DE4341283A1 - Process for the production of amino acids - Google Patents
Process for the production of amino acidsInfo
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Abstract
Description
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung einer (von) Aminosäure(n), die einen hohen Nutzwert aufweis(t)en, aus einem schwer abbaubaren Protein oder Pep tid, das Prolin- und/oder Hydroxyprolinreste enthält.This invention relates to a method of manufacture of a (of) amino acid (s) that have a high utility value show (s), from a poorly degradable protein or Pep tid containing proline and / or hydroxyproline residues.
Bekannte Proteine, die zahlreiche Prolin- oder Hy droxyprolinreste enthalten, sind tierisches Collagen, Ca sein, etc. und pflanzliches Prolamin etc. Diese Proteine werden als Ausgangsverbindungen zur Herstellung eines Ge misches gelöster Aminosäuren durch Hydrolyse und/oder Ab trennung (einer) bestimmter(n) Aminosäure(n) aus der Lösung verwendet.Known proteins containing numerous proline or Hy containing droxyproline residues are animal collagen, Ca etc., and vegetable prolamin etc. These proteins are used as starting compounds for the preparation of a Ge mixed dissolved amino acids by hydrolysis and / or Ab separating (a) certain amino acid (s) from the solution used.
Die Hydrolyse dieser Proteinverbindungen wurde aus schließlich auf chemischem Wege mit einer Säure, einem Alka li oder einer entsprechenden Verbindung durchge führt, da Prolin- und/oder Hydroxyprolinreste enthaltende Peptide mit üblichen Proteasen unzureichend hydrolysiert und oft als schwer abbaubare Peptide verbleiben, die nicht wei ter hydrolysiert werden (R. Walter, W. H. Sinirnons und T. Yoshimoto, Mol. Cell. Biochem. 30 (1980) 111). Man hielt es für praktisch unmöglich, sie vollständig mit Enzymen zu hy drolysieren.The hydrolysis of these protein compounds was out finally chemically with an acid, an Alka li or a corresponding compound leads, since proline and / or Hydroxyprolinreste containing Peptides with conventional proteases inadequately hydrolyzed and often remain as poorly degradable peptides that do not know hydrolyzed (R.Walter, W.H. Sinirnons and T. Yoshimoto, Mol. Cell. Biochem. 30 (1980) 111). It was kept for virtually impossible to hy them completely with enzymes drolysieren.
Außerdem wird berichtet, daß eine chemische Hydrolyse unter scharfen Reaktionsbedingungen zu einer minderen Quali tät der produzierten Aminosäuren führt und daß zudem während der Umsetzung carcinogene Stoffe entstehen (M. R. Williams und M. F. Dutton, Journal of Food Protection A5 (1988) 887). Daher war es wünschenswert, ein neues Verfahren zu ent wickeln, durch das solche Proteinverbindungen unter milderen Bedingungen hydrolysiert werden können.It is also reported that chemical hydrolysis under severe reaction conditions to a lesser quality the produced amino acids and that also during the implementation of carcinogenic substances arise (M.R. Williams and M.F. Dutton, Journal of Food Protection A5 (1988) 887). Therefore, it was desirable to ent ent a new process wrap, by which such protein compounds under milder Conditions can be hydrolyzed.
In den vergangenen Jahren wurden mehrere Carboxy peptidasen gefunden, die den Abbau des C-terminalen Prolins einer Peptidkette bewirken. Man weiß beispielsweise (Kubota et al., J. Biochem. 74 (1973) 757; Kubota et al., Protein * Nucleic Acid * Enzyme 28 (1983) 1407), daß Carboxypeptidase CN und Carboxypeptidase CU, die von in Japan angebauten Zitrusfrüchten stammen, beispielsweise Natsumikan (Sommer mandarine) und Unshumikan (Unshu-Mandarine), Aminosäuren, einschließlich Prolin, das besonders resistent gegenüber einer Hydrolyse durch Proteasen ist, freisetzen können, ähn lich der von Zuber gefundenen Carboxypeptidase C (Nature 201 (1964) 613). Die Geschwindigkeiten, mit denen diese Carboxy peptidasen Prolin freisetzen, sind jedoch sehr gering. Sie sind daher für die industrielle Anwendung ungeeignet. Eine Carboxypeptidase, die von einem zur Gattung Pycnoporus gehörenden Mikroorganismus stammt, kann ebenfalls das C-ter minale Prolin eines Peptids freisetzen, allerdings mit geringer Effizienz (japanische veröffentlichte, nicht-ge prüfte Patentanmeldung Nr. 201987/1983).In recent years, several carboxypeptidases have been found which cause degradation of the C-terminal proline of a peptide chain. For example, (Kubota et al., J. Biochem 74 (1973) 757, Kubota et al., Protein * Nucleic Acid * Enzyme 28 (1983) 1407), carboxypeptidase C N and carboxypeptidase C U , available from Japan grown citrus fruits, such as Natsumikan (summer tangerine) and Unshumikan (Unshu tangerine), amino acids, including proline, which is particularly resistant to hydrolysis by proteases, release similar to that found by Zuber carboxypeptidase C (Nature 201 (1964) 613). However, the rates at which these carboxy peptidases release proline are very low. They are therefore unsuitable for industrial application. A carboxypeptidase derived from a microorganism belonging to the genus Pycnoporus can also release the C-terminal mineral proline of a peptide, but with low efficiency (Japanese Published Unexamined Patent Application No. 201987/1983).
Weitere bekannte Carboxypeptidasen sind beispiels weise die Carboxypeptidase P, die von der Kulturbrühe eines zur Gattung Penicillium gehörenden Mikroorganismus erhalten wird (Yokoyama, Protein * Nucleic Acid * Enzyme 28 (1983) 1414), und die Carboxypeptidase Y, die von einer Bäckerhefe stammt (Hayashi, Protein * Nucleic Acid * Enzyme 28 (1983) 1421). Beide können recht wirksam das C-terminale Prolin ei nes Peptids freisetzen, weisen allerdings den Nachteil auf, daß ihre Wirkung auf eine Prolylprolinbindung eines Peptids, in dem mehrere Prolinreste hintereinander vorkommen, gering ist.Other known carboxypeptidases are, for example example, the carboxypeptidase P, from the culture broth of a obtained for the genus Penicillium microorganism (Yokoyama, Protein * Nucleic Acid * Enzyme 28 (1983) 1414), and the carboxypeptidase Y derived from a baker's yeast (Hayashi, Protein * Nucleic Acid * Enzyme 28 (1983) 1421). Both can be quite effective the C-terminal proline egg release the peptide, but have the disadvantage that their effect on a prolylproline binding of a peptide, in which several proline residues occur in succession, low is.
Daher sind alle bisher bekannten Carboxypeptidasen für die Herstellung in industriellem Maßstab von Amino säuren, wie Hydroxyprolin und Prolin, aus schwer abbaubaren Proteinen oder Peptiden, die Prolin- und/oder Hydroxy prolinreste enthalten, unzureichend.Therefore, all previously known carboxypeptidases for the production on an industrial scale of amino acids, such as hydroxyproline and proline, from persistent Proteins or peptides, the proline and / or hydroxy contain proline residues, insufficient.
Andererseits sind Hydroxyprolin und Prolin als Grund stoffe zur Herstellung von verschiedenen Arzneimitteln besonders nützlich. Beispielsweise ist trans-4-Hydroxy-L- prolin ein Hydroxyprolin, das in schwer abbaubaren Proteinen oder Peptiden enthalten ist, die Prolin- und/oder Hydroxy prolinreste enthalten, und als ein Grundstoff zur Herstel lung von Carbapenem-Antibiotika nützlich (japanische veröf fentlichte, nicht-geprüfte Patentanmeldung Nr. 236980/1993).On the other hand, hydroxyproline and proline are the reason substances for the production of various medicines especially useful. For example, trans-4-hydroxy-L is Proline is a hydroxyproline found in hard-to-digest proteins or peptides containing proline and / or hydroxy contain proline residues, and as a raw material for the manufacture Use of carbapenem antibiotics useful (Japanese Publ unpublished patent application No. 236980/1993).
Eine Anmeldung einer Carboxypeptidase, die die "Hydrolyse der Prolylprolinbindung von Peptiden, in denen mehrere Prolinreste hintereinander vorkommen, katalysieren" kann, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung ist beim japa nischen Patentamt eingereicht worden (am 17. September 1993 veröffentlichte, japanische veröffentlichte, nicht-geprüfte Patentanmeldung Nr. 236960/1993).An application of a carboxypeptidase containing the "Hydrolysis of prolylproline binding of peptides in which multiple proline residues occur consecutively, catalyze " can, and a method of making them is at japa Patent Office (on 17 September 1993 Published, Japanese published, unaudited Patent Application No. 236960/1993).
