FR2484449A1 - Procede de production de l-tryptophane ou ses derives en utilisant des micro-organismes, et cultures biologiquement pures d'aeromonas sp. ast 108-1, aeromonas sp. ast 111-4, klebsiella sp. ast 148-1 et klebsiella sp. ast 151-7 - Google Patents
Procede de production de l-tryptophane ou ses derives en utilisant des micro-organismes, et cultures biologiquement pures d'aeromonas sp. ast 108-1, aeromonas sp. ast 111-4, klebsiella sp. ast 148-1 et klebsiella sp. ast 151-7 Download PDFInfo
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE PRODUCTION DE L-TRYPTOPHANE OU SON DERIVE. SELON L'INVENTION, ON FAIT REAGIR UN COMPOSE D'INDOLE AVEC DE LA SERINE OU AVEC DE L'ACIDE PYRUVIQUE ETOU SON SEL ET L'ION AMMONIUM, EN PRESENCE D'UNE CULTURE OU D'UNE CULTURE TRAITEE D'UN MICRO-ORGANISME DE GENRE AEROMONAS OU DE GENRE KLEBSIELLA AYANT LA CAPACITE DE PRODUIRE DU L-TRYPTOPHANE OU SON DERIVE A PARTIR D'UN COMPOSE D'INDOLE, DE L'ACIDE PYRUVIQUE ETOU SON SEL ET DE L'ION AMMONIUM. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA PREPARATION DE L-TRYPTOPHANE POUR LES MEDICAMENTS, LES ALIMENTS OU COMME ADDITIF POUR L'ALIMENTATION DES ANIMAUX.
Description
La présente invention se rapporte à un procédé de production de L-
tryptophane ou ses dérivés, en utilisant
des micro-organismes.
L-tryptophane est l'un des aminoacides essentiels constituant les corps des animaux et est important comme médicament, substance nutritive ou comme additif pour
l'alimentation des animaux. Certains dérivés de L-tryptopha-
ne fonctionnent comme un antagoniste contre le métabolisme
de L-tryptophane et contiennent des substances physiologi-
quement actives qui peuvent être utilisées pour préparer des produits pharmaceutiques affectant le système nerveux central. Ce L-tryptophane, et. ses dérivés peuvent être produits par des procédé connus de synthèse, processus biologique et dans de nombreux autres procédés. On peut citer comme procédésconnusde production de L-tryptophane en utilisant des microorganismes: (1) une fermentation directe en utilisant des sucres pour accumuler L-tryptophane dans une culture; (2) l'addition d'indole ou d'acide anthzrnDique en môme temps que le sucre à une culture et en permettant au L-tryptophane de s'accumuler dans la culture. Le Ltryptophane peut également être produit à partir d'indole et de sérine ou à partir d'indole d'acide
pyruvique et de l'ion ammonium en utilisant une tryptopha-
nase (enzyme) produite par un micro-organisme. Ce procédé consistant à utiliser la tryptophanase présente l'avantage qu'en remplaçant l'indole par d'autres composés d'indolel
on peut produire divers dérivés correspondants de L-trypto-
phane et que par conséquent on peut choisir la réaction
la mieux adaptée à un but particulier.
De nombreux procédés sont connus pour la production de L-tryptophane en utilisant la tryptophanase. Dans la publication du brevet japonais N 46917/74 est décrit un procédé o du L-tryptophane est produit à partir d'indole et de sérine ou à partir d'indole, d'acide pyruvique et de l'ion ammonium en utilisant un micro-organisme de genre Escherichia! de genre Proteus) de genre Pseudomonas de genre Aeobacter ou de genre Erwinia et dans le brevet français N 1 207 437, la demande de brevet au Japon publiée avant examen (OPI) N 39 693/72 et la publication du brevet Japonais N 1836/78 est décrit un procédé o du L-tryptophane est produit à partir d'indole et de sérine en utilisant un micro-organisme de genre Escherichia
de genre Claviceps, de genre Neurospora,de genre Saccharo-
myces /de genre bacillust de genre Achromobacter ou de genre Alcaligenes. On connaît également plusieurs procédés pour produire des dérivés de Ltryptophane qui correspondent à divers composés d'indole: dans la publication du brevet Japonais N 46 917/74 est décrit un procédé de production de 5-hydroxytryptophane en utilisant un micro-organisme de genre Proteusde genre Escherichia> de genre Pseudomonas, de genre Aerobacter ou de genre Erwinia; dans la publication du brevet Japonais N 1835/78 est décrit un procédé de
production de 5-hydroxytryptophane en utilisant un micro-
organisme de genre Achromobacter, de genre Escherichia de genre Pseudomonas de genre Alcaligenes ou de genre Proteus; et dans les publications de brevetsJaponais N 5479/76 et 8400/77 est décrit un procédé de production de 5-hydroxytryptophane et de méthoxytryptophane en utilisant un micro-organisme de genre Corynebacterium ou
de genre Brevibacterium.
Ces procédés utilisant des micro-organismessont avan-
tageux par rapport au procédé de production de L-tryptophane ou de ses dérivés par synthèse chimique parce qu'ils ne donnent que les composés de forme L qui sont optiquement actifs. Ilspermettent la production de grandes quantités de L-tryptophane ou de dérivés de L-tryptophane à partir de matériaux industriels comme des composés d'indolej la
sérine ou l'acide pyruvique.
On a maintenant trouvé de nouveaux micro-organismes
produisant du L-tryptophane et ses dérivés à un bon rendement.
En utilisant ces micro-organismes, on est arrivé à l'inven-
tion décrite ici.
La présente invention concerne un procédé de production de L-tryptophane ou de l'un de ses dérivés. Dans le procédés on fait réagir un composé d'indole avec de la sérine ou avec de l'acidepyruvique et /ou son sel et l'ion ammonium en présence d'une culture ou d'une culture traitée d'un micro-organisme de genre Aeromonas ou de genre Klebsiella ayant la capacité de produire du L-tryptophane ou son dérivé à partir d'un composé d'indole et de sérine ou à partir d'un composé d'indolejd'acide pyruvique et/ou de
son sel et de l'ion ammonium.
