JP2000217593A - シチジン5’−トリリン酸の酵素的製造法およびその応用 - Google Patents

シチジン5’−トリリン酸の酵素的製造法およびその応用

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JP2000217593A
JP2000217593A JP11024201A JP2420199A JP2000217593A JP 2000217593 A JP2000217593 A JP 2000217593A JP 11024201 A JP11024201 A JP 11024201A JP 2420199 A JP2420199 A JP 2420199A JP 2000217593 A JP2000217593 A JP 2000217593A
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Toshitada Noguchi
利忠 野口
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Yamasa Shoyu KK
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 安価かつ効率的なシチジン5’−トリリン酸
(CTP)の製造法 【解決手段】 シチジン5’−トリリン酸シンセターゼ
とアミノ基供与体を用いてウリジン5’−トリリン酸
(UTP)からCTPを製造する方法において、式
(I)で表わされるように、アデノシン5’−トリリン
酸(ATP)の供給なしに該酵素反応を行うことを特徴
とするCTPの製造法。また、同製造方法において、式
(II)で表わされるように、ATPの供給なしに該酵
素反応を行わせ、かつ反応により生成したウリジン5’
−ジリン酸(UDP)をポリリン酸キナーゼによりUT
Pに再生しながら当該酵素反応を行わせることを特徴と
するCTPの製造法。 (式中、PyrGはシチジン5’−トリリン酸シンセタ
ーゼ、PPKはポリリン酸キナーゼ、を示す。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アデノシン5’−
トリリン酸(ATP)の供給なしにウリジン5’−トリ
リン酸(UTP)からシチジン5’−トリリン酸(CT
P)を酵素的に製造する方法および該方法を応用したシ
チジン系化合物の製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】シチジン5’−ジリン酸コリン(CDP
−コリン)やシチジン5’−モノリン酸−N−アセチル
ノイラミン酸(CMP−NeuAc)などのシチジン系
化合物は医薬品あるいは化成品として有用な化合物であ
る。このようなシチジン系化合物の製造法は、化学合成
法、酵母などの微生物を用いる方法などが古くから知ら
れているが、これらの製造法はいずれも基質として高価
なシチジン5’−モノリン酸(CMP)、シチジン5’
−ジリン酸(CDP)、シチジン5’−トリリン酸(C
TP)などを用いるため、実用的に満足しうる方法とは
なり得なかった。また最近、オロット酸から酵素処理に
よりCDP−コリンやCMP−NeuAcなどを製造す
る方法も開発されている(特開平5−276974、国
際特許出願WO98/12343)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に、アミノ化反応
など高エネルギーを必要とする酵素反応には、エネルギ
ー供与体としてのATPが不可欠であると考えられてい
る。シチジン系化合物を酵素的に製造する際、合成原料
であるCTPをシチジン5’−トリリン酸シンセターゼ
とアミノ基供与体を用いたアミノ化反応によりUTPか
ら調製する場合にもATPなどのエネルギー源の供給が
必要である。しかしながら、市販されているATPは極
めて高価であり、これをエネルギー供与体として使用す
るとシチジン系化合物の生産コストが増大し、実用的な
方法とはなり得ない。よって、ATPを使用することな
くCTPの製造をより安価かつ効率的に行うことができ
れば、シチジン系化合物の実用的な酵素的製造が可能に
なると考えられる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
達成すべく鋭意研究を行った結果、(1)従来、UTP