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Amino säure durch Hydrolyse eines Proteins oder Peptids, das schwierig abzubauen ist und Prolin- und/oder Hydroxy prolinreste enthält, beispielsweise Collagen, Casein oder Prolamin unter milden Bedingungen ohne Verwendung einer Säure oder eines Alkali und von scharfen Reaktions bedingungen.An object of the present invention is the Provision of a method for producing an amino acid by hydrolysis of a protein or peptide, the difficult to break down and proline and / or hydroxy contains proline residues, for example collagen, casein or Prolamin under mild conditions without use of a Acid or an alkali and of sharp reaction conditions.
Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur sehr effizienten Herstellung von Hydroxyprolin, Prolin oder eines Aminosäure gemisches durch Hydrolyse eines solchen schwer abbaubaren Proteins oder Peptids gemäß einem Enzymverfahren, d. h., durch Wirken eines Mikroorganismus oder eines behandelten Produkts von Zellen.A particular object of the present invention is the provision of a very efficient method Preparation of hydroxyproline, proline or an amino acid mixed by hydrolysis of such a hardly degradable Protein or peptide according to an enzyme method, d. H., by working a microorganism or a treated one Products of cells.
Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur sehr effizienten und selektiven Herstellung von trans-4-Hydroxy-L-prolin, das als ein Grundstoff zur Herstellung von Carbapenem-Antibiotika besonders nützlich ist, durch Hydrolyse eines solchen schwer abbaubaren Proteins oder Peptids gemäß einem Enzymverfahren.A particular object of the present invention is the provision of a very efficient and efficient process selective production of trans-4-hydroxy-L-proline, referred to as a raw material for the production of carbapenem antibiotics is particularly useful by hydrolysis of such a heavy degradable protein or peptide according to an enzyme method.
Diese Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch ein Verfahren zur Herstellung einer Aminosäure gelöst, bei dem man auf ein Protein oder Peptid, das schwierig abzu bauen ist und Prolin- und/oder Hydroxyprolinreste enthält, Zellen eines Mikroorganismus der Gattung Xanthomonas, der die Fähigkeit besitzt, das Protein oder Peptid zu hydroly sieren, oder ein behandeltes Produkt der Zellen mit den ge nannten Fähigkeiten einwirken läßt und die erzeugte Amino säure gewinnt.These objects of the present invention are solved by a process for producing an amino acid, looking at a protein or peptide that's difficult to get rid of and contains proline and / or hydroxyproline residues, Cells of a microorganism of the genus Xanthomonas, the has the ability to hydrolyze the protein or peptide or a treated product of the cells with the ge called abilities and the generated amino acid gains.
Das "schwer abbaubare Protein oder Peptid, das Pro lin- und/oder Hydroxyprolinreste enthält," ist in der vor liegenden Erfindung ein Protein oder Peptid (das einen Aminosäurerest einschließen kann, dessen Aminogruppe mit einer Benzyloxycarbonylgruppe geschützt ist), das Prolin- und/oder Hydroxyprolinreste aufweist, mit üblichen Proteasen nicht hydrolysiert wird und als ein natürliches Protein be sonders ein tierisches Collagen, Casein oder ein ähnliches Protein oder ein pflanzliches Prolamin oder eine entspre chende Verbindung einschließt. Das Peptid ist beispielsweise ein Polypeptid oder Oligopeptid, das durch partielle Hydro lyse der vorstehend beschriebenen Proteine erhalten wird, oder ein im Handel erhältliches, synthetisches Peptid Z-Pro- Hyp, Z-Pro-Pro, Z-Gly-Pro oder ähnliche Verbindungen (Z : Benzyloxycarbonylgruppe, Hyp : Hydroxyprolin).The "poorly degradable protein or peptide, the pro contains lin- and / or Hydroxyprolinreste, "is in the before a protein or peptide (the one May include amino acid residue whose amino group with a benzyloxycarbonyl group is protected), the proline and / or hydroxyproline, with conventional proteases is not hydrolyzed and as a natural protein be especially an animal collage, casein or similar Protein or a plant prolamine or a corre sp enclosing connection. The peptide is for example a polypeptide or oligopeptide formed by partial hydro lysis of the proteins described above is obtained, or a commercially available, synthetic peptide Z-Pro. Hyp, Z-Pro-Pro, Z-Gly-Pro or similar compounds (Z: Benzyloxycarbonyl group, hyp: hydroxyproline).
"Eine Fähigkeit zur Hydrolyse eines schwer abbaubaren Proteins oder Peptids zu besitzen" soll ferner bedeuten, daß neben der Fähigkeit zur Hydrolyse üblicher Peptidbindungen mindestens eine, vorzugsweise zwei oder alle Aminosäuren von Z-Pro-Pro, Z-Pro-Hyp und Z-Gly-Pro hydrolysiert werden kön nen."An ability to hydrolyze a difficult to break down To possess protein or peptide "should also mean that besides the ability to hydrolyze common peptide bonds at least one, preferably two or all of the amino acids of Z-Pro-Pro, Z-Pro-Hyp and Z-Gly-Pro can be hydrolyzed NEN.
Jeder zur Gattung Xanthomonas gehörende und die vor stehend beschriebene Fähigkeit besitzende Mikroorganismus kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Von Xanthomonas maltophilia stammende Mikroorganismen mit der vorstehend beschriebenen Fähigkeit sind bevorzugt, insbeson dere Xanthomonas maltophilia NA-62 (FERM-BP-4479) und Xanthomonas maltophilia JCM Nr. 3807 (FERM-BP-4474). Die Xanthomonasart JCM Nr. 3857 (FERM-BP-4475) ist ebenfalls bevorzugt.Everyone belonging to the genus Xanthomonas and those before standing described possess possessing microorganism can be used in the present invention. From Xanthomonas maltophilia -derived microorganisms with the The ability described above are preferred, in particular Xanthomonas maltophilia NA-62 (FERM-BP-4479) and Xanthomonas maltophilia JCM No. 3807 (FERM-BP-4474). The Xanthomonas species JCM No. 3857 (FERM-BP-4475) is also prefers.
In der vorstehenden Beschreibung ist NA-62 eine pri vate Kennzeichnung, JCM eine Abkürzung für Japan Collection of Microorganisms und FERM-BP eine internationale Hinter legung beim National Institute of Bioscience and Human Tech nology, Agency of Industrial Science and Technology, the Ministry of International Trade and Industry, Japan, gemäß den Bestimmungen des Budapester Vertrags über die Hinter legung von Mikroorganismen. Die mikrobiellen Eigenschaften der Gattung Xanthomonas und Xanthomonas maltophilia werden ferner in Krieg, N. R. et al., "Bergey′s Manual of Syste matic Bacteriology", Bd. 1, Williams & Wilkins, Balti more/London, S. 140-219 (1984), beschrieben. Außerdem ist Xanthomonas maltophilia NA-62 der gleiche Stamm wie der in der vorstehend erwähnten japanischen veröffentlichten, nicht-geprüften Patentanmeldung Nr. 236960/1993 beschriebene Xanthomonas NA-62, wobei die Patentanmeldung auch eine Beschreibung seiner mikrobiellen Eigenschaften enthält. Es wurde festgestellt, daß der Stamm NA-62 zu Xanthomonas maltophilia gehört, wobei er dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Fettsäurezusammensetzung der Zelle verzweigte Fett säuren, beispielsweise große Mengen Isopentadecansäure und Isoheptadecansäure und verzweigte Hydroxyfettsäuren, bei spielsweise 3-Hydroxyisoundecansäure und 3-Hydroxyisotride cansäure, enthalten sind. In diesem Zusammenhang hält man eine solche Fettsäurezusammensetzung für ein Merkmal von Xanthomonas maltophilia (vgl. beispielsweise Swings, J. et al., Int. J. Syst. Bac. 33 (1983), 409, C. Wayne Moss et al., J. Bac. 114 (1973), 1018). Ferner bestätigte sich, daß die Fettsäurezusammensetzung der Zelle einem Mikroorganismus entsprach, von dem bekannt ist, daß er zu Xanthomonas maltophilia gehört.In the above description, NA-62 is a pri vate marking, JCM an acronym for Japan Collection of Microorganisms and FERM-BP an international backer at the National Institute of Bioscience and Human Tech nology, Agency of Industrial Science and Technology, the Ministry of International Trade and Industry, Japan, according to the provisions of the Budapest Treaty on the laying of microorganisms. The microbial properties of the genus Xanthomonas and Xanthomonas maltophilia also in Krieg, N.R. et al., "Bergey's Manual of Syst matic Bacteriology ", Vol. 1, Williams & Wilkins, Balti more / London, pp. 140-219 (1984). Besides that is Xanthomonas maltophilia NA-62 the same strain as the one in the aforementioned Japanese published, Unexamined Patent Application No. 236960/1993 Xanthomonas NA-62, wherein the patent application also a Description of its microbial properties. It It was found that the strain NA-62 to Xanthomonas maltophilia, where it is characterized in that branched fat in the fatty acid composition of the cell acids, for example, large amounts of isopentadecanoic acid and Isoheptadecanoic acid and branched hydroxy fatty acids, at For example, 3-hydroxyisoundecanoic acid and 3-hydroxyisotride canic acid, are included. In this context one holds such a fatty acid composition for a feature of Xanthomonas maltophilia (see, for example, Swings, J. et al., Int. J. Syst. Bac. 33 (1983), 409, C. Wayne Moss et al., J. Bac. 114 (1973), 1018). It was further confirmed that the fatty acid composition of the cell to a microorganism which was known to be Xanthomonas belongs to maltophilia.
