) + spory oxidáza kataláza růst anaerobní+ kyselina z (OF-test) glukózy aerobně+ glukózy anaerobně+ plyn z glukózy+ kyselina z (ASS) glukózy+ fruktózy+ xylózy+ erythritolu adonitu+
D-manózy+
L-rhamnózy+ dulcitu inositu+ sorbitu+ α-methyl-D-glukosidu+ cellobiózy+ maltózy+ laktózy+
L-sorbózy+
L-fukózy+
D-arabitolu+
5-ketoglukonátu+
-6CZ 282098 B6
ONPG+
ADH
LDC+
ODC+
VP+ indol tvorba H2S
Simmonův citrát+ fenylalanindesamináza ureáza hydro lýza želatiny
DNA
Způsob přípravy S-a-aminokarboxylových kyselin obecného vzorce II
(II).
ve kterém A má jmenovaný význam, a/nebo amidů R-a-aminokarboxylových kyselin obecného vzorce III
(III).
NH O ve kterém A má jmenovaný význam, spočívá podle vynálezu v tom, že se v amidu (RS)-a-aminokarboxylové kyseliny obecného vzorce I
(I).
ve kterém A má jmenovaný význam, amid S-cc-aminokarboxylové kyseliny přemění pomocí specifických již popsaných mikroorganismů nebo pomocí bezbuněčných enzymů z těchto mikroorganismů na S-cc-aminokarboxylovou kyselinu a ta se izoluje, přičemž při biotransformaci vedle S-cc-aminokarboxylové kyseliny vzniká amid R-a-aminokarboxylové kyseliny, který se případně izoluje.
Edukty, amidy (RS)-a-aminokarboxylových kyselin obecného vzorce I
O
NH
(I), ve kterém A spolu s -NH- a -CH- znamená pětičlenný nebo šestičlenný nasycený heterocyklický kruh, popřípadě substituovaný, mohou být získány z odpovídajících aromatických amidů v oboru obvyklou hydrogenací.
Jako amidy aminokarboxy lových kyselin vzorce I s pětičlenným nasyceným heterocyklickým kruhem se mohou použít popřípadě substituovaný prolinamid, pyrazolidinkarboxamid, imidazolidinkarboxamid, oxazolidinkarboxamid, isoxazolidinkarboxamid, thiazolidinkarboxamid nebo triazolidinkarboxamid. Jako substituovaný prolinamid se může například použít indolinamid.
Jako amidy aminokarboxy lových kyselin vzorce I se šestičlenným nasyceným heterocyklickým kruhem se mohou použít piperazinkarboxamid, pipekolinamid, morfolinkarboxamid, perhydrochinolinkarboxamid (chinolinankarboxamid), perhydroisochinolinkarboxamid (isochinolinankarboxamid), perhydrochinoxalinkarboxamid (chinoxalinankarboxamid), které jsou rovněž popřípadě substituované. Zástupci amidů aminokarboxylových kyselin se substituovaným šestičlenným nasyceným heterocyklickým kruhem mohou být Ci-C4-alkyl-substituované, jako například 4-methylpipekolinamid, H2N-CH2-substituované, jako například 4-aminomethylpipekolinamid, nebo CN-substituované, jako například 4-kyanpipekolinamid. Výhodně se používá piperazinkarboxamid, pipekolinamid nebo 4-methylpipekolinamid.
Enzymy pro bezbuněčný systém lze získat v oboru běžným způsobem rozbitím mikroorganismů. Například lze pro tento postup použít ultrazvuk, Frenchovo tlakové zařízení nebo metodu s lysozymy. Tyto bezbuněčné enzymy se mohou také imobilizovat na vhodném nosiči.
Pro způsob jsou zvláště vhodné výše popsané specifické mikroorganismy druhu Klebsiella terrigena DSM 9174, Klebsiella pneumoniae DSM 9175 a DSM 9176, jakož i jejich bezbuněčné enzymy. Stejně vhodné jsou funkčně ekvivalentní varianty a mutanty popsaných mikroorganismů.
Biotransformace se může provádět po obvyklém napěstování mikroorganismů s buňkami v klidu (nerostoucí buňky, které již nepotřebují žádný zdroj uhlíku a energie) nebo s rostoucími buňkami.
Jako média pro postup s buňkami v klidu mohou sloužit v oboru běžná média, jako například předtím popsané médium s minerálními solemi podle Kulla a spol., 1983 (ibid), nízkomolekulámí fosfátové pufry, HEPPES-pufř, nebo médium, popsané v tabulce 1. Pro postup s rostoucími buňkami se obvykle používá médium, které obsahuje zdroj uhlíku a dusíku, jako
-8CZ 282098 B6 například komerčně běžná média nebo médium podle tabulky 1. Výhodně se při postupu použije médium podle tabulky 1.