Dans la présente invention, on utilise des micro-
organismes de genre Aeromonas ou de genre *Klebsiella qui produisent du Ltryptophane ou ses dérivés à partir d'un composé d'indole et de sérine ou àputrtir d'un composé d'indole, de l'acide pyruvique et /ou son sel et de l'ion ammonium. Aucun micro-organisme de genre Aeromonas ne s'est précédemment révélé capable de produire du L-tryptophane à partir d'indole par action de la tryptophanase (voir Agricultural and Biological Chemistry
Vol. 36 p. 2523, 1972).
On sait traditionnellement que divers micro-organismes
produisent la tryptophanase qui décompose le L-trypto-
phane pour former l'indole mais tous les micro-organismes produisant la tryptophanase n'ontpas la capacité de produire une quantité importante de L-tryptophaneo Les micro-organismes produisant la tryptophanase et produisant efficacement le L-tryptophane ou son dérivé à partir d'un composé d'indds et de sérine ou à partir d'un composé d'indole> d'acide pyruvique et /ou de son sel et d'ion ammonium doivent répondre aux conditions qui suivent 1) la tryptophanase produite dans les microorganismes
a une forte activité: (2) les micro-organismes ne décom-
posentpas les matières premières comme les composés d'indole,
la sérine ou l'acide pyruvique; et (3) les micro-
organismes ne décomposent pas le L-tryptophane résultant
ou ses dérivés autrement que par la tryptophanase.
Selon l'invention, un certain mombre de micro-organis-
mes produisant la tryptophanase ont été isolés du sol, et parmi eux de nouveaux micro-organismes de genre Aeromonas et de genre Klebsiella qui produisent efficacement du L-tryptophane ou ses dérivés.Désigné per Aeromonas SP. AST 108-1> Aeromonas SP. AST 111-4, Klebsiella SP. AST 1481 et Klebsiella SE. AST 151-7, ceps micro-organismes ont été déposés au "Fermentation Research Institute the Agency of Industrial Science and Technology (FERM) " sous les N s FERM-P 5539, 5540, 5541 et 5542, respectivement, le 28 Mai 1980, et ont été déposés à l'ATCC sous les N s 31897, 31898, 31899 et 31900 et ils sont préférés pour une
utilisation dans le procédé selon l'invention.
Les propriétés mycologiques de ces quatre micro-organis-
mes sont indiquéesci-après.
(I) Aeromonas SP. AST 108-1 (A) Propriétés morphologiques (incubation dans un
milieu nutritif à 32 C pendant 24 heures).
Forme: tige courte, tigE simple ou une chaine de deux tiges, un flagelle ou des flagelles placés à une
extrémité de la bactérie.
Dimensions: 0 9 - 1,2 p x 1,2 - 2 0 Motilité: présente Coloration Gran.: négative Solidité de la coloration à l'acide: négative Spores: non formés Pléomorphisme: aucun (B) Croissanca dans le milieu (32 C) Bouillon de culture:bcne pas de pellicule formée, pas d'anneau formé,avec précipité, turbidb,,pas de pigment formé Culture sur plaque agar comme milieu nutritif: bonne, circulaire, surface lisse, élevée, totalement circulaire, brillante, légère coloration de papier bulle (c'est-à-dire légèrement brunâtre ou chamois), légèrement visqueuse, pas
de pigment formé.
Culture sur plaque oblique agar comme milieu nutritif bonne, filiforme, brillante, légèrement de la couleur du
papier bulle,pas de pigment formé.
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Culture sur btona de gélatine comme milieu nutritif
(20 C):
bonne croissance à la partie supérieurelégèrement coloré comme le papier bullejlégère croissance dans la partie en bâton, pas de gaz formé à la partie en bâton,
pas de liquéfaction.
(C) Propriétés physiologiques température de croissance: croissance à 1337 C, pas de croissance à 45 C pH de croissance: 5-9 Nécessité d'oxygène: facultativement anaérobie
Essai OF (milieu de Hugh Leifson) fermenta-
tion Production de gaz (milieu de glucose): production de gaz Lait de tournesol: bonne croissance, anneau formé légèrement de couleur de papier bulle, tournesol
devient rose, avec précipité, pas de changement du lait.
Liquéfaction de la gélatine: pas de liquéfaction.
Production de sulfure d'hydrogène: pas de production.
Décomposition de l'amidon: pas de décomposition.
Réduction du nitrate: acide nitreux produit Activité de-la catalase: positive Activité de l'oxydage: positive Activité de l'uréase: négative Activité de la phénylalanine de'aminase: néative Activité de la lysine décarboxylase: négative Activité de l'alginine dihydrolase: positive Activité de l'ornithine décarboxylase: positive Production d'indole: positive Production d'ammoniac: positive Réaction VP: négative Essai MR: positif Dénitrification: positive Utilisation de l'acide citrique: Milieu de Koser: utilisé
6 2484449.
Milieu de Christensen: utlilisé Solidité au chlorure de sodium: croissance dans NaCl concentré jusqu'à 5 %
Production de pigment (Milieu King A): pas de produc-
tion Utilisation des sources d'azote: sel d'amonium et nitrate utilisés Utilisation des sucres et production d'acide et de
gaz (voir tableau 1) ci-dessous.
TABLEAU 1
Croissance Production Production de d'acide gaz D-glucose + + + Dfructose + + + D-mannose + + + D-galactose + + + D-rhamnose + + + Darabinose + + + L-arabionse + + + D-xylose + + + Sucrose + + +
Lactose + -
Maltose + + + Trehalose + + + Raffinose + + +
D-inositol + - -
D-mannitol + + +
D-adonitol - - -
D-dulcitol - - -
D-sorbitol + + +
Salicine + -
Glycérine + + -
Ethanol - - -
Isolé de: terre de champ de riz a Fuji-shi, Shizuoka, Japon (II) Aeromonas SP. AST 111-4 (A) Propriétés morphologiques (incubation dans le bouillon de culture à 32 C pendant 24 heures) Forme: tige courte, tiges simplesou une chaîne de deux ou trois tiges, un flagelle ou des flagelles placés à une
extrémité de la bactérie.