Eine Aminosäure kann erfindungsgemäß produziert wer den, indem (hier nachstehend als das erste Verfahren be zeichnet) ein Mikroorganismus der Gattung Xanthomonas, der ein schwer abbaubares Protein oder Peptid hydrolysieren kann, in einem Medium gezüchtet wird, das ein schwer abbau bares Protein oder Peptid enthält, das Prolin- und/oder Hydroxyprolinreste aufweist (nachstehend wird "ein schwer abbaubares Protein oder Peptid, das Prolin- und/oder Hydroxyprolinreste" enthält, gelegentlich lediglich als "ein schwer abbaubares Protein oder Peptid" bezeichnet).An amino acid can be produced according to the invention by (hereinafter referred to as the first method be records) a microorganism of the genus Xanthomonas, the hydrolyze a poorly degradable protein or peptide can be bred in a medium that is a heavy degradation contains bar protein or peptide, the proline and / or Having hydroxyproline (hereinafter "becomes a heavy degradable protein or peptide, the proline and / or Hydroxyproline "contains, sometimes just as" a poorly degradable protein or peptide ").
Eine Aminosäure kann auch erfindungsgemäß produziert werden, indem mikrobielle Zellen, die durch Züchten eines Mikroorganismus der Gattung Xanthomonas, der ein schwer ab baubares Protein oder Peptid hydrolysieren kann, in einem üblichen Medium und anschließendes Sammeln der Zellen erhalten werden, mit dem schwer abbaubaren Protein oder Peptid in einem wäßrigen Medium in Kontakt gebracht werden (nachstehend als das zweite Verfahren bezeichnet).An amino acid can also be produced according to the invention be by microbial cells, by breeding a Microorganism of the genus Xanthomonas, which is a heavy off buildable protein or peptide can hydrolyze in one usual medium and then collecting the cells be obtained with the hardly degradable protein or Be brought into contact peptide in an aqueous medium (hereinafter referred to as the second method).
Zunächst wird das erste Verfahren beschrieben. Ein derartiger Mikroorganismus wird in einem Medium gezüchtet, das Kohlenstoffquellen, Stickstoffquellen, die als Hauptbe standteil ein schwer abbaubares Protein oder Peptid umfas sen, anorganische Stoffe und Mikronährstoffe enthält, unter aeroben Bedingungen bei einer eingestellten Temperatur, einem eingestellten pH-Wert, etc.First, the first method will be described. On such microorganism is grown in a medium the carbon sources, nitrogen sources used as main Part of a hard degradable protein or peptide umfas sen, inorganic substances and micronutrients, under aerobic conditions at a set temperature, a set pH, etc.
Als Kohlenstoffquellen werden üblicherweise verschie dene Kohlenhydrate verwendet, beispielsweise Glucose, Sac charose, Mannose, Stärke, Stärkehydrolysate und Restme lassen, es können allerdings auch je nach Assimilierbarkeit verschiedene organische Säuren, beispielsweise Brenztrau bensäure, Fumarsäure, Milchsäure und Essigsäure, Alkohole, beispielsweise Ethanol, Glycerin und Polyalkohol, und Kohlenwasserstoffe, beispielsweise n-Paraffin, verwendet werden. Als Stickstoffquellen können ein oder mehrere schwer abbaubare Proteine oder Peptide verwendet werden, andere Stickstoffquellen können jedoch auch verwendet werden. Als weitere Stickstoffquellen können verwendet werden: Ammoniak, verschiedene anorganische und organische Ammoniumsalze, beispielsweise Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat, Ammoniumcar bonat und Ammoniumacetat, Harnstoff und andere Stickstoff enthaltende Verbindungen und verschiedene Stickstoff ent haltende natürliche Produkte, beispielsweise Pepton, Fleischextrakt, Hefeextrakt, Maisquellwasser, Caseinhydro lysate, Fischmehl oder sein Aufschlußprodukt, entfetteter Sojabohnenkuchen oder sein Aufschlußprodukt und Chrysalis hydrolysate. Es gibt keine bestimmte gemeinsame Obergrenze der Menge schwer abbaubaren Proteins oder Peptids für alle Stickstoffquellen, die Menge ist jedoch vorzugsweise 10 bis 100 Gew.-%, insbesondere 50 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse.As carbon sources are usually verschie used carbohydrates, for example glucose, sac Charose, Mannose, Starch, Starch Hydrolysates and Restme but it can also vary depending on assimilability various organic acids, such as Brenztrau Benzenic acid, fumaric acid, lactic acid and acetic acid, alcohols, for example, ethanol, glycerin and polyalcohol, and Hydrocarbons, for example n-paraffin, used become. As nitrogen sources, one or more can be difficult degradable proteins or peptides are used, others However, nitrogen sources can also be used. When other nitrogen sources may be used: ammonia, various inorganic and organic ammonium salts, for example, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium car carbonate and ammonium acetate, urea and other nitrogen containing compounds and various nitrogen ent holding natural products, for example peptone, Meat extract, yeast extract, corn steep liquor, caseinhydro lysates, fishmeal or its digestion product, defatted Soybean cake or its digestion product and chrysalis hydrolysates. There is no certain common upper limit the amount of hardly degradable protein or peptide for everyone Nitrogen sources, but the amount is preferably 10 to 100 wt .-%, in particular 50 to 100 wt .-%, based on the Dry matter.
Als anorganische Stoffe können primäres Kaliumphos phat, sekundäres Kaliumphosphat, Magnesiumsulfat, Natrium chlorid, Eisensulfat, Mangansulfat, Calciumcarbonat, etc. verwendet werden. Obwohl es notwendig ist, dem Medium geeig nete, für das Wachstum des verwendeten Mikroorganismus er forderliche Mengen Mikronährstoffe (Vitamine, Nuclein säuren, etc.) zuzusetzen, sind diese Substanzen gegebenen falls schon mit den natürlichen, als Stickstoffquelle ver wendeten Produkten zugesetzt.As inorganic substances can be primary Kaliumphos phat, potassium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, iron sulfate, manganese sulfate, calcium carbonate, etc. be used. Although it is necessary to use the medium Nete, for the growth of the microorganism he used required amounts of micronutrients (vitamins, Nuclein acids, etc.), these substances are given if already with the natural, as nitrogen source ver added products.
Obwohl es üblich ist, daß die gesamte Menge des schwer abbaubaren Proteins oder Peptids zu Beginn des Züchtens vollständig im Medium vorhanden ist, kann die Gesamtmenge auch nach und nach oder zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Züchtens (z. B. während der logarith mischen Phase) zugesetzt werden. Obwohl es keine bestimmte Obergrenze für die Konzentration des schwer abbaubaren Proteins oder Peptids im Medium gibt, werden üblicherweise 0,1 bis 20 g/l verwendet.Although it is common for the entire amount of poorly degradable protein or peptide at the beginning of the Breeding is completely present in the medium, the Total also gradually or to a specific Time during breeding (eg during the logarith mixing phase) are added. Although it is not specific Upper limit for the concentration of the hardly degradable Protein or peptides in the medium are commonly 0.1 to 20 g / l used.