Účelně se biotransformace provádí za jednorázového nebo kontinuálního přidávání amidu (RS)α-aminokarboxylové kyseliny tak, že koncentrace amidu (RS)-cc-aminokarboxylové kyseliny nepřesáhne 20 % hmotnostních, výhodně 10 % hmotnostních.
Hodnota pH média může být v rozmezí od pH 5 do pH 11, výhodně od pH 7 do pH 10.
Účelně se biotransformace provádí při teplotě od 25 do 65 °C, výhodně od 30 do 60 °C.
Po obvyklé reakční době od 1 do 100 hod je amid S-cc-aminokarboxylové kyseliny vzorce I úplně přeměněn na S-a-aminokarboxylovou kyselinu, přičemž vzniká také amid R-a-aminokarboxylové kyseliny.
Tímto způsobem získané S-a-aminokarboxylová kyselina a/nebo amid R-a-aminokarboxylové kyseliny lze izolovat obvyklými postupy zpracování, jako například okyselením, chromatografií nebo extrakcí.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
a) Izolace mikroorganismů, které jsou schopné zužitkovat racemický piperazinkarboxamid jako jediný zdroj dusíku:
Pro izolaci mikroorganismů, které jsou schopné zužitkovat racemický piperazinkarboxamid jako jediný zdroj dusíku, se použilo A-médium, jehož složení je uvedeno v tabulce 1. 100 ml tohoto média se dalo do 300 ml Erlenmeyerovy baňky a smíchalo s různými vzorky půdy (2 g) z provozního areálu firmy LONZA AG ve Visp. Švýcarsku. Baňky byly inkubovány v klidu při 30 °C po dobu 5 dnů. Pak se použil 1 ml tohoto A-média, aby se naočkovala čerstvá baňka se stejným médiem. Tato baňka byla opět inkubována za stejných podmínek. Celkově se tento obohacovací cyklus opakoval 5-krát. Potom byly tyto obohacené kultury rozetřeny na agarové médium (A-médium s 16 gf1 agaru) jako jednotlivé kolonie. Izolované mikroorganismy byly testovány následujícím kvalitativním testovacím systémem na stereoselektivní amidázy. Použily se jednotlivé kolonie pro naočkování 100 ml A-média do 300 ml Erlenmeyerových baněk. Tyto baňky byly tři dny inkubovány na třepačce při 30 °C, přičemž byly kultury již po jednom dni vymyty. Pak byly bezbuněčné supematanty kultur testovány na obsah kyseliny piperazinkarboxylové a piperazinkarboxamid pomocí tenkovrstevné chromatografie (silikagel, vyvíjecí rozpouštědlo: 11 dílů ethanolu, 6 dílů CHC13, 6 dílů NH4OH (25 %), důkaz pomocí ninhydrinu). Mikroorganismy, které přeměnily asi polovinu vneseného množství (RS)-piperazinkarboxamidu, byly použity pro biochemické testy ke zjištění, které kmeny obsahovaly S-specifické amidázy.
b) Biochemické testy pro indetifikaci mikroorganismů s S-specifickými amidázami:
Pro přípravu proteinového surového extraktu byly buňky kultivovány v 1 litru A-média při 30 °C a pak byly sebrány apromyty. 5 g buněk (mokrá váha) bylo resuspendováno v 10 ml 69 mMol fosfátového pufru, pH 7,0, a pomocí FRENCHR-tlakového zařízení byly buňky rozbity. Surové extrakty po odstředění 2 hodiny při 40 000 x g byly v porcích zmraženy při -20 °C. Pro určení stereoselektivity byly porovnávány hydrolyzáty R-prolinamidu a S-prolinamidu. K. tomu byl
-9CZ 282098 B6 použit následující enzymový test: objem assaye 1 ml, obsahující 69 mMol fosfátového pufru. pH 7.0. 100 - 800 pg proteinového surového extraktu, 2 mg S-prolinamid.HCl respektive R-prolinamid.HCI. doba inkubace 1 - 24 hodin, teplota inkubace 30 °C, detekce pomocí ninhydrinu po chromatografii na tenké vrstvě (viz nahoře). Amidázy kmenů DSM 9174, DSM 9175 a DSM 9176 ukázaly velmi pomalou hydrolýzu R-prolinamidu. Tyto kmeny byly použity pro přípravu opticky aktivních cyklických derivátů a-aminokyselin.
Surové extrakty kmenů DSM 9175 a DSM 9176 ukázaly při stejných podmínkách hydrolýzu (RS)-piperazinkarboxamidu a (RS)-pipekolinamidu. Změnou inkubační teploty a hodnoty pH roztoku assaye bylo zjištěno, že specifická aktivita amidáz byla nej vyšší mezi teplotou od 30 - 60 °C a hodnotou pH od 7 - 10.