Dimensions: 0,8-1,0 l x 1,2-1,8 i Motilité: présente Coloration Gram. :négative Solidité de la coloration à l'acide: négative Spores: non formés Pléomorphisme: aucun (B) croissance dans le milieu (320 C)
Bouillon de culture: bonne pas de pellicule formée,-
anneaux form4 avec précipité, turbidepas de pigment formé Culture sur plaque agar comme milieu nutritif: bonne, circulaire, surface lisse, élevée, totalement circulaire, brillante, blanc grisâtre, légèrement visqueusepas de
pigment formé.
Culture sur plaque agar oblique comme milieu nutritif: bonne, légèrement liquide, filiforme, brillante, blanc grisâtre, pas de pigment formé Culture sur bâton de gélatine comme milieu nutritif
(20 C):
Croissance bonne à la partie supérieure, blanc grisâtre, croissance sur la partie en bâton, pas de gaz formé sur la partie en bâton, pas de liquéfaction (C) Propriétésphysiologiques Température de croissance: croissance à 9-45 C, pas de croissance à 50 C pH de croissance: 5-10 Nécessité d'oxygène: facultativement anaérobie Essai OF (milieu de Hugh Leifson): fermentation Production de gaz (milieu de glucose): gaz produit Laitde tournesol: bonne croissance, tournesol décolorés lait coagulé, avec précipité
8 2484449
Liquefaction de la gélatine: pas de liquéfaction Production de sulfure d'hydrogène: pas de production Décomposition de l'amidon: pas de décomposition Réduction de nitrate: acide nitreux produit Activité de la catalase:.positive Activité de l'oxydage: positive Activité de l'uréase: positive Activité de la Èhénylalanine deaminase: négative Activité de la lysine décarboxylase: négative Activité de l'alginine dihydrolase: négative Activité de l'ornithine décarboxylase: positive Production d'indole: positive Production d'ammoniac: positive Réaction VP: positive Essai MR: négatif Dénitrification: positive Utilisation de l'acide citrique milieu de Koser: utilisé milieu de Christensen: utilisé Solidité au chlorure de sodium: croissance dans NaCl concentré jusqu'à 5 % Production de pigment (milieu King A): non produit Utilisation des sources d'azote: sel d'ammonium, nitrate et urée utilisés Utilisation des sucres et production d'acide et de gaz: voir tableau 2 ci-après
TABLEAU 2
Croissance Production Production de gaz d'acide D-glucose + + + Dfructose + + + D-marnnose + + + D-galactose + + + D-rhamnose + + +
D-arabinose - - -
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L-arabinose + + + D-xylose + + + Sucrose + + + Lactose + + + Maltose + + + Tréhalose + + + Raffinose + + + D-inositol + + + D-mannitol + + + Dadonitol + + +
D-dulcitol - -
D-sorbitol + + + Salicine + + + Glycerirne + + +
Ethanol + -
Isolé de: terre de champ de riz à Fuji-shi Shizuoka, Japon On a donné cidessus les propriétés mycologiques d'Aeromonas SP. AST 108-1 et AST 1- 4. L'identification
en se référantàBerE's ianual of Determinative Bacterio-
logy, 8ème edition,1974 indique ce qui suit: les micro-
organismes appartiennent le plus raisonnablement au genre Aeromonas de la famille Vibrionaceae, parce que chacun est un bacille Gram négatif sous forme d'une tige courte, ils sont facultativement anaérobie, ils ont un flagelle ou une touffe de flagellesà une extrémité, sontmobileE sontpositifs par l'activité de la catalase, positifs par l'activité de l'oxydase et fermentent activement le
glucose pour former un acide et du gaz.
Dans "Bergey's Muanual of Determinative Bacteriology," 8ème édition/sont décrits trois micro-organismes de genre Aèromonoas, c'est-à-dire Aeromonas hydrophila, Aeromonas p2unctata et Aeromonas salmonicida. Aeromonas salmonicida diffère d'Aeromonas SP. AST 108-1 et AST 111-4 selon l'invention parce qu'Aeormonas Salmonicida ne peut croitre à 37 C tandis que les micro-organismes selon l'invention croissent bien à cette température, et Aeromonas
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hydrophila et Aeromonas punctata diffèrent des micro-
organismes selon l'invention par de nombreuses propriétés taxologiques comme le montre le tableau 3 ci-après. Par conséquent,.les trois microorganismes de genre Aeromonas décrits dans le manuel de Bergey diffèrent des nouveaux micro-organismes selon l'invention, Aeromonas SP. AST
108-1 et Aeromonas SP. AST 111-4.
Tableau 3.