Eine Züchtung durch ein aerobes Kulturverfahren ist optimal, beispielsweise durch ein Schüttelkulturverfahren oder ein belüftendes Rührkulturverfahren, es kann jedoch auch ein flüssiges Standkulturverfahren geeignet kombiniert werden. Obwohl sich die Kulturbedingungen je nach Art des Mikroorganismus unterscheiden, ist üblicherweise eine Züch tungstemperatur von 15 bis 45°C, besonders von 25 bis 35°C, und ein pH-Wert des Mediums von 5 bis 8 geeignet. Es wird unter derartigen Bedingungen üblicherweise 10 Stunden bis 10 Tage, vorzugsweise 24 Stunden bis 6 Tage, gezüchtet. In den vorstehend beschriebenen Verfahren kann der Hauptteil der Aminosäuren extrazellulär angereichert werden.Breeding by an aerobic culture method is optimal, for example by a Schüttelkulturverfahren or an aerating stirring culture method, but it can also a liquid state culture method combined suitable become. Although the culture conditions vary according to the nature of the Differentiate microorganism is usually a breed temperature of 15 to 45 ° C, especially from 25 to 35 ° C, and a pH of the medium of 5 to 8 suitable. It will under such conditions usually 10 hours to 10 Days, preferably 24 hours to 6 days, bred. In the The method described above, the main part of Amino acids are enriched extracellularly.
Es wird nun das zweite Verfahren beschrieben. Zunächst wird ein in dieser Erfindung verwendeter Mikro organismus in der dem ersten Verfahren entsprechenden Weise gezüchtet. Obwohl unter diesen Bedingungen üblicherweise kein schwer abbaubares Protein oder Peptid als Stickstoff quelle verwendet wird, kann es verwendet werden.The second method will now be described. First, a micro used in this invention organism in the manner corresponding to the first method bred. Although under these conditions usually no difficultly degradable protein or peptide as nitrogen it can be used.
Nach einer ausreichenden Vermehrung des Mikroorga nismus wird die Züchtung beendet und die Zellen durch Zentrifugation, Filtration oder entsprechende Verfahren isoliert, falls erforderlich, gewaschen und die erhaltenen Zellen oder ein behandeltes Produkt, das durch ihre Behand lung erhalten wird, mit einem schwer abbaubaren Protein oder Peptid in einem wäßrigen Medium in Kontakt gebracht.After a sufficient increase of the microorga nism, the breeding is stopped and the cells pass through Centrifugation, filtration or appropriate procedures isolated, if necessary, washed and the obtained Cells or a treated product, which by their treatment is obtained with a poorly degradable protein or Peptide in an aqueous medium brought into contact.
Behandelte Produkte werden durch Zerstörung der Zellen erhalten (Produkte, die durch Aufbrechen, Trocknen, etc. der Zellen erhalten werden). Es können Enzyme sein, beispielsweise Rohenzyme, gereinigte Enzyme und immobili sierte Enzyme, die aus den durch Aufbrechen der Zellen er haltenen Produkten gewonnen wurden und das schwer abbaubare Protein oder Peptid hydrolysieren können. Das Aufbrechen der Zellen kann gemäß einem üblichen Verfahren durchgeführt wer den, beispielsweise unter Verwendung einer Zellmühle unter Schütteln, eines unter hohem Druck arbeitenden, Zellen zer störenden Geräts (Hughes-Presse, French-Presse oder ähnli ches), einer mit (Ultra)-Schall arbeitenden, Zellen zerstö renden Maschine oder entsprechende Geräte. Es kann außerdem unter Umständen auch ein Trocknungsverfahren oder ein die Zellwand abbauendes Verfahren verwendet werden. Nach der Entfernung der Zelltrümmer aus den durch Zellzerstörung er haltenen Produkten oder deren wäßriger Suspension kann ein Rohenzym oder ein gereinigtes Enzym durch eine den Erfordernissen angepaßte Kombination folgender Schritte er halten werden: Aussalzen unter Verwendung von Ammoniumsulfat oder entsprechender Verbindungen, Lösungsmittelfällung unter Verwendung von Ethanol, Aceton, Methanol, Isopropanol oder entsprechenden Produkten, Ausfällung am isoelektrischen Punkt, fraktionierende Adsorption unter Verwendung eines Adsorptionsmittels, beispielsweise saurer Tonerde, Bentonit, Kaolin, Aktivkohle oder Aluminium C-γ-Gel, unterschiedliche Chromatographieverfahren, Elektrophorese, etc, sowie Dialy se, Ultrafiltration, Konzentrierung, Entfernung der Nuclein säure, etc. Es können unterschiedliche Chromatographie verfahren zur Verwendung geeignet sein, beispielsweise eine Gelchromatographie, bei der die Fraktionierung mittels Mole külgröße unter Verwendung des Molekularsiebeffekts (Gelfil tration) durchgeführt wird, Ionenaustauschchromatographie unter Verwendung von Cellulose oder Dextran, an die (das) eine Ionen austauschende Gruppe gebunden ist, oder ein Ionenaustauscherharz, Adsorptionschromatographie unter Ver wendung von Hydroxylapatit, Affinitätschromatographie unter Verwendung einer spezifischen Bindungsreaktion zwischen einem Träger (Cellulose- oder Dextrangel oder ein ent sprechendes Produkt), der ein daran gebundenes Substrat, einen spezifischen Inhibitor, ein Coenzym oder ein Derivat davon aufweist, und dem Zielenzym und hydrophobe Chroma tographie unter Verwendung einer hydrophoben Bindungsreak tion zwischen dem hydrophoben Teil der Säulenfüllung und dem Enzym. Als Elektrophorese kann die Zonenelektrophorese in einem Trägergel oder Elektrofokussierung durch Elektro phorese in einem pH-Gradienten verwendet werden.Treated products are destroyed by destruction of Cells (products which are broken up, dried, etc. of the cells are obtained). It can be enzymes, for example, crude enzymes, purified enzymes and immobili sierte enzymes, which from the by breaking up the cells he were obtained and the hardly degradable Hydrolyze protein or peptide. The breaking up of the Cells can be performed according to a conventional method the, for example, using a cell mill under Shaking, a high pressure, zeros cells interfering device (Hughes press, French press or similar Ches), one with (Ultra) -Schall working, cells destroyed machine or equivalent equipment. It can also Under certain circumstances, a drying process or a Cell wall degrading method can be used. After Removal of cellular debris from cell destruction holding products or their aqueous suspension can Crude enzyme or a purified enzyme by a Required combination of the following steps he salting out using ammonium sulfate or corresponding compounds, solvent precipitation under Use of ethanol, acetone, methanol, isopropanol or corresponding products, precipitation on isoelectric Point, fractional adsorption using a Adsorbent, for example, acid clay, bentonite, Kaolin, activated carbon or aluminum C-γ gel, different Chromatography, electrophoresis, etc, as well as dialysis se, ultrafiltration, concentration, removal of nuclei acid, etc. There may be different chromatography be suitable for use, for example a Gel chromatography, in which the fractionation by means of mol particle size using the molecular sieve effect (Gelfil tration), ion exchange chromatography using cellulose or dextran to which an ion-exchanging group is bonded, or a Ion exchange resin, adsorption chromatography under Ver use of hydroxyapatite, affinity chromatography under Use of a specific binding reaction between a carrier (cellulose or dextran gel or an ent talking product) containing a substrate attached thereto, a specific inhibitor, a coenzyme or a derivative and the target enzyme and hydrophobic chroma tography using a hydrophobic binding reaction tion between the hydrophobic part of the column filling and the Enzyme. As electrophoresis, zone electrophoresis can be used in a carrier gel or electrofocusing by electro phoresis can be used in a pH gradient.
In den vorstehend beschriebenen Verfahren kann die Bewegung des Zielenzyms unter Verwendung der spezifischen Aktivität als Marker verfolgt werden.In the methods described above, the Movement of the target enzyme using the specific Activity can be tracked as a marker.
Die Zerstörung der Zellen und die Enzymreinigung kann beispielsweise durch ein in "Jikken Nogei Kagaku" (Experi mental Agricultural Chemistry), letzter Band, 3. Ausgabe, herausgegeben von Agricultural Chemistry Classroom, Depart ment of Agriculture, Tokyo University, veröffentlicht von Asakura-shoten (März 1992), Seiten 42-95, beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.The destruction of the cells and the enzyme purification can for example, by a "Jikken Nogei Kagaku" (Experi mental Agricultural Chemistry), last volume, 3rd edition, edited by Agricultural Chemistry Classroom, Depart ment of Agriculture, Tokyo University, published by Asakura-shoten (March 1992), pages 42-95 Procedures are performed.