Tabulka 1
A-médium:
Pro přípravu tohoto média bylo k dále popsanému minimálnímu médiu přidáno 2 gl'1 (RS)-piperazinkarboxamidu a 10 gl’1 glycerinu.
Minimální médium:
Koncentrace (mg/1)
Složení
extrakt droždí 500
Na2SO4 100
Na2HPO4 2000
KH2PO4 1000
NaČl 3000
MgCl2 x 6H2O 400
CaCl2 x 2H,O 14,5
FeCl3 x 6H2O 0,8
ZnSO4 x 7H2O 100 x 10’3
MnCl2 x 4H2O 90 x 10’3
H3BO3 300 x 10’3
CoCl2 x 6H2O 200 x 10’3
CuC12 x 2H2O ΙΟχ 10'3
NíC12 x 6H2O 20 x 10'3
Na2MoO4 x 2H2O 30 x 10’3
EDTANa, x 2H2O 5
FeSO4 x 7H,0 2
Příklady 2-4
Příprava kyseliny S-piperazinkarboxylové
Pro přípravu kyseliny S-piperazinkarboxylové pomocí kmenů DSM 9174, DSM 9175 a DSM 9176 byly zvoleny následující podmínky. Pro biotransformaci byl použit 1,5 1 fermentor, vybavený řízením pH, o pracovním objemu 1 1. Pro fermentace bylo v A-médiu zvýšeno množství glycerinu na 30 gl'1 a množství (RS)-piperazinkarboxamidu na 20 gl·1. Buňky byly kultivovány při pH 7,0, teplotě 30 °C a provětrávání 0,5 lmin1. V jednom případě (příklad 4) byly buňky nejdříve kultivovány 16 hodin za těchto podmínek, pak byla teplota zvýšena na 40 °C a pH média bylo zvýšeno na 8,0. Po určitých časových intervalech bylo stanoveno množství
- 10CZ 282098 B6 vytvořené kyseliny S-piperazinkarboxylové pomocí chromatografie na tenké vrstvě a fermentace byla přerušena po 36 - 72 hodinách, kdy byla přibližně polovina použitého piperazinkarboxamidu přeměněna. K tomuto okamžiku byly optické hustoty buněčné suspenze při 650 nm mezi 6 a 10. Pro izolaci kyseliny S-piperazinkarboxylové byl bezbuněčný roztok zahuštěn za sníženého tlaku na 100 ml. Roztok byl okyselen koncentrovanou HCl na pH 1.0, aby kyselina vypadla jako dihydrochlorid. Izolovaná kyselina byla pře krystalizována v 0,1 m HCl a sušena. Pro stanovení ee-hodnoty (enantiomeric excess - enantiomemí přebytek) vytvořené kyseliny byla nejprve kyselina převedena na deriváty pomocí 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-(3-D-glukopyranosylisothiokyanátu a analyzována pomocí kapilární elektroforézy (podmínky kapilární elektroforézy jsou uvedeny v tabulce 2). Výsledky jsou popsány v tabulce 3.
Tabulka 2
Podmínky kapilární elektroforézy
CE zařízení: Detektor: Pufe. Hewlett-Packard HP3DCE Detektor Hewlett-Packard s diodovou řadou 10 mM Di-natriumhydrogenfosfátu, 10 mM kyselina borová, 150 mM Natriumdodecylsulfátu, pH 9,0
Elektrolyt: 900 ml pufru plus 100 ml methanolu
Kapilára: HP G1600-61211
Elektrické pole: 20 kV
Proud: ca. 24 - 30 μΑ
Teplota ohřívače: 20 °C
Nastavení detektoru: 210 nm (šířka svazku 5 nm)
Doba migrace: ca. 17,1 min. (S-kyselina) ca. 17,7 min. (R-kyselina)
Tabulka 3
Příklad Kmen Surový produkt Překrystalizováno Výtěžek ee-hodnota
č. 2 DSM 9175 12,82 g 10,74 g 68,3 % 99,6
č. 3 DSM 9174 15,53 g 13,1 g 83,3 % 99,4
č. 4 DSM 9176 21,23 g 11,32 g 72,0 % 99,6
Příklad 5
Příprava kyseliny S-pipekolinové pomocí Klebsiella:
Buňky v klidu kmenů Klebsiella pneumoniae DSM 9175 a DSM 9176 přeměnily 20 gl'1 (RS)pipekolinamidu při 47 °C a hodnotě pH 8,0 během 6 hodin na (S)-kyselinu.
Když se tato přeměna prováděla s Klebsiella pneumoniae DSM 9175, získala se kyselina S-pipekolinová s ee-hodnotou 96,5 %.
- 11 CZ 282098 B6
Příklad 6
Příprava kyseliny S-4-methylpipekolinové
Pro tuto reakci byl přeměněn racemický 4-methylpipekolinamid (substrát) proteinovým surovým extraktem z Klebsiella pneumoniae DSM 9175 nebo Klebsiella terrigena DSM 9174 podobně jako v příkladu lb. Po inkubaci 24 hodin při pH 8,0 a 47 °C bylo z 0,2%ního roztoku substrátu přeměněno ca. 50 % vneseného amidu (měřeno analýzou pomocí chromatografie na tenké vrstvě).
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (7)