からCTPへの反応を触媒するシチジン5’−トリリン
酸シンセターゼはATPをエネルギー源としてUTPの
アミノ化を触媒するものと考えられていたが、下記式
(I)に示すように基質であるUTP自身がエネルギー
源として利用できること、(2)UTPは微生物により
大量に製造可能なウリジンより比較的安価に製造できる
こと、(3)式(II)に示すように、ポリリン酸に依
存したヌクレオシドジリン酸キナーゼ活性を有するポリ
リン酸キナーゼを組み合わせることで、ウリジン5’−
ジリン酸(UDP)をUTPに再生でき、再生したUT
Pは再度シチジン5’−トリリン酸シンセターゼによる
アミノ化反応に利用され、もってCTPの合成効率が大
幅に増大すること、(4)式(I)または式(II)の
反応系を応用することで、UTPからシチジン系化合物
(CDP−コリン、CMP−NeuAcなど)を合成で
きることを見出し、本発明を完成させた。
【0005】
【式5】 (式中、PyrGはシチジン5’−トリリン酸シンセタ
ーゼを示す。)
【0006】
【式6】 (式中、PyrGはシチジン5’−トリリン酸シンセタ
ーゼ、PPKはポリリン酸キナーゼを示す。)
【0007】すなわち、本発明は、シチジン5’−トリ
リン酸シンセターゼとアミノ基供与体を用いてUTPか
らCTPを製造する方法において、上記式(I)で表わ
されるように、ATPの供給なしに該酵素反応を行うこ
とを特徴とするCTPの製造法およびその合成系に関す
るものである。また、本発明は、シチジン5’−トリリ
ン酸シンセターゼとアミノ基供与体を用いてUTPから
CTPを製造する方法において、上記式(II)で表わ
されるように、ATPの供給なしに該酵素反応を行わ
せ、かつ反応により生成したUDPをポリリン酸キナー
ゼによりUTPに再生しながら当該酵素反応を行わせる
ことを特徴とするCTPの製造法およびその合成系に関
するものである。
【0008】さらに本発明は、酵素反応によりCTPか
らシチジン系化合物を製造する方法において、下記式
(III)で表わされるように、ATPの供給なしにシ
チジン5’−トリリン酸シンセターゼとアミノ基供与体
を用いて反応に使用するCTPをUTPから調製するこ
とを特徴とするシチジン系化合物の製造法およびその合
成系に関するものである。
【0009】
【式7】 (式中、PyrGはシチジン5’−トリリン酸シンセタ
ーゼを示す。)
【0010】さらにまた本発明は、酵素反応によりCT
Pからシチジン系化合物を製造する方法において、下記
式(IV)で表わされるように、ATPの供給なしにシ
チジン5’−トリリン酸シンテターゼとアミノ基供与体
を用いて反応に使用するCTPをUTPから調製し、か
つ反応により生成したUDPをポリリン酸キナーゼによ
りUTPに再生しながら当該酵素反応を行わせることを
特徴とするシチジン系化合物の製造法およびその合成系
に関するものである。
【0011】
【式8】 (式中、PyrGはシチジン5’−トリリン酸シンセタ
ーゼ、PPKはポリリン酸キナーゼを示す。)
【0012】
【発明の実施の形態】反応に使用する酵素〔シチジン
5’−トリリン酸シンセターゼ(PyrG)、コリンホ
スフェートシチジルトランスフェラーゼ(CCT)、シ
チジン5’−モノリン酸−N−アセチルノイラミン酸シ
ンセターゼ(CMP−NeuAcシンセターゼ)、ポリ
リン酸キナーゼ(PPK)、コリンキナーゼ(CKI)
など〕としては、動物由来、植物由来、微生物由来など
特定の由来のものに限定されず、すべての由来のものを
使用することができる。しかし、酵素調製の簡便性、目
的化合物の合成効率などの点から微生物由来の酵素を使
用するのが好適である。また、各種酵素調製の簡便さと
共に調製効率を高めるため、該酵素遺伝子をクローン化
し、微生物菌体内で大量発現させ、該酵素の大量調製を
行う、いわゆる組換えDNA技術を用いた酵素生産が最
も好都合である。
【0013】例えば、PyrGとしては大腸菌、枯草菌
由来の酵素が例示でき、大腸菌PyrG遺伝子も既にク
ローン化されており、その全塩基配列が決定されている
(J.Biol. Chem., 261, 5568-5574, 1982)。CCT及
びCKIとしては、酵母由来の酵素が例示でき、酵母C
CT遺伝子は既にクローン化され、その全塩基配列が決
定されている(Eur. J. Biochem., 169, 477-486, 198