Ein spezifisches Beispiel, in dem ein gereinigtes Enzym durch Nacharbeitung dieser Erfindung erhalten wurde, ist nachstehend im Hinblick auf die Verwendung von Xantho monas maltophilia NA-62 beschrieben. Die Reinigung eines Enzyms von einem anderen in dieser Erfindung verwendeten Mikroorganismus kann ebenfalls in etwa der gleichen Weise durchgeführt werden.A specific example in which a purified Enzyme was obtained by working up this invention, is below with regard to the use of Xantho monas maltophilia NA-62. The cleaning of a Enzyme from another used in this invention Microorganism can also be done in about the same way be performed.
Zunächst wird eine Kulturbrühe von Xanthomonas malto philia NA-62 zentrifugiert und die ausgefällten Zellen wer den gewonnen, in 50 mM Tris-HCl-Puffer (pH 7,5) suspendiert und durch Ultraschall aufgebrochen. Nach der Zentrifugation dieses fraktionierten Produkts wird der Zellextrakt gewon nen, anschließende Arbeitsschritte werden bei 4°C durchge führt.First, a culture broth of Xanthomonas malto philia NA-62 centrifuged and the precipitated cells who recovered, suspended in 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) and broken up by ultrasound. After centrifugation This fractionated product is the cell extract gewon subsequent work steps are carried out at 4 ° C leads.
Zunächst wird dieser Zellextrakt mit Ammoniumsulfat fraktioniert und die Fraktionen mit 35 bis 50% Sättigung gewonnen. Anschließend wird die nachstehende Chromatographie durchgeführt, wobei Proteine durch Absorption bei 280 nm nachgewiesen werden.First, this cell extract is mixed with ammonium sulfate fractionated and the fractions with 35 to 50% saturation won. Subsequently, the following chromatography carried out, whereby proteins by absorption at 280 nm be detected.
Der durch die Ammoniumsulfat-Fraktionierung erhaltene Niederschlag wird in 20 mM Tris-HCl-Puffer (pH 7,5) gelöst, dialysiert und auf eine mit dem gleichen Puffer äquili brierte Q-Sepharosesäule (2,6 × 10 cm, Pharmacia Co.) aufge tragen. Eine Anionen-Austauschchromatographie, bei der mit einem Konzentrationsgradienten von 0 bis 0,3 M NaCl eluiert wird, wird durchgeführt, wobei eine aktive Fraktion erhalten wird.The product obtained by the ammonium sulfate fractionation Precipitate is dissolved in 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), dialyzed and equilled to one with the same buffer bred Q-Sepharose column (2.6 × 10 cm, Pharmacia Co.) carry. Anion exchange chromatography using eluted from a concentration gradient of 0 to 0.3 M NaCl is carried out to obtain an active fraction becomes.
Anschließend wird Ammoniumsulfat bis zu einer Sät tigung von 30% in dieser aktiven Fraktion gelöst, die Lösung auf eine Phenyl-Superosesäule (0,5 × 5 cm, Pharmacia Co.) aufgetragen, die mit 50 mM zu 30% mit Ammoniumsulfat gesättigtem bis-Tris-HCl-Puffer (pH 6,5) äquilibriert ist, und eine hydrophobe Chromatographie durchgeführt. Die Elu tion wird mit einem linearen Gradienten mit abnehmender Ammoniumsulfatkonzentration durchgeführt und die aktiven Fraktionen gewonnen. Subsequently, ammonium sulfate is added to a seed 30% dissolved in this active fraction, the Solution on a phenyl supersol column (0.5 × 5 cm, Pharmacia Co.), containing 50 mM to 30% with ammonium sulfate saturated bis-Tris-HCl buffer (pH 6.5) is equilibrated, and a hydrophobic chromatography performed. The elu tion is decreasing with a linear gradient Ammonium sulfate concentration and the active Won fractions.
Anschließend wird diese aktive Fraktion gegen 10 mM Kaliumphosphatpuffer, der 0,4 mM CaCl2 enthält, (pH 6,8) dialysiert und auf eine mit dem gleichen Puffer äquili brierte Hydroxylapatitsäule (0,8 × 10 cm, Tonen Corporation) aufgetragen. Nach dem Waschen der Säule mit dem zur Äqui librierung verwendeten Puffer wird die Elution mit einem linearen Gradienten zwischen 10 mM Kaliumphosphatpuffer, der 0,014 mM CaCl2 enthält, (pH 6,8) und 0,4 M Kaliumphosphat puffer, der 0,014 mM CaCl2 enthält, (pH 6,8) durchgeführt. Die aktiven Fraktionen werden gewonnen und der nachstehend beschriebenen Gelchromatographie unterzogen.Subsequently, this active fraction is dialyzed against 10 mM potassium phosphate buffer containing 0.4 mM CaCl 2 (pH 6.8) and applied to a hydroxylapatite column (0.8 × 10 cm, Tonen Corporation) equilibrated with the same buffer. After washing the column with the buffer used for equilibration, elution is performed with a linear gradient between 10 mM potassium phosphate buffer containing 0.014 mM CaCl 2 (pH 6.8) and 0.4 M potassium phosphate buffer containing 0.014 mM CaCl 2 contains, (pH 6.8) performed. The active fractions are recovered and subjected to the gel chromatography described below.
Die aktiven Fraktionen werden auf eine Superdex 200- Säule (1,6 × 60 cm, Pharmacia Co.) aufgetragen, die mit 50 mM bis-Tris-HCl-Puffer, der 200 mM NaCl enthält, (pH 6,5) äquilibriert ist, mit einer Fließrate von 0,5 ml/min eluiert und das Eluat in 1 ml Portionen fraktioniert. Die aktive Substanz wird in den Fraktionen 69 bis 71 als ein einzelner Proteinpeak gewonnen. Das Molekulargewicht wird als 160 000 bestimmt. Das erhaltene Enzym zeigte ferner sowohl bei der isoelektrischen Fokussierung als auch der SDS-Elektrophorese eine einzelne Bande und ist damit als ein einheitliches Protein anzusehen.The active fractions are placed on a Superdex 200 Column (1.6 × 60 cm, Pharmacia Co.), which was filled with 50 mM bis-Tris-HCl buffer containing 200 mM NaCl (pH 6.5) is equilibrated, eluted at a flow rate of 0.5 ml / min and the eluate fractionated in 1 ml portions. The active one Substance becomes as a single in fractions 69-71 Gained protein peak. The molecular weight is considered 160,000 certainly. The obtained enzyme further showed both in the isoelectric focusing as well as SDS electrophoresis a single gang and is thus as a unified To look at protein.
Als Verfahren zur Immobilisierung von Enzymen können ein Trägerbindungsverfahren erwähnt werden, bei dem ein Enzym durch eine kovalente Bindung, Ionenbindung, Adsorption oder in entsprechender Weise an einen Träger gebunden ist, ein Vernetzungsverfahren, bei dem Enzymmoleküle durch kova lente Bindung wechselseitig gebunden sind, ein Immobili sierungsverfahren durch Einschluß, bei dem ein Enzym in die Netzwerkstruktur eines Makromoleküls, etc. eingeschlossen ist. Jedes dieser Verfahren kann bei der Herstellung von immobilisierten Enzymen bei der Nacharbeitung dieser Erfin dung verwendet werden. Die Verwendung eines immobilisierten Enzyms ist vorteilhaft, da es nach der enzymatischen Umsetzung von Substrat und Produkt getrennt und erneut und wiederholt verwendet werden kann.As a method for the immobilization of enzymes can a carrier binding method may be mentioned in which a Enzyme through a covalent bond, ionic bonding, adsorption or is bound to a carrier in a corresponding manner, a cross-linking process in which enzyme molecules through kova lente binding are mutually linked, a real estate Inclusion method by inclusion of an enzyme in the Network structure of a macromolecule, etc. included is. Each of these methods can be used in the production of immobilized enzymes in the refinement of this inventions be used. The use of an immobilized Enzyme is beneficial because it is after the enzymatic Implementation of substrate and product separated and again and can be used repeatedly.