1. Mikroorganismy druhu Klebsiella terrigena DSM 9174 nebo druhu Klebsiella pneumoniae DSM 9175 a DSM 9176, které jsou schopné zužitkovat amidy cc-aminokarboxylových kyselin, ve formě racemátu nebo jeho opticky aktivních isomerů, obecného vzorce I (I).
kde A spolu s -NH a -CH znamená popřípadě substituovaný pětičlenný nebo šestičlenný nasycený heterocyklický kruh, ve kterém je heteroatom vybrán z kyslíku, dusíku nebo síry, jako jediný zdroj dusíku a převést amidy (RS)-cc-aminokarboxylových kyselin shora definovaného vzorce I na kyselinu S-a-aminokarboxylovou obecného vzorce II (Π), kde A má uvedený význam.
2. Mikroorganismy podle nároku 1, které jsou schopné zužitkovat pipekolinamid nebo piperazinkarboxamid ve formě racemátu nebo jeho opticky aktivních isomerů jako jediný zdroj dusíku.
3. Způsob mikrobiologické výroby kyselin S-a-aminokarboxylových obecného vzorce II
-12CZ 282098 B6 (Π), kde A má uvedený význam a/nebo amidů R-a-aminokarboxylových kyselin obecného vzorce III (III), kde A má uvedený význam, vyznačující se tím, že se v amidu (R,S)-a-aminokarboxylové kyseliny obecného vzorce I
O (I), kde A má uvedený význam, převede amid S-a-aminokarboxylové kyseliny pomocí mikroorganismů rodu Klebsiella nebo pomocí bezbuněčných enzy mů z těchto mikroorganismů na kyselinu S-a-aminokarboxylovou a izoluje se, přičemž při biotransformaci vznikne vedle kyseliny S-a-aminokarboxylové amid kyseliny R-a-aminokarboxylové, který se popřípadě izoluje.
4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se biotransformace provádí pomocí mikroorganismů druhu Klebsiella terrigena DSM 9174 nebo druhu Klebsiella pneumoniae DSM 9175 a DSM 9176 nebo s jejich funkčně ekvivalentními variantami a mutanty, nebo s bezbuněčnými enzymy z těchto mikroorganismů.
5. Způsob podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že se jako amid (R,S)-aaminokarboxylové kyseliny použije (R,S)-pipekolinamid, (R,S)-piperazinkarboxamid, (R,S)-4methylpipekolinamid nebo (R,S)-prolinamid.
6. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že se biotransformace provádí za jednorázového nebo kontinuálního přidání amidu (R,S)-a-aminokarboxylové kyseliny tak, aby koncentrace amidu (R,S)-a-aminokarboxylové kyseliny v kultivačním médiu nepřesáhla 20 % hmotnostních.
- 13CZ 282098 B6
7. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 3 až 6, vyznačující se tím. biotransformace provádí při hodnotě pH od 7 do 10 a při teplotě od 30 do 60 °C.
CZ951507A 1994-06-09 1995-06-08 Mikroorganismy rodu Klebsiela a způsob mikrobiologické výroby S-alfa-aminokarboxylových kyselin a amidů R-alfa-aminokarboxylových kyselin CZ282098B6 (cs)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH181394 1994-06-09
CH223194 1994-07-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ150795A3 CZ150795A3 (en) 1996-05-15
CZ282098B6 true CZ282098B6 (cs) 1997-05-14