7)。 CMP−NeuAcシンセターゼに関しても、大
腸菌より該遺伝子はクローン化され、その全塩基配列が
決定されている(Glycobiology, 1, 187-191 (199
1))。また、ポリリン酸キナーゼに関しても該遺伝子は
大腸菌よりクローン化されており、その全塩基配列が決
定している(J. Biol. Chem., 267, 22556-22561 (199
2))。したがって、いずれの遺伝子もPCR法によりク
ローン化することが可能であり、また各種遺伝子の発現
系の構築、酵素の発現なども公知の方法(Molecular Cl
oning,A Laboratory Manual, Second Edition, Sambroo
kら編、Cold Spring Harbor Laboratory (1989))に従
って行うことができる。
【0014】反応液に添加する酵素調製物としては、微
生物の菌体、該菌体の処理物または該処理物から得られ
る酵素調製物などを例示することができる。微生物の菌
体の調製は、当該微生物が生育可能な培地を用い、常法
により培養後、遠心分離等で集菌する方法で行うことが
できる。具体的に、大腸菌を例に挙げ説明すれば、培地
としてはブイヨン培地、LB培地(1%トリプトン、
0.5%イーストエキストラクト、1%食塩)または2
×YT培地(1.6%トリプトン、1%イーストエキス
トラクト、0.5%食塩)などを使用することができ、
当該培地に種菌を接種後、30〜50℃で10〜50時
間程度必要により撹拌しながら培養し、得られた培養液
を遠心分離して微生物菌体を集菌することにより酵素活
性を有する微生物菌体を調製することができる。
【0015】微生物の菌体処理物としては、上記微生物
菌体を機械的破壊(ワーリングブレンダー、フレンチプ
レス、ホモジナイザー、乳鉢などによる)、凍結融解、
自己消化、乾燥(凍結乾燥、風乾などによる)、酵素処
理(リゾチームなどによる)、超音波処理、化学処理
(酸、アルカリ処理などによる)などの一般的な処理法
に従って処理して得られる菌体の破壊物または菌体の細
胞壁もしくは細胞膜の変性物を例示することができる。
【0016】酵素調製物としては、上記菌体処理物から
当該酵素活性を有する画分を通常の酵素の精製手段(塩
析処理、等電点沈澱処理、有機溶媒沈澱処理、透析処
理、各種クロマトグラフィー処理など)を施して得られ
る粗酵素または精製酵素を例示することができる。
【0017】本発明で使用するUTPおよびポリリン酸
は、それぞれ市販のものを使用することができる。ま
た、アミノ基供与体としてはグルタミン、グルタミン酸
等のアミノ酸、硫化アンモニウムなどのアンモニウム塩
を利用することができる。
【0018】CTPの合成反応は、トリス塩酸緩衝液な
どの適当な緩衝液(pH5〜10)中、UTP(1〜5
0mM)、アミノ基供与体(1〜50mM)およびPy
rG(0.01ユニット/ml以上、好ましくは0.0
4〜1.0ユニット/ml)添加し、20〜40℃、好
ましくは30〜37℃で10〜60時間程度、必要によ
り撹拌しながら反応させることにより実施できる。ま
た、上記合成系にポリリン酸(無機リン酸として50〜
100mM)とポリリン酸キナーゼ(0.01以上、好
ましくは0.04〜1.0ユニット/ml)をさらに添
加し、上記と同じ反応条件で反応させることで、生成し
たUDPを再生しながらCTPを効率的に合成すること
ができる。このようにして得られたCTPは、通常の単
離精製手段(イオン交換クロマトグラフィー、吸着クロ
マトグラフィー、塩析など)により単離精製することが
できる。
【0019】シチジン系化合物の合成は、上記CTP合
成系にシチジン系化合物合成酵素と基質を添加し、反応
させることで目的とするシチジン系化合物を合成するこ
とができる。たとえば、シチジン系化合物としてCDP
−コリンの場合、トリス塩酸緩衝液などの適当な緩衝液
(pH5〜10)中、UTP(1〜50mM)、ホスホ
コリン(1〜50mM)、アミノ基供与体(1〜50m
M)、CCT(0.01ユニット/ml以上、好ましく
は0.10〜5.0ユニット/ml)、およびPyrG
(0.01ユニット/ml以上、好ましくは0.04〜
1.0ユニット/ml)添加し、20〜40℃以下、好
ましくは30〜37℃で10〜60時間程度、必要によ
り撹拌しながら反応させることにより実施できる。ま