Obwohl die Verwendung einer größeren Menge mikrobiel ler Zellen oder des behandelten Produkts der Zellen für die Umsetzung vorteilhaft wäre, ist eine zu große Menge wirt schaftlich von Nachteil. Da auch die Mikroorganismen und die behandelten Produkte der Zellen in unterschiedlichem Ausmaß schwer abbaubare Proteine oder Peptide hydrolysieren können, ist die zu verwendende Menge nicht festgelegt. Bei der Verwendung von mikrobiellen Zellen ist jedoch üblicherweise eine Menge von 1 bis 100 mg an schwer abbaubarem Protein oder Peptid pro mg Zellen (getrocknete Zellen) und bei der Verwendung des behandelten Produkts der Zellen eine Menge von 0,01 bis 5 g schwer abbaubarem Protein oder Peptid pro Einheit Enzymaktivität (1 E) zur Verwendung geeignet. In diesem Zusammenhang bezeichnet E eine Enzymaktivität, die 1 µMol eines Substrats Z-Pro-Hyp in 1 Minute bei 37°C hydroly siert. Ferner ist die zur Verwendung geeignete Konzentration des schwer abbaubaren Proteins oder Peptids nicht ausdrück lich beschränkt, sie ist jedoch geeigneterweise 0,01 bis 20 g/dl.Although the use of a larger amount mikrobiel ler cells or the treated product of the cells for the Implementation would be advantageous, is too large amount wirt economically disadvantageous. As well as the microorganisms and the treated products of the cells to varying degrees difficultly degradable proteins or peptides can hydrolyse, the quantity to be used is not fixed. In the However, use of microbial cells is common an amount of 1 to 100 mg of persistent protein or peptide per mg cells (dried cells) and at the Use of the treated product of the cells a lot from 0.01 to 5 g of degradable protein or peptide per Unit enzyme activity (1E) suitable for use. In In this context, E denotes an enzyme activity which is 1 μMol of a substrate Z-Pro-Hyp in 1 minute at 37 ° C hydroly Siert. Further, the concentration suitable for use of the hardly degradable protein or peptide However, it is suitably 0.01 to 20 g / dl.
Als wäßriges Medium können beispielsweise Wasser, ein Puffer oder ähnliches erwähnt werden. Wenn ferner ein durch Aufbrechen von Zellen erhaltenes Produkt als eine Enzym quelle verwendet wird, enthält es bereits ein wäßriges Medium, und es ist nicht immer erforderlich, zusätzlich noch ein wäßriges Medium zu verwenden. Als Puffer können Phos phatpuffer, Succinatpuffer, Citratpuffer, Tris-HCl-Puffer, Boratpuffer, Acetatpuffer, Glycylglycinpuffer, etc. ver wendet werden.As the aqueous medium, for example, water, a Buffer or the like may be mentioned. Further, when a through Disruption of cells as an enzyme It already contains an aqueous solution Medium, and it is not always necessary, in addition to that to use an aqueous medium. As a buffer Phos phosphate buffer, succinate buffer, citrate buffer, Tris-HCl buffer, Borate buffer, acetate buffer, glycylglycine buffer, etc. ver be used.
Der Kontakt der mikrobiellen Zellen oder des behan delten Produkts der Zellen mit dem schwer abbaubaren Protein oder Peptid in einem wäßrigen Medium wird je nach Art der Mikroorganismen unterschiedlich durchgeführt, wird jedoch üblicherweise bei einem pH-Wert von 5 bis 8 und bei einer Temperatur von 20 bis 80°C, vorzugsweise 30 bis 70°C, durchgeführt. Die Kontaktzeit ist üblicherweise 0,5 bis 48 Stunden, vorzugsweise 0,5 bis 24 Stunden.The contact of microbial cells or behan defective product of the cells with the hardly degradable protein or peptide in an aqueous medium, depending on the nature of Microorganisms performed differently, however, will usually at a pH of 5 to 8 and at a Temperature of 20 to 80 ° C, preferably 30 to 70 ° C, carried out. The contact time is usually 0.5 to 48 Hours, preferably 0.5 to 24 hours.
In jeder Ausführungsform des ersten und zweiten Verfahrens wird die Reaktion nach Abschluß der Umsetzung durch ein geeignetes Verfahren beendet, beispielsweise durch Entfernung der Zellen oder Inaktivierung des Enzyms durch Erhitzen des Reaktionsgemisches oder Erniedrigung des pH- Werts (Zugabe einer Säure, wie beispielsweise Chlorwasser stoffsäure), und eine Membranbehandlung unter Verwendung einer Ultrafiltrationsmembran oder Filtrationsmembran für umgekehrte Osmose oder entsprechender Produkte, Adsorptions behandlung unter Verwendung eines Adsorptionsmittels, bei spielsweise Aktivkohle, und weitere an sich bekannte Ver fahren werden in einer geeigneten Kombination verwendet, um eine Lösung eines Aminosäuregemisches zu erhalten. Ferner kann erfindungsgemäß eine gewünschte spezifische Aminosäure (z. B. Hydroxyprolin, Prolin oder Peptide) aus einem solchen Aminosäuregemisch unter Verwendung beispielsweise eines Ionenaustauschchromatographieverfahrens isoliert werden. Das erfindungsgemäß erhaltene Hydroxyprolin ist trans-4-Hydroxy- L-prolin, das als ein Grundstoff für Arzneimittel, wie bei spielsweise Carbapenem-Antibiotika, nützlich ist, wie vor stehend beschrieben, und trans-4-Hydroxy-L-prolin kann in der vorliegenden Erfindung besonders effizient und selektiv hergestellt werden (vgl. Testbeispiele 4 und 5).In each embodiment of the first and second Process becomes the reaction after completion of the reaction terminated by a suitable method, for example by Removal of cells or inactivation of the enzyme by Heating the reaction mixture or lowering the pH Value (addition of an acid, such as chlorine water Stoffstoff), and a membrane treatment using an ultrafiltration membrane or filtration membrane for reverse osmosis or equivalent, adsorption treatment using an adsorbent, at For example, activated carbon, and other known Ver Driving are used in a suitable combination to obtain a solution of an amino acid mixture. Further can according to the invention a desired specific amino acid (For example, hydroxyproline, proline or peptides) from such Amino acid mixture using, for example, a Ion exchange chromatography process can be isolated. The According to the invention obtained hydroxyproline is trans-4-hydroxy L-proline, which is used as a raw material for drugs, such as For example, carbapenem antibiotics, is useful as before and trans-4-hydroxy-L-proline can be described in FIG of the present invention particularly efficient and selective are prepared (see Test Examples 4 and 5).
Die Beispiele erläutern die Erfindung.The examples illustrate the invention.
Jeder der drei in Tabelle 1 dargestellten, zur Gat tung Xanthomonas gehörenden Stämme wurde in 100 ml eines in Tabelle 2 dargestellten Flüssigmediums in eine konische, mit einer Schikane ausgerüsteten 500 ml Flasche inoculiert und 72 Stunden bei 30°C unter Schütteln gezüchtet. Danach wurde die Kulturbrühe zentrifugiert (15 000 UpM, 20 Minuten), die ausgefällten Zellen gesammelt und unter Verwendung eines Ultraschallhomogenisators (US-150, Nippon Seiki Seisaku-sho Co.) aufgebrochen. Die Zelltrümmer wurden durch Zentri fugation (15 000 UpM, 15 Minuten) aus der erhaltenen Suspen sion entfernt, der erhaltene Überstand auf 80% Sättigung mit Ammoniumsulfat eingestellt und der Niederschlag als Rohprodukt durch Zentrifugation (15 000 UpM, 20 Minuten) gesammelt. Der Niederschlag wurde in 1 ml 50 mM bis-Tris- HCl-Puffer (pH 6,5, 200 mM Natriumchlorid enthaltend) sus pendiert, wobei eine Rohenzymlösung erhalten wurde.Each of the three shown in Table 1, to Gat Xanthomonas strains were dissolved in 100 ml of an in Table 2 shown liquid medium in a conical, with a chicane-equipped 500 ml bottle inoculated and Bred for 72 hours at 30 ° C with shaking. After that was the culture broth is centrifuged (15,000 rpm, 20 minutes), the precipitated cells are collected and made using a Ultrasonic Homogenizer (US-150, Nippon Seiki Seisaku-sho Co.). The cell debris was purified by centri fugation (15,000 rpm, 15 minutes) from the surviving suspen sion, the supernatant obtained to 80% saturation adjusted with ammonium sulfate and the precipitate as Crude product by centrifugation (15,000 rpm, 20 minutes) collected. The precipitate was dissolved in 1 ml of 50 mM bis-tris- HCl buffer (pH 6.5, containing 200 mM sodium chloride) sus to give a crude enzyme solution.