Family

ID=25688747

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ951507A CZ282098B6 (cs) 1994-06-09 1995-06-08 Mikroorganismy rodu Klebsiela a způsob mikrobiologické výroby S-alfa-aminokarboxylových kyselin a amidů R-alfa-aminokarboxylových kyselin
CZ96668A CZ282337B6 (cs) 1994-06-09 1995-06-08 Mikroorganismy rodu Pseudomonas a způsob mikrobiologické výroby S-alfa-aminokarboxylových kyselin a amidů R-alfa-aminokarboxylových kyselin

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ96668A CZ282337B6 (cs) 1994-06-09 1995-06-08 Mikroorganismy rodu Pseudomonas a způsob mikrobiologické výroby S-alfa-aminokarboxylových kyselin a amidů R-alfa-aminokarboxylových kyselin

Country Status (10)

Country Link
US (2) US5622846A (cs)
EP (1) EP0686698B1 (cs)
JP (1) JP3694065B2 (cs)
AT (1) ATE199743T1 (cs)
CA (1) CA2150526C (cs)
CZ (2) CZ282098B6 (cs)
DE (1) DE59509085D1 (cs)
DK (1) DK0686698T3 (cs)
ES (1) ES2155104T3 (cs)
PT (1) PT686698E (cs)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ213199A3 (cs) * 1996-12-16 1999-11-17 Lonza Ag Mikroorganismy, enzymy a způsob výroby derivátů D-prolinu
CA2299324A1 (en) * 1997-08-11 1999-02-18 Lonza Ag Method for producing cyclic .alpha.-amino acids free from enantiomers or their n-protected derivatives by means of a d-specific aminoacylase
CA2341554A1 (en) * 1998-08-26 2000-03-09 Klaus Heinzmann Process for the preparation of (2r)-piperidine derivatives
US9453251B2 (en) 2002-10-08 2016-09-27 Pfenex Inc. Expression of mammalian proteins in Pseudomonas fluorescens
JP5602336B2 (ja) 2004-01-16 2014-10-08 フェネックス インコーポレイテッド シュードモナス・フルオレッセンスにおける哺乳動物タンパク質の発現
CN101031655A (zh) 2004-07-26 2007-09-05 陶氏环球技术公司 通过株工程改进蛋白表达的方法
US8338142B2 (en) 2007-02-19 2012-12-25 Kaneka Corporation Method for producing optically active 3-aminopiperidine or salt thereof
US8367412B2 (en) * 2007-02-23 2013-02-05 Kwansei Gakuin Educational Foundation Protein crystallizing agent and method of crystallizing protein therewith
CA2964910C (en) 2007-04-27 2018-01-09 Pfenex Inc. Method for rapidly screening microbial hosts to identify certain strains with improved yield and/or quality in the expression of heterologous proteins
US9580719B2 (en) 2007-04-27 2017-02-28 Pfenex, Inc. Method for rapidly screening microbial hosts to identify certain strains with improved yield and/or quality in the expression of heterologous proteins
CA2865237C (en) 2012-02-28 2017-08-15 Marrone Bio Innovations, Inc. Control of phytopathogenic microorganisms with pseudomonas sp. and substances and compositions derived therefrom

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU74142A1 (cs) * 1976-01-08 1977-07-22
JPS6387998A (ja) * 1986-09-30 1988-04-19 Mitsubishi Gas Chem Co Inc D−α−アミノ酸の製造法
ES2051892T3 (es) * 1987-08-17 1994-07-01 Novo Industri As Procedimiento para preparar productos quimicos organicos.
JPH01215297A (ja) * 1988-02-23 1989-08-29 Mitsubishi Gas Chem Co Inc L−α−アミノ酸の製造法
DK314989A (da) * 1988-06-27 1989-12-28 Asahi Chemical Ind Fremgangsmaade til fremstilling af optisk aktive alfa-substituerede organiske syrer, samt mikroorganismer og enzymer anvendelige ved fremgangsmaaden
EP0383403A1 (en) * 1989-02-16 1990-08-22 Stamicarbon B.V. Process for preparation of organic chemicals
NL9100038A (nl) * 1991-01-11 1992-08-03 Stamicarbon Enzym-gekatalyseerde bereiding van optisch aktieve carbonzuren.