た、上記合成系にポリリン酸(無機リン酸として50〜
100mM)とポリリン酸キナーゼ(0.01以上、好
ましくは0.04〜1.0ユニット/ml)をさらに添
加し、上記と同じ反応条件で反応させることで、生成し
たUDPを再生しながらCDP−コリンを効率的に合成
することができる。
【0020】また、シチジン系化合物としてCMP−N
euAcの場合、トリス塩酸緩衝液などの適当な緩衝液
(pH5〜10)中、UTP(1〜50mM)、Neu
Ac(1〜50mM)、アミノ基供与体(1〜50m
M)、CMP−NeuAcシンセターゼ(0.01ユニ
ット/ml以上、好ましくは0.04〜2.0ユニット
/ml)、およびPyrG(0.01ユニット/ml以
上、好ましくは0.04〜1.0ユニット/ml)添加
し、20〜40℃以下、好ましくは30〜37℃で10
〜60時間程度、必要により撹拌しながら反応させるこ
とにより実施できる。また、上記合成系にポリリン酸
(無機リン酸として50〜100mM)とポリリン酸キ
ナーゼ(0.01以上、好ましくは0.04〜1.0ユ
ニット/ml)をさらに添加し、上記と同じ反応条件で
反応させることで、生成したUDPを再生しながらCD
P−NeuAcを効率的に合成することができる。
【0021】このようにして得られたCDP−コリン、
CMP−NeuAcなどのシチジン系化合物は、通常の
単離精製手段(イオン交換クロマトグラフィー、吸着ク
ロマトグラフィー、塩析など)により単離精製すること
ができる。
【0022】
【発明の効果】本発明により、ATPを使用することな
く、安価かつ効率的なCTPの製造が可能になり、CD
P−コリン、CMP−NeuAcなどシチジン系化合物
の実用的な製造が可能となった。
【0023】
【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明がこれに限定されないことは明らかであ
る。また、実施例におけるDNAの調製、制限酵素によ
る切断、T4DNAリガーゼによるDNA連結、並びに
大腸菌の形質転換法は全て「Molecular cloning」(Man
iatisら編、Cold spring Harbor Laboratory, ColdSpri
ng Harbor, New York (1982))に従って行った。また、
制限酵素、AmpliTaqDNAポリメラーゼ、T4
DNAリガーゼは宝酒造(株)より入手した。
【0024】実施例1 (1)大腸菌PyrG遺伝子のクローニング 大腸菌JM109の染色体DNAをテンペレートとし
て、以下に示す2種類のプライマーDNAを常法に従っ
て合成し、PCR法により大腸菌PyrG遺伝子を増幅
した。
【0025】 プライマー(A):5'-TCGTCTTTTCAACCTAACTTCTCA-3' プライマー(B):5'-CCGATGATTTTTACGATTTTGGAC-3'
【0026】PCRによるPyrG遺伝子の増幅は、反
応液100μl中(50mM 塩化カリウム、10mM
トリス塩酸(pH8.3)、1.5mM 塩化マグネシ
ウム、0.001% ゼラチン、テンペレートDNA
0.5μg、プライマーDNA(A)(B)各々 0.
2μM、AmpliTaq DNAポリメラーゼ 2.5
ユニット)をPerkin−Elmer Cetus
Instrument社製DNA Thermal C
yclerを用いて、熱変性(94℃、1分)、アニー
リング(37℃、2分)、ポリメライゼーション(72
℃、3分)のステップを25回繰り返すことにより行っ
た。
【0027】遺伝子増幅後、反応液をフェノール/クロ
ロホルム(1:1)混合液で処理し、水溶性画分に2倍
容のエタノールを添加しDNAを沈殿させた。沈殿回収
したDNAを文献(Molecular Cloning、前述)の方法
に従ってアガロースゲル電気泳動により分離し、1.8
kb相当のDNA断片を精製した。該DNAを制限酵素
SmaIで消化したプラスミドpUC18(宝酒造
(株)より入手)とT4DNAリガーゼを用いて連結し
た。連結反応液を用いて大腸菌JM105菌を形質転換
し、得られたアンピシリン耐性形質転換体よりプラスミ
ドpUC−PyrGを単離した。pUC−PyrGは、
pUC18のlacプロモーター下流のSmaI切断部
位に大腸菌PyrG遺伝子が挿入されたものである。