Eine durch Auflösen eines kommerziellen synthetischen Peptids Z-Pro-Hyp, Z-Pro-Pro oder Z-Gly-Pro in 50 mM bis- Tris-HCl-Puffer (pH 6,5) in einer Konzentration von 1 mM er haltene Lösung wurde als Substratlösung verwendet. 25 µl der im Referenzbeispiel 1 erhaltenen Rohenzymlösung und 25 µl 50 mM bis-Tris-HCl-Puffer (pH 6,5, 200 mM Natriumchlorid ent haltend) wurden zu 50 µl dieser Substratlösung zugesetzt und das Gemisch nach ausreichendem Rühren 60 Minuten bei 37°C umgesetzt. 4 µl 1 N Chlorwasserstoffsäure wurden zugesetzt, um die Umsetzung zu beenden.One by dissolving a commercial synthetic one Peptides Z-Pro-Hyp, Z-Pro-Pro or Z-Gly-Pro in 50 mM bis- Tris-HCl buffer (pH 6.5) at 1 mM concentration solution was used as a substrate solution. 25 μl of in the reference example 1 obtained crude enzyme solution and 25 ul 50 mM bis-Tris-HCl buffer (pH 6.5, 200 mM sodium chloride ent holding) was added to 50 μl of this substrate solution and the mixture after sufficient stirring for 60 minutes at 37 ° C. implemented. 4 μl of 1N hydrochloric acid were added, to finish the implementation.
Die Konzentration einer freien Aminosäure (Prolin oder Hydroxyprolin) in der Reaktionslösung wurde unter Verwendung eines automatischen Aminosäureanalysators (Hita chi L-8500) getestet und eine Hydrolyserate durch Verglei chen des erhaltenen Werts mit der Konzentration (theoreti scher Wert) der zum Zeitpunkt der kompletten Hydrolyse pro duzierten (freien) Aminosäure berechnet.The concentration of a free amino acid (proline or hydroxyproline) in the reaction solution was added Using an Automatic Amino Acid Analyzer (Hita chi L-8500) and a hydrolysis rate by Verglei of the value obtained with the concentration (theoreti shear value) at the time of complete hydrolysis per calculated (free) amino acid calculated.
Als Vergleichsbeispiel wurden 25 µl einer Flüssig keit, die durch Suspension eines im Handel erhältlichen Proteasepräparats "Actinase" (von Streptomyces griseus stammend, Kaken Pharmaceutical Co.) erhalten wurde, anstelle der vorstehend beschriebenen Rohenzymlösung zugesetzt (25 000 000 Tyrosineinheiten davon wurden pro mMol des synthetischen Peptids zugesetzt). Diese Enzympräparation weist eine bei Proteolysen häufig verwendete, extrem starke proteolytische Kraft auf.As a comparative example, 25 .mu.l of a liquid by suspension of a commercially available Protease preparation "actinase" (from Streptomyces griseus originating, Kaken Pharmaceutical Co.) instead the crude enzyme solution described above (25,000,000 tyrosine units thereof were added per mmol of the synthetic peptide added). This enzyme preparation has an extremely strong one commonly used in proteolysis proteolytic force.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.The results are shown in Table 3.
Wie aus der Tabelle 3 zu ersehen ist, zeigten alle Rohenzymlösungen, die von den drei in diesem Test verwende ten Stämmen der Gattung Xanthomonas hergestellt worden wa ren, eine hydrolytische Aktivität bei Z-Pro-Hyp und Z-Pro- Pro, und es wurde festgestellt, daß diese Stämme das Enzym produzieren können. Ferner wurde die Hydrolyse von Z-Gly-Hyp in der Rohenzymlösung, die von einem zur Gattung Xanthomonas gehörenden Stamm hergestellt worden war, beobachtet.As can be seen from Table 3, all showed Crude enzyme solutions used by the three in this test th trunks of the genus Xanthomonas wa hydrolytic activity in Z-Pro-Hyp and Z-Pro Pro, and it was found that these strains contain the enzyme can produce. Further, the hydrolysis of Z-Gly-Hyp in the crude enzyme solution, that of a genus Xanthomonas belonging strain had been produced observed.
Andererseits hydrolysierte die Actinase keines der synthetischen Peptide.On the other hand, the actinase did not hydrolyze any of the synthetic peptides.
Gelatine (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) wurde zur Herstellung einer 0,5%igen (Gew./Vol.) Gelatinelösung in 50 mM bis-Tris-HCl-Puffer (pH 6,5) gelöst. 50 µl der im Referenzbeispiel 1 hergestellten Rohenzymlösung wurden zu 50 µl dieser Gelatinelösung zugesetzt, das Gemisch ausreichend gerührt und 24 Stunden bei 37°C umgesetzt. Anschließend wur den 4 µl 1 N Chlorwasserstoffsäure der Reaktionslösung zuge setzt, um die Umsetzung zu beenden. Durch Messung der freien Aminosäurekonzentration in dieser Reaktionslösung wurde die Aktivität bei der Hydrolyse der Gelatine, d. h., die die Aminosäuren aus der Gelatine freisetzende Aktivität, be stimmt. Der Test der freien Aminosäurekonzentration wurde gemäß einem Phenylthiocarbamoyl-(PTC)-Aminosäure-Analysesys tem (Waters Co.) durchgeführt. Die Ergebnisse wurden als Verhältnis der Menge einer freigesetzten Aminosäure (die Hydrolyse mit Chlorwasserstoffsäure wird als 100% an genommen) zur Menge einer im Ausgangsmaterial der Gelatine enthaltenden Aminosäure ausgedrückt.Gelatin (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) for the preparation of a 0.5% (w / v) gelatin solution in 50 mM bis-Tris-HCl buffer (pH 6.5). 50 μl of the Reference Example 1 prepared crude enzyme solution became 50 μl of this gelatin solution, the mixture is sufficient stirred and reacted at 37 ° C for 24 hours. Subsequently wur the 4 .mu.l of 1 N hydrochloric acid of the reaction solution continues to complete the implementation. By measuring the free Amino acid concentration in this reaction solution was the Activity in hydrolysis of gelatin, d. h. who the Amino acids from gelatin releasing activity, be Right. The test of free amino acid concentration was according to a phenylthiocarbamoyl (PTC) amino acid analysis (Waters Co.). The results were as Ratio of the amount of a released amino acid (the Hydrolysis with hydrochloric acid is indicated as 100% taken) to the amount of one in the starting material of the gelatin containing amino acid expressed.
Als Vergleichstest wurden 50 µl einer Flüssigkeit, die durch Suspension der Actinase in 50 mM bis-Tris-HCl- Puffer (pH 6,5, 200 mM Natriumchlorid enthaltend) erhalten wurden, zugesetzt (100 000 Tyrosineinheiten wurden pro g Gelatine zugesetzt). As a comparison test, 50 μl of a liquid, obtained by suspending the actinase in 50 mM bis-Tris-HCl. Buffer (pH 6.5, containing 200 mM sodium chloride) were added (100,000 tyrosine units were added per g Gelatin added).
Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.The test results are shown in Table 4.
Wie aus der Tabelle 4 zu ersehen ist, zeigten alle Rohenzymlösungen, die von den Mikroorganismen hergestellt worden waren, die zur Gattung Xanthomonas gehören und in diesem Test verwendet wurden, eine starke Aktivität bei der Freisetzung von Hydroxyprolin und Prolin aus Gelatine. Obwohl andererseits eine Freisetzung von Hydroxyprolin und Prolin durch die Actinase beobachtet wurde, waren die durch sie erhaltenen Mengen vergleichsweise viel geringer.As can be seen from Table 4, all showed Raw enzyme solutions made by the microorganisms were belonging to the genus Xanthomonas and in used in this test, a strong activity in the Release of hydroxyproline and proline from gelatin. On the other hand, although a release of hydroxyproline and Proline was observed by the actinase, those were through they obtained comparatively much lower.
Die Xanthomonasart JCM Nr. 3857 (FERM-BP-4475) wurde unter Verwendung eines Mediums, das Gelatine als Hauptstick stoffquelle, wie in Tabelle 5 dargestellt, enthält, 72 Stunden bei 30°C unter Schütteln gezüchtet. Danach wurden die Zellen durch Zentrifugation (15 000 UpM, 20 Minuten) entfernt, der Kulturüberstand mit "Sep-Pak-Cartridges" (C18, Waters Co.) behandelt, um hydrophobe Verunreinigungen zu entfernen, und die Konzentrationen der freien Aminosäuren unter Verwendung eines PTC-Aminosäure-Analysesystems (Waters Co.) getestet.The Xanthomonas species JCM No. 3857 (FERM-BP-4475) was using a medium containing gelatin as the main stick contains, as shown in Table 5, 72nd Bred for hours at 30 ° C with shaking. After that were the cells by centrifugation (15,000 rpm, 20 minutes) removed the culture supernatant with "Sep-Pak-Cartridges" (C18, Waters Co.) to treat hydrophobic contaminants remove, and the concentrations of free amino acids using a PTC amino acid analysis system (Waters Co.).