Aeromonas
Aeromonas HydroDhila punctata AST-
Propriétés taxologiques Hydrophila Aerogenes Proteolytica Punctata Caviae 108-1 Liquéfaction de la gélatine Production de sulfure d'hydrogène Activité de la lysine décarboxylase Réaction VP + + + + + + + AST- 111-4 + +__ + + --* + A
Résistance à NaCl à 7,5% -
Production de gaz à partir de glycérine Production de gaz à partir du glucose + + + + -I. +
+ +
* +,- -: Espèces comprennent plusieurs sortes, certaines étant "+" et certaines "-"
oe no (III) Klebsiella SP. AST 148-1 (A) Propriétés morphologiques (incubation dans le bouillon de culture à 320 C pendant 24 heures) Forme: tige courte, une seule tige ou une chaîne de deux ou trois tiges, pas de flagelle Dimensions: 1,1 - 1,3 P x 1,8 - 2,0 y Motilité: absente Coloration Gran: négative Solidité de la coloration à l'acide: négative, Spores: non formés Pléomorphisme: aucun (B) Croissance dans le milieu (320 C) Bouillon de culture: bonne, par de pellicule formée, anneau formé, avec précipité, turbide, pas de pigment formé Culture sur plaque agar comme milieu nutritif: bonne, circulaire, surface lisse, élevée-, totalement circulaire, brillante, d'un blanc grisâtre, quelque peu visqueuse, pas de pigment formé Culture sur plaque agar oblique comme milieu nutritif: bonne, filiforme, brillante, d'un blanc grisâtre, pas de- pigment formé
Culture sur bâton de gélatine comme milieu nutritif-
(200 C): bonne croissance à la partie supérieure, blanc grisâtre, croissance à la partie en bâton, pas de-gaz formé à la partie en bâton, pas de liquéfaction (C) Propriétés physiologiques Température de croissance: croissance à 9 - 420 C,pas de croissance à 450 C pH de croissance: 4 - 9 Nécessité d'oxygène: facultativement anaérobie Essai OF ( milieu de Hugh Leifson): fermentation Production de gaz (milieu de glucose): production de gaz Lait de tournesol: bonne croissance, tournesol
décoloré, lait coagulé, précipité, pas peptonisé.
Liquéfaction de la gélatine: pas de liquéfaction
Production de sulfure d'hydrogène: pas de produc-
tion Décomposition de l'amidon: pas de décomposition Réduction du nitrate * acide nitreux formé Activité de la catalase: positive Activité de l'oxydase: négative Activité de l'uréase positive Activité de la phénylalanine déaminase: négative Activité de la lysine décarboxylase: positive Activité de l'alginine dihydrolase: négative Activité de l'ornithine décarboxylase négative Production d'indole: positive Production d'ammoniac: positive Réaction de VP: positive Essai MR: négatif Dénitrification.-: positive Utilisation de l'acide citrique milieu de Koser: utilisé milieu de Christensen: utilisé Solidité au chlorure de sodium: croissance dans NaCl jusqu'à une concentration de 4% Production de pigment:(milieu King A): pas de production Utilisation des sources d'azote: sel d'ammonium, nitrate et urée utilisés Utilisation des sucres, et production d'acide et de
gaz: voir tableau 4.
14 2484449-
TABLEAU 4
Croissance Production d'acide Production de gaz D-Glucose + + + Dfructose + + + D-mannose + + + D-galactose + + + D-rhamnose + + + Darabinose + + + L-arabinose + + + D-xylose + + + Sucrose + + + Lactose + + + Maltose + + + Tréhalose + + + Raffinose + + + D-inositol + + + Dmannitol + + + D-adonitol + + + D-dulcitol + + + D-sorbitol + + Salicine + + + Glycérine + + +
Ethanol + -
Isolé de: terre de champ de riz à Fuji-shi, Shizuoka, Japon (IV) Klebsiella SP. AST 151-7 (A) Propriétés morphologiques (incubation dans le bouillon de culture à 32 C pendant 24 heures) Forme: tige courte, une seule tige ou une chaine
de deux ou trois tiges, pas de flagelle.
Dimensions: 1, 0 - 1,2 p x 2,2 - 3,0 p Motilité: absente Coloration Gram: négative Solidité de la coloration à l'acide: négative Spores: non formés Pléomorphisme: aucun (B) Croissance dans le milieu (32 C) Bouillon de culture: bonne, pas de pellicule formée, blanc grisâtre, anneau formé, précipitation, turbide, pas de pigment formé Culture sur plaque agar comme milieu nutritif: bonne, circulaire, surface lisse, élevée,, totalement circulaire, brillante,blanc grisâtre, légèrement visqueuse, pas de pigment formé Culture sur plaque agar oblique comme milieu nutritif: bonne,légèrement ondulée, filiforme, brillante, blanc grisâtre, pas de pigment formé Culture sur bâton de gélatine comme milieu nutritif (20 C): bonne croissance à la partie supérieure, blanc grisâtre, légère croissance à la partie en bâton, pas de gaz formé à la partie en bâton, pas de liquéfaction (C) Propriétés physiologiques Température de croissance: croissance à 13 - 42 C, pas de croissance à 450C pH de croissance: 5 - 9 Nécessité d'oxygène: falcutativement anaérobie Essai-OF (milieu de Hugh Leifson): fermentation Production de gaz (milieu de glucose): gaz produit Lait de tournesol: bonne croissance, tournesol décoloré, lait coagulé, précipitation, non peptonisé Liquéfaction de la gélatine: non liquéfiée
Production de sulfure d'hydrogène: pas de produc-
tion Décomposition de l'amidon: pas de décomposition Réduction de nitrate: acide nitreux produit Activité de la catalase: positive Activité de l'oxydase: négative Activité de l'uréase: positive Activitéde aphénylalanine déaminase: négative Activité de la lysine décarboxylase: positive Activité de l'alginine dihydrolase: négative Activité de l'ornithine décarboxylase: négative
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Production d'indole: positive Production d'ammoniac: positive Réaction VP: positive Essai MR: positif Dénitrification: positive Utilisation de l'acide citrique: milieu de Koser: utilisé milieu de Christensen: utilisé Solidité au chlorure de sodium: croissance dans NaCl à une concentration pouvant atteindre 4% Formation de pigment (milieu King A): non formé Utilisation des sources d'azote: sel d'ammonium, nitrate et urée utilisés Utilisation des sucres et production d'acide et de
gaz: voir tableau 5.