Also Published As

Publication number Publication date
JP3694065B2 (ja) 2005-09-14
DE59509085D1 (de) 2001-04-19
CA2150526A1 (en) 1995-12-10
JPH0856652A (ja) 1996-03-05
ATE199743T1 (de) 2001-03-15
US5766893A (en) 1998-06-16
PT686698E (pt) 2001-08-30
CZ282337B6 (cs) 1997-06-11
EP0686698A2 (de) 1995-12-13
EP0686698B1 (de) 2001-03-14
CA2150526C (en) 2005-11-15
CZ66896A3 (en) 1996-12-11
DK0686698T3 (da) 2001-04-17
EP0686698A3 (de) 1997-05-02
CZ150795A3 (en) 1996-05-15
US5622846A (en) 1997-04-22
ES2155104T3 (es) 2001-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CS224624B2 (en) Method for producing 2,5-diketo-d-gluconic acid or its salts
CZ282098B6 (cs) Mikroorganismy rodu Klebsiela a způsob mikrobiologické výroby S-alfa-aminokarboxylových kyselin a amidů R-alfa-aminokarboxylových kyselin
Tang et al. Biocatalytic preparation of (S)-phenyl glycidyl ether using newly isolated Bacillus megaterium ECU1001
Asano et al. Microbial production of D-malate from maleate
CA2062281C (en) Biotechnological process for the production of s-(+)-2,2-dimethylcyclopropanecarboxamide
CZ296447B6 (cs) Mikroorganismy, enzym nebo enzymový extrakt a zpusob výroby derivátu cyklopentenu
DE69738080T2 (de) Biokatalysatoren mit amin-acylase aktivität
CZ297894B6 (cs) Zpusob výroby (1S,4R)- nebo (1R,4S)-4-(2-amino-6-chlor-9-H-purin-9-yl)-2-cyklopenten-1-methanolu
US5108914A (en) Process for the synthesis of l-alpha-amino acids
US6214604B1 (en) Biotechnical production process of piperazine R-α-carboxylic acids and piperazine S-α-carboxylic acid amide
Wu et al. Enzymatic production of Dp-hydroxyphenylglycine from DL-5-p-hydroxyphenylhydantoin by Sinorhizobium morelens S-5
CA1336414C (en) D-amidase and process for producing d-–-alanine and/or l-–-alanineamide
SK278514B6 (en) Rhodococcus erythropolis microorganism and a method for producing hydroxylated pyrazines and quinoxalines
EP0723586B1 (en) Enzyme and its use in preparing (s)-pipecolic acid
KR19990087341A (ko) N-보호한 d-프롤린 유도체 제조 방법
MXPA00000440A (es) Procedimiento para la preparacion de amidas
KR100229285B1 (ko) 신규 고온성 바실러스 속 kls-01 및 이로부터 생산되는 내열성 d-알라닌 아미노트랜스퍼라아제, l-아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제 및 알라닌라세마아제
US6465228B1 (en) Levodione reductase
JPH08507683A (ja) エステラーゼおよびバイオトランスフォーメーションにこれを使用する方法
KR100229287B1 (ko) 신규 고온성 바실러스 속 미생물 및 이로부터 생산되는 내열성 l-아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제, 알라닌 라세마아제 및 글루타메이트 라세마아제
Ogawa et al. Enzymatic asymmetric synthesis of α-methyl arylalkylamines and α-methyl arylalkylalcohols by arylalkyl acylamidases
Cha Biological production of optically active muconolactones by Rhodococcus rhodochrous
CZ279298B6 (cs) Mikroorganismy Alcaligenes faecalis DSM 6335 a způsob mikrobiologické výroby kyseliny 6-hydroxypikolinové
CA2257542A1 (en) Process for preparation of d-proline derivatives by means of micro-organisms
HK1072933A (en) Process for the preparation of 1-amino-4-(hydroxymethyl)-2-cyclopentene derivatives

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20120608