Die Testergebnisse sind in Tabelle 6 dargestellt.The test results are shown in Table 6.
Wie in Tabelle 6 dargestellt, war der Gehalt an freiem Hydroxyprolin in der Kulturbrühe 2,49 g/l, und 73,3% des im Protein enthaltenden Hydroxyprolins wurden im Medium als freies Hydroxyprolin gewonnen. So wurde gezeigt, daß Aminosäuren auch durch ein semifermentatives Verfahren unter Verwendung des Mikroorganismus aus Gelatine hergestellt wer den können. As shown in Table 6, the content was free hydroxyproline in the culture broth 2.49 g / l, and 73.3% of the hydroxyproline contained in the protein were in the medium recovered as free hydroxyproline. So it was shown that Amino acids also by a semifermentative method Use of the microorganism made of gelatin who you can.
Xanthomonas maltophilia NA-62 (FERM-BP-4479) wurde unter Verwendung von zwei Flüssigmedien A und B, die Gelatine als Hauptstickstoffquelle, wie in Tabelle 7 darge stellt, enthielten, 72 Stunden bei 30°C unter Schütteln ge züchtet. Danach wurden die Zellen durch Zentrifugation (15 000 UpM, 20 Minuten) entfernt, hydrophobe Verunrei nigungen mit "Sep-Pak-Cartridges" (C18, Waters Co.) aus dem Kulturüberstand entfernt und die Konzentrationen der freien Aminosäuren unter Verwendung eines PTC-Aminosäure-Analyse system (Waters Co.) getestet.Xanthomonas maltophilia NA-62 (FERM-BP-4479) using two liquid media A and B, the Gelatin as the main source of nitrogen as shown in Table 7 72 hours at 30 ° C with shaking ge breeds. Thereafter, the cells were centrifuged (15,000 rpm, 20 minutes), hydrophobic impurity with "Sep-Pak-Cartridges" (C18, Waters Co.) from the Culture supernatant removed and the concentrations of the free Amino acids using a PTC amino acid analysis system (Waters Co.).
Die Testergebnisse sind in Tabelle 8 dargestellt, in der die Menge jeder aus der Kulturbrühe gewonnenen Amino säure so angegeben wird, daß sie sich auf eine 100%ige Hydrolyse mit Chlorwasserstoffsäure bezieht. Ferner ist auch der Anteil von Hydroxyprolin an der Gesamtmenge der Amino säuren in der Kulturbrühe dargestellt.The test results are shown in Table 8, in the amount of each amino acid extracted from the culture broth acid is stated to be 100% pure Hydrolysis with hydrochloric acid refers. Further, too the proportion of hydroxyproline in the total amount of amino acids in the culture broth.
Wie in Tabelle 8 dargestellt, konnte Hydroxyprolin durch das semifermentative Verfahren unter Verwendung des Mikroorganismus nicht nur mit einer hohen Ausbeute, sondern auch mit einem hohen Gesamtgehalt an Aminosäuren gewonnen werden. Daher kann eine effiziente Herstellung von Hydroxy prolin durch diese Erfindung erwartet werden.As shown in Table 8, hydroxyproline by the semitermentative method using the Microorganism not only with a high yield, but also obtained with a high total content of amino acids become. Therefore, efficient production of hydroxy Proline can be expected by this invention.
Xanthomonas maltophilia JCM Nr. 3807 (FERM-BP-4474) wurde unter Verwendung eines Flüssigmediums, das Gelatine als Hauptstickstoffquelle, wie in Tabelle 9 dargestellt, enthält, 72 Stunden bei 30°C unter Schütteln gezüchtet. Danach wurden die Zellen durch Zentrifugation (15 000 UpM, 20 Minuten) entfernt, hydrophobe Verunreinigungen mit "Sep- Pak-Cartridges" (C18, Waters Co.) aus dem Kulturüberstand entfernt, und die Konzentrationen der freien Aminosäuren unter Verwendung eines PTC-Aminosäure-Analysesystem (Waters Co.) getestet.Xanthomonas maltophilia JCM No. 3807 (FERM-BP-4474) was made using a liquid medium, the gelatin as the main source of nitrogen, as shown in Table 9, containing 72 hours shaking at 30 ° C with shaking. The cells were then centrifuged (15,000 rpm, 20 minutes), hydrophobic impurities with "sepa- Pak Cartridges "(C18, Waters Co.) from the culture supernatant removed, and the concentrations of free amino acids using a PTC amino acid analysis system (Waters Co.).
Die Testergebnisse sind in Tabelle 10 dargestellt, in der die Menge jeder aus der Kulturbrühe gewonnenen Amino säure so angegeben wird, daß sie sich auf eine 100%ige Hydrolyse mit Chlorwasserstoffsäure bezieht. Ferner ist auch der Anteil von Hydroxyprolin an der Gesamtmenge der Amino säuren in der Kulturbrühe dargestellt.The test results are shown in Table 10, in the amount of each amino acid extracted from the culture broth acid is stated to be 100% pure Hydrolysis with hydrochloric acid refers. Further, too the proportion of hydroxyproline in the total amount of amino acids in the culture broth.
Wie in Tabelle 10 dargestellt, konnte Hydroxyprolin durch das semifermentative Verfahren unter Verwendung des Mikroorganismus nicht nur mit einer hohen Ausbeute, sondern auch mit einem hohen Gesamtgehalt an Aminosäuren gewonnen werden. Daher kann eine effiziente Herstellung von Hydroxy prolin durch diese Erfindung erwartet werden.As shown in Table 10, hydroxyproline by the semitermentative method using the Microorganism not only with a high yield, but also obtained with a high total content of amino acids become. Therefore, efficient production of hydroxy Proline can be expected by this invention.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Erfindung können schwer abbaubare Proteine, beispielsweise Collagen, Casein und Prolamin, und davon abstammende Polypeptide oder Oligo peptide unter milden Bedingungen effizient hydrolysiert und Aminosäuren mit hohem Nutzwert, einschließlich Prolin und Hydro xyprolin, hergestellt werden, was bisher lediglich durch chemische Behandlungen, beispielsweise einer sauren Hydrolyse, möglich war. Ferner kann Hydroxyprolin (trans-4- Hydroxy-L-prolin) mit dieser Erfindung aus solchen schwer abbaubaren Proteinen oder Peptiden besonders effizient und selektiv hergestellt werden.According to the invention described above poorly degradable proteins, for example collagen, casein and prolamine, and polypeptides or oligo derived therefrom peptides hydrolyzed efficiently under mild conditions and High value amino acids, including proline and hydro xyproline, produced so far only by chemical treatments, such as an acidic one Hydrolysis was possible. Furthermore, hydroxyproline (trans-4-) Hydroxy-L-proline) with this invention from those difficult degradable proteins or peptides particularly efficient and be selectively produced.
Besonders Aminosäuren, beispielsweise Prolin und Hydroxyprolin, die durch das erfindungsgemäße Verfahren her gestellt werden können, sind als Grundstoffe für die Herstellung von Arzneimitteln nützlich.Especially amino acids, for example proline and Hydroxyproline prepared by the process according to the invention can be made as raw materials for the Production of medicines useful.
Die Ausbeute jeder Aminosäure wurde berechnet unter der Annahme, daß der Wert der Hydrolyse durch Chlorwasser stoffsäure bei 100% liegt.The yield of each amino acid was calculated as assuming that the value of hydrolysis by chlorine water substance acid is 100%.
Spuren: Trotz des Nachweises geringer Mengen war eine
quantitative Bestimmung unmöglich.
-: nicht nachgewiesenTraces: Despite the evidence of small amounts, a quantitative determination was impossible.
-: not established
Die Ausbeute jeder Aminosäure wurde berechnet unter der Annahme, daß der Wert der Hydrolyse durch Chlorwasser stoffsäure bei 100% liegt.The yield of each amino acid was calculated as assuming that the value of hydrolysis by chlorine water substance acid is 100%.
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US9226515B2 (en) | 2004-02-03 | 2016-01-05 | Cargill, Incorporated | Protein concentrate and an aqueous stream containing water-soluble carbohydrates |
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- 1993-12-03 DE DE19934341283 patent/DE4341283A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8170 | Reinstatement of the former position | ||
8131 | Rejection |