TABLEAU 5
Croissance Production d'acide Production de gaz D-glucose + + + D-fruc. tose + + + D-mannose + + + D-galactose + + + D-rhamnose + + +
D-arabinose -
L-arabinose + + + D-xylose + + + Sucrose + + + Lactose + - + + Maltose + + + Tréhalose + + + Raffinose + + + D-inositol + + + D-mannitol + + + Dadonitol + + +
D-dulcitol - - -
D-sorbitol + + + Salicie + + + Glycérine + + +
Ethanol + - -
Isolé de: terre de champ de riz à Fuji-shi, Shizuoka, Japon Ce sont les propriétés mycologiques de Klebsiella
SP. AST 148-1 et AST 151-7 selon l'inventiono LtidentiUca-
tion en se référant à,Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, " 8ème édition, 1974 indique ce qui suit:
les micro-organismes appartiennent à la famille Enterobac-
teriaceae parce que c'est un bacille Gram négatif, ils sont facultativement anaérobie sont positifs par l'activité de la catalase, négatifs par l'activité de l'oxydase, produisent un acide à partir de glucose et réduisent l'acide nitrique en acide nitreux, et ils appartiennent tous deux très aisonnablement au genre Klebsiella de l'espèce Klebsiella car ils sont positifs à la réaction VP négatifs à l'activité de la phénylalanine déaminase, négatifs à la production de sulfure d'hydrogène, positifs à l'activité de la lysine décarboxylase, négatifs à l'activité de l'ornithine décarboxylase, négatifs à
l'activité de l'alginine dihydrolase et sont non motiles.
On ne connait aucun micro-organisme de genre Klebsiella produisant du Ltryptophane à partir d'indole, d'acide pyruvique et de l'ion ammonium. Le tableau 6 compare les propriétés mycologiques de Klebsiella SP. AST 148-1 et AST 151-7 à celles des trois bactéries de genre Klebsiella décrites dans "Bergey's Manual of Determinative
Bacteriology' 8ème édition. -
Àú neeltq.,SToP: - rv+* - - - *-A, + - + 01.TOlm + f f + *aosoetl0ppg1p uoTI.DfPOJd ew* ± + + + +u0a - f + O++ esoonZ p uoTq onpOl ±+ - + + + nbTuoTe apPTosI ap uo^.TestT1.n *-+ + + aenbTau o epToie & T op uoTI. esTTl.n *-Nf+ f + anbT..z;.To eppTo[ B p UOTq,.STITq.f'" a- ea spcoq -. zeo9p au'T=0.T 1 o T p 9q.TA TI.OV os - - - -eseTo.zp,&p auTuT3TegI ep 9:T.Tq.ov -.- rv + + + + ese.ocl -a:o9p,UTS,&T et Op 9qt.T.AT.OV -. -.+ + + + eseBean,T ep 9%TAI..Ov - - + + +lOPUTap UOTIOnpozd + + - - - ess -- + + + C& UOT.oe:au ST4emoleosouTt.z eeueezo sTuomTnauecd t--1 I-11-71 lIeTtsqae'1 eT.eTsqeT TelleTsqel LSY T LSV s enDToloxl. S9g.PTflcOcl eMSTMJ.zo-oJzo TN 9 nteelqej En se basant sur ces données taxologiques, on peut en conclure que Klebsiella SP AST 148-1 et AST 151-7 sont
des micro-organismes qui diffèrent des trois micro-organis-
mes de genre Klebsiella qui sont décrits dans "Bergey's Manual ot Determinative Bacteriology, 8ème édition. La présente invention se rapporte à un nouveau procédé de production de L-tryptophane et de ses dérivés en utilisant Aeromonas SP AST 108-1, Aeromonas SP. AST 111-4, Klebsiella SP. AST 148-1 et Klebsiella SP AST 151-7 ci-dessus décrits Les micro-organismes peuvent être
mis en culture sur un milieu synthétique ou naturel courant.
On peut citer comme sources de carbone, des sucres, comme glucose, fructose, mannose, sucrose, galactose, xylose et mélasses; des alcoolsde sucre comme la glycérine et le sorbitol; et des acides organiques comme l'acide acétique) l'acide citrique, l'acide fumarique, l'acide malique et l'acide succinique. Ces sources de carbone sont ajoutées à un milieu généralement en une quantité de l'ordre de 0,1 à 10 % en poids. On pet citer comme sources d'azote, des ammoniacs comme le chlorure d'ammonium, le phosphate d'ammonium, le nitrate d'ammonium, l'acétate d'ammonium et l'eau d'ammoniac; et des sources d'azote organique comme l'urée, l'extrait de viande, la peptone, l'acide Casamino, la liqueur de trempage de mais, la farine de soja dégraissée, et l'hydrolysat de protéine. Des substances qui favorisent la croissance des micro-organismes utilisés sont de préférence ajoutées au milieu. La substance peut être inorganique ou organique. On peut citer comme exemples inorganiques, le monophosphate de potassium, le diphosphate de potassium, l'acide phosphorique, le chlorure de potassium, le sulfate de magnésium et le chlorure de sodium ainsi les ions de métaux comme du fer, du zinc, du manganèse, du cuivre et du calcium. On peut citer comme exemples organiques, les aminoâacides, les vitamines, les acides organiques, les acides aliphatiques, ainsi que les substances naturelles comme la peptone, l'extrait de levure) la levure séchée, la liqueur de trempage de mais, la caséine
et l'hydrolysat de soja dégraissé.
La tryptophanase produite par les micro-organismes utilisés dans l'invention est considérée comme un enzyme adaptif, et le L-tryptophane est de préférence ajouté au milieu pour préparer une culture de microorganismes en une quantité de l'ordre de 0,1 à 0 7 % en poids. On fait incuber les micro-organismes dans le milieu résultant
à 25-37 C pendant 16 à 96 heures.
La culture ainsi préparée des micro-organismes un système enzymatique qui produit L-tryptophane ou ses dérivés à partir d'un compose d'indole et de sérine Qu à partir d'un composé d'indole, d'acide pyruvique et /ou son sel et de l'ion ammonium. La culture peut être immédiatement utilisée dans la réaction enzymatique souhaitée ou on
peut l'utiliser après des tratements préliminaires appro-
priés. Par exemple, les cellules du micro-organisme peuvent
être séparées de la culture par centrifugation ou analogue.
Les cellules peuvent également être séchées, traitées avec des ondes ultrasoniques, autolysées ou homogénéisées. Au contraire, la tryptophanase produite peut être extraite et purifiée par des moyens traditionnels. Alternativement, les cellules séparées ou l'enzyme peuvent être utilisés sous forme de cellules ou d'enzyme immobilisés obtenus par polymérisation avec un monomère d'amide d'acide
acrylique ou analogue.
Les cellules ainsi préparées contenant de la trypto-
phanase, les cellules traitées et les cellules immobilisées ainsi que la tryptophanase purifiée et la tryptophanase immobilisée sont utilisées comme catalyseur pour la réaction enzymatique dans une liqueur de réaction qui comprend un composé d'indôle et de la sérine ou un composé d'indole, de l'acide pyruvique et/ou son sel, et l'ion ammonium pour la production de L-tryptophane ou ses dérivés. En pis du composé d'indole, de la sérine, de l'acide pyruvique et/ou de son sel, et de l'ion ammonium quel'1nutilisecomme substrat, la liqueur de réaction contient de préférence de l'acide éthylènediaminete4tracétique et du phosphate de pyridoxal pour obtenir un rendement plus élevé de L-tryptophane ou de ses dérivés. Il n'y a pas de limite particulière à la quantité de substrat utilisé et en général elle est comprise entre 0,1 et 10 % en poids. Laréaction enzymatique est habituellement accomplie à un pH compris entre 5 et 11 et à une température comprise entre et 60 C. On peut citer comme exemples du composé d2indole
à ajouter au système réactionnel, l'indole, le 5-hydroxy-
indole, le 5-chloroindole, le 5-bromoindole, le 5-amino-
indole, le 5-méthoxyindole, le 5-méthoxy-2-méthylindole,
et le 2-méthylindole.
Le L-tryptophane ou ses dérivés produits dans la liqueur de réaction peuvent être isolés par des procédés traditionnels comprenant une adsorption avec une résine
échangeuse d'ions, du charbon activé et autres. Le L-
tryptophane et ses dérivés produits peuvent être vérifiés et quantifiés par chromatographie liquide à haute pression ou chromatographie en couche mince sur du gel de siliceo La présente invention sera maintenant décrite en plus de détail en se référant aux exemples qui suivent qui ne sont donnés qu'à titre d'exemple et ne doivent en aucun
cas en limiter le cadre.
Exemple I
On a introduit 5 ml d'un milieu ayant la formule indiquée au tableau 7 dans des éprouvettes d'un diamètre
de 18 mm et on a stérilisé à 120 C pendant 10 minutes.
Chaque milieu stérilisé a été inoculé d'une goutte d'Aeromonoas SP. AST 108-1, et mis en culture à 32 C pendant 20 heures en agitant. On a transféré 5 ml de la culture ainsi germée à un milieu de fermentation préparé en stérilisant 100 ml d'un milieu ( le même que celui indiqué au tableau 7) à 120 C pendant 10 minutes dans un ballon vibratoire de 500 ml, et la fermentation a été entreprise à 32 C pendant 20 heures tout en agitant. A la fin de la fermentation, on a centrifugé 2 litres de la culture pour récupérer les cellules du micro-organisme et les cellules ont été mises en suspension dans 180 ml d'une liqueur de réaction ayant un pH de 9,0 et consistant en 2 g de pyruvate de sodium, 2 g d'acétate d'ammonium,
mg de phosphate de pyridoxal, 200 mg d'acide éthylène-
diaminetetracétique et 100 ml d'eau. La suspension a été subdivisée en 6 quantités égales. On a mélangé 30 ml de chaque suspension à 600 mg des composés d'indole indiqués au tableau 8, et chaque mélange a été chauffé à 32 C pendant 72 heures tout en agitant pour effectuer une réaction enzymatique. A la fin de la réaction, on a ajouté 30 ml de méthanol à chaque milieu réactionnel sous une agitation vigoureuse, et le mélange a été centrifugé. Le liquide surnageant résultant a été soumis à une chromatographie liquide à haute pression;.des dérivés de L-tryptophane correspondant aux composés d'indole utilisés ont été produits
aux quantités indiquées au tableau 8.
TABLEAU 7
Peptone 2 % en poids Acides Casamino 1 Extrait de levure O,5 Liqueur de trempage de Mais 5 L-tryptophane 0,2
KH2P04 0,05
MgSO4.7H20 0,05 FeS04.7H20 0,003 MnSO4.4H20 0,003 plH 7,2
TABLEAU 8
Composé d'indole Dérivés de Quantité L-tryptophane (g/l) produits Indole L-tryptophane 10,3 -Hydroxyindole 5-Hydroxytryptophane 2,9 5-Chloroindole 5-Chlorotryptophane 0,9 -Bromoindole 5-Bromotryptophane 0,7 -Aminoindole 5-Aminotryptophane 1,1 -Méthoxyindole 5-Méthoxytryptophane 0,6 Au produit réactionnel obtenu en utilisant l'indole, on a ajouté de la soude caustique pour amener le pH à 10,et on a fait passer le méange à travers une colonne d'une résine échangeuse d'ions fortement acide du type ammoniac
et le L-tryptophane adsorbé a été élué avec de l'ammoniac-
eau à 2N. L'éluat a été concentré pour former un cristal de L-tryptophane brut qui a été lavé avec de l'acétone et
séché pour donner 185 mg d'un cristal de L-tryptophane.
Exemple 2
On a fait fermente Aeromonas SPo AST 108-1 comme à l'exemple I pour obtenir deux litres d'une culture. La culture a été centrifugée pourrécupérer les cellules de micro-organisme et les cellules ont été mises en suspension dans 180 ml d'une liqueur de réactionayant un pH de 9, 0 et consistant en 1,5 g de L-sérine, 10 mg de phosphate de pyridoxal, 200 mg d'acide éthylènediaminetetracétique et 100 ml d'eau. La suspension a été subdivisée en six quantités égales on a mélangé 30 ml de chaque suspension à 600 mg de composé d'indole indiqué au tableau 9, et chaque mélange a été chauffé à 32 C pendant 72 heures tout en agitant pour effectuer une réaction enzymatique. A la fin de la réaction, les produits réactionnels ont été traités comme à l'exemple 1 et soumis à une chromatographie liquide à haute pression; les dérivés de L-tryptophane correspondant aux composés d'indole utilisés onlté produits aux
quantités indiquées au tableau 9.
TABLEAU 9
Composé d'indole Dérivés de Quantité (g/l) L-tryptophane produits Indole L-tryptophane 11 8 -hydroxyindole 5-hydroxytryptophane 2,5 -chloroindole 5.chlorotryptophane 1,1 -bromoindole 5-bromotryptophane 1,3 -aminoindole 5-aminotryptophane 1,2 5-méthoxyindole 5-méthoxytryptophane 0,8
Exemple 3
On a fait fermenterAeromonas SP. AST 111-4 comme à l'exemple 1 pour obtenir 4 litres d'une culture. La culture
a été centrifugée poturrécupérer les cellules de micro-
organisme dont une moitié a été mise en suspension dans
ml d'une liqueur de réaction ayant un pH de 9,0 et -
consistant en 2 g de pyruvate de sodium, 2 g d'acétate d'ammonium, 10 mg de phosphate de pyridoxal,200 mg d'acide étylène ediaminetetracétique et 100 ml d'eau. L'autre moitié a été mise en suspension dans 180 ml d'une liqueur de réaction ayant un pH de 9,0 et consistant en 1,5 g de L-sérine, 10 mg de phosphate de pyridoxal, 200 mg d'acide éthylènediaminet6tracétique et 100 ml d'eau. Chaque liqueur de réaction a été subdivisée en six quantités égales comme aux exemples 1 et 2 et mélangée à 600 mg des composés d'indole indiqués au tableau 10, et chaque mélange a été chauffé à 32 C pendant 72 heures sous agitation pour effectuer une réaction enzymatique. A la fin de la réaction, les produits réactionnels ont été traités comme à l'exemple 1 et s2mis à une chromatographie liquide à hautre pression; les dérivés de L-tryptophane correspondant aux composés dindde utilisés ont été produits aux quantités indiquées au tableaul0
TABLEAU 10
Quantité de dérivés de trytophane produit (g/l) Composé d'indole Système contenant Système contenant du PrLuvate de la L-serine Indoie 14,4 17,2 Hydroxyindole 1,9 2,4 -Chloroindole 1,1 1,4 -Bromoindole 1,0 1,0 Aminoindole 1,5 1,6 -Méthoxyindole 1,2 1,5 On a introduit 5 ml d'un milieu ayant la formule indiquée au tableau 7, dans des éprouvettes d'un diamètre
de 18 mm et on a stérilisé à 120 C pendant 10 minutes.
Chacun des milieux stérilisés a été inoculé d'une goutte des microorganismes indiqués au tableau 11, et on a mis en culture à 32 C pendant 20 heures tout en agitant. Cinq millilitres de chaque culture germo ont été transférés à un milieu de fermentation préparé en stérilisant 100 ml d'un milieu (le même que celui indiqué au tableau 7) à 120 C pendant 10 minutes dans un ballon vibratoire de 500 ml,- et la fermentation a été entreprise à 520C pendant 20 heures tout en agitant. A la fin de la fermentation, un litre de la culture a été centrifugé pour récupérer les cellules de chaque micro-organisme, et les cellules ont été mises en suspension dans 200 ml d'une liqueur de réaction ayant la formule indiquée au tableau 12, et chaque suspension a été chauffée à 32 C pendait48 heures tout en agitant pour effectuer une réaction enzymatique. A la fin de la réaction, on mélangé 10 ml de la suspension avec 10 ml de méthanol
sous agitation vigoureuse, et le mélange a été centrifugé.
L'analyse du liquide surnageant résultant par chromatographie liquide à haute pression a montré que le L-tryptophane était produit dans les liqueurs de réaction a= quantitésindiquées
26 2484449
au tableau 11.
TABLEAU 11
Micro-organisme L-tryptophane produit (G/l) Klebsiella SP.AST 148-1 11,2 Klebsiella SP. AST 151-7 13,4
TABLEAU 12
Indole 20 g Pyruvate de sodium 20 g $ Acétate d'ammonium 20 g Phosphate de pyridoxal 100 mg
Acide ethylènediaminetétra-
cétique 2g Eau I litre pH 9,0
Exemple 5
Comme à l'exemple 4, les micro-organismes indiqués au tableau 13 ont été fermentés sur un milieu ayant la formule
indiquée au tableau 7. Un litre de chaque culture a été centri-
fugé pour récupérer les cellules de chaque micro-organisme et
on les a mise en suspension dans 200 ml d'une liqueur de ré-
action ayant un pH de 9,0 et consistant en 2g d'indole, 3g de L-sérine, 10 mg de phosphate de pyridoxal, 200 mg d'acide éthylènediaminetétracétique et 100 ml d'eau. Chaque suspension a été chauffée à 30 C pendant 36 heures tout en agitant, pour effectuer une réaction enzymatique. A la fin de la réaction, on a mélangé 10 ml de la suspension à 10 ml de méthanol sous
agitation vigoureuse, et le mélange a été centrifugé. L'ana-
lyse du liquide surnageant résultant par chromatographie liquide à haute pression a montré que L-tryptophane était produit dans les liqueurs de réaction aux quantités indiquées
au tableau 13.
TABLEAU 13
Micro-organisme L-tryptophane produit (g/1) Klebsiella SP. AST 148-1 15,4 Klebsiella SP. AST 151-7 16,2
Exemple 6
Comme à l'exemple 4, on a fait fermenter Klebsiella SP. AST 151-7 sur un milieu ayant la formule indiquée au tableau 7. Quatre litres de la culture ont été centrifugés pour récupérer les cellules de micro- organisme. La moitié des cellules a été mise en suspension dans une liqueur de réaction conienant du pyruvate de sodium et de l'acétate d'ammonium comme à l'exemple 4, et on a mélangé aux composés d'indole indiqués au tableau 14.1L'autre moitié des cellules a été mise en suspension dans une liqueur de réaction contenant de la L-sérine comme dans l'exemple 5, et on a mélangé avec les composés d'indole indiqués au tableau 14. Chaque mélange a alors été soumis à une réaction enzymatique à 32 C pendant 72 heures tout en agitant. A la fin de la réaction, le mélange réactionnel a été soumis à une chromatographie liquide à haute pression; les dérivés de L-tryptophane correspondant aux composés d'indole utilisés ont été produits aux quantités indiquées au tableau 14.
TABLEAU 14
Quantité de dérivés de L-tryptophane produits (g/l) Composé d'indole Système contenant Système contenant du Pyruvate de la L-sérine hydroxyindole 1,8 2,4 -chloroindole 1,1 1,3 -bromoindole 1,2 1,3 aminoindole 0,9 1,2 -méthoxyindole 0,8 1,0 -méthoxy-2-méthyl- indole 0,9 0,9 2-méthylindole 1,3 1,4
Claims (15)
1. Procédé de production de L-tryptophane ou son dérivé, caractérisé en ce qu'on fait réagir un composé d'indole avec de la s6rine, ou avec de l'acide pyruvique et/ou. son sel et l'ion ammonium, en présence d'une culture ou dune culture traitée d'un mice-organisme de genre Aeromonat- ou de genre Klebsilla ayant la capacité de produire du L-tryptophane ou son dérivé à partir d'un composé d'indole et de sérine, ou à partir d'un composé d'indole, de l'acide pyruv4qeet/ou sel, et de l'ion
ammonium.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le microorganisme précité est du genre AeromonaS
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce
que le micro-organisme précité est du genre Klebsiella.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé d'indole précité est choisi dans le groupe consistant en indole, 5hydroxyindole, 5-chloroindole, -bromoindole, 5-aminoindole, 5méthoxyindole, 5-méthoxy-
2-méthylindole, et 2-méthylindole.
5. Procédé selon la revendication 1,caractéricéen ce que le microcrganisme précité est choisi dans le groupe consistant en Aeromonas SP. AST 108-1 ayant la désignation FERM-P 5539, et la désignation APCC-31.897, Aeromonas SP. AST 111-4 ayant la désignation FERM-P 5540 et la désignation ATCC 31.898, Klebsiella SP. AST 148-1 ayant la désignation FERM-P 5541 et la désignation ATCC 31.899 et Klebsiella SP. AST 151- 7ayant la désignation FERM-P 5542 etla
désignation ATCC 31.900.
6. Procédé selon la revendication 4,caractérisé en ce ce que le microorganisme précité est choisi dans le groupe consistant en Aeromonas SP. AST 108-1 ayant la désignation FERM-P 5539, et ATCC 31.897, Aeromonas SP. AST 111-4 ayant
la désignation FERM-P 5540 et ATCC 31.898, Klebsiella SP.
AST 148-1 ayant la désignation FERM-P 5541 et ATCC 31.899 et Klebsiella SP. AST 151-7 ayant la désignation FERM-P
5542 et ATCC 31.900.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le microarganisme précité est Aeromonas SP. AST
108-1 ayant la désignation FERM-P 5539 et ATCC 31.897.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le microorganisme précité est Aeromonas SP. AST
111-4 ayant la désignation FERM-P 5540 et ATCC 31.898.
9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le microarganisme précité est Klebsiella SP, AST
148-1 ayant la désignation FERM-P5541 et ATCC 31.899.
10. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le microorganisme précité est Klebsiella SP. AST
151-7 ayant la désignation FERM-P 5542 et ATCC 31.900.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications
I à 4, caractérisé en ce que la réaction précitée est effectuée à une température de 25 à 37 C pendant 16 à
96 heures.
12. Culture biologiquement pure d'Aeromonas SP0 AST 108-1 ayant la désignation FERM-P 5539 et ATCC 31.897, caractérise en ce qu'elle a la capacité de produire du L-tryptophane ou son dérivé à-partir d'un composé d'indole et de sérine-ou à partir d'un composé d'indole, d'acide pyruiqueet/ou son sel, et l'ion ammonium en utilisant une source assimilable de carbone, d'azote et des substances organiques ou inorganiques qui favorisent la croissance de
la culture.
13. Culture biologiquement pure d'Aeromonas SP. AST 111-4 ayant la désignation FERM-P 5540 et ATCC 31.898, caractérisée en ce qu'elle a la capacité de produire du L-tryptophane ou son dérivé à partir d'un composé d'indole et de sérine, ou à partir d'un composé d'indole, de l'acide pyruviqueet/ou son sel et l'ion ammonium en utilisant des sources assimilables de carbone, d'azote et des substances organiques ou inorganiques favorisant la croissance de la culture.
14. Culture biologiquement pure de Klebsiella SP. AST 148-1 ayant la désignation FERMP 5541, et ATCC 31.199, caractérisée en ce qu'elle a la capacité de produire du L-tryptophane ou son dérivé à partir d'un composé d'indole et de sérine ou à partir d'un composé d'indole, de l'acide pyruviqeet /ou sonsel et l'ion ammonium, en utilisant une source assimilable de carbone, d'azote et des substances organiques ou inorganiques favorisant la croissance de la culture.
15. Culture biologiquement pure de Klebsiella.SP.
AST 151-7 ayant la désignation FERM-P 5542, et ATCC 31.9001caractérisée en ce qu'elle a la capacité de produire du L-tryptophane ou son dérivé à partir d'un composé d'indole et de sérine, ou à partir d'un composé d'indole, de l'acide pyruviieet/ou son sel et de l'ion ammonium en utilisant une source assimilable de carbone, d'azote et des substances organiques ou inorganiques
favorisant la croissance de la culture.
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