【0028】(2)PyrGの調製 プラスミドpUC−pyrGを保持する大腸菌JM10
5菌を、100μg/mlのアンピシリンを含有する2
xYT培地 300mlに植菌し、37℃で振とう培養
した。4x108菌/mlに達した時点で、培養液に終
濃度0.5mMになるようにIPTGを添加し、さらに
37℃で20時間振とう培養を続けた。培養終了後、遠
心分離(9,000xg,10分)により菌体を回収
し、30mlの緩衝液(50mM トリス塩酸(pH
7.5)、0.5mM EDTA)に懸濁した後、超音
波処理を行い、菌体を破砕し、さらに遠心分離(20,
000xg、10分)により菌体残さを除去した。この
ように得られた上清画分を酵素液とした。酵素液におけ
るPyrG活性は4.0ユニット/mlであった。
【0029】なお、PyrG活性の測定と単位の算出は
次の方法で行った。すなわち5mMUTP、5mM ホ
スホコリン、5mM ATP、10mM 塩化マグネシウ
ム、50mM 硫安、1ユニット/ml CCTを含有す
る200mM トリス塩酸緩衝液(pH7.8)に酵素
標品を添加し、37℃で反応を行い、100℃で1分間
の熱処理により反応を停止させる。反応液中のCDP−
コリン量をHPLC法により定量する。37℃で1分間
に1μmoleのCDP−コリンの生成する活性を1単
位(ユニット)とする。
【0030】(3)CCT遺伝子のクローニング 酵母 Saccharomyces cerevisiae DB746(ATCC 44773)
の染色体DNAを公知の方法「Methods in Yeast Genet
ics Laboratory Manual」(Cold spring HarborLaborato
ry, Cold spring Harbor, New York(1983) )で調製し
た。このDNAをテンペレートとして、以下に示す2種
類のプライマーDNAを常法に従って合成し、PCR法
により酵母CCT遺伝子を増幅した。
【0031】 プライマー(C):5'-TACCATGGCAAACCCAACAAGGGA-3' プライマー(D):5'-TATCTAGAGGGGCTCAGTTCGCTGATT-
3'
【0032】PCRによるCCT遺伝子の増幅は、反応
液100μl中(50mM 塩化カリウム、10mM ト
リス塩酸(pH8.3)、1.5mM 塩化マグネシウ
ム、0.001% ゼラチン、テンペレートDNA 0.
5μg、プライマーDNA(C)(D)各々0.2μ
M、AmpliTaq DNAポリメラーゼ 2.5ユ
ニット)をPerkin−Elmer Cetus I
nstrument社製DNA Thermal Cy
clerを用いて、熱変性(94℃、1分)、アニーリ
ング(55℃、1.5分)、ポリメライゼーション(7
2℃、1.5分)のステップを25回繰り返すことによ
り行った。
【0033】遺伝子増幅後、反応液をフェノール/クロ
ロホルム(1:1)混合液で処理し、水溶性画分に2倍
容のエタノールを添加しDNAを沈殿させた。沈殿回収
したDNAを文献(Molecular Cloning、前述)の方法
に従ってアガロースゲル電気泳動により分離し、1.8
kb相当のDNA断片を精製した。該DNAを制限酵素
NcoI及びXbaIで切断し、同じく制限酵素Nco
I及びXbaHIで消化したプラスミドpTrc99A
(Pharmacia Biotech.社より入手)とT4DNAリガー
ゼを用いて連結した。連結反応液を用いて大腸菌JM1
09菌を形質転換し、得られたアンピシリン耐性形質転
換体よりプラスミドpTrc−CCTを単離した。pT
rc−CCTは、pTrc99Aのtrcプロモーター
下流のNcoI−XbaHI切断部位に酵母CCT遺伝
子を含有するNcoI−XbaIDNA断片が挿入され
たものである。
【0034】(4)CCTの調製 プラスミドpTrc−CCTを保持する大腸菌JM10
9菌を、100μg/mlのアンピシリンを含有する2
xYT培地300mlに植菌し、37℃で振とう培養し
た。4x108菌/mlに達した時点で、培養液に終濃
度0.5mMになるようにIPTGを添加し、さらに3
7℃で5時間振とう培養を続けた。培養終了後、遠心分
離(9,000xg、10分)により菌体を回収し、3
0mlの緩衝液(50mM トリス塩酸(pH7.
5)、0.5mM EDTA)に懸濁した後、超音波処
理を行い、菌体を破砕し、さらに遠心分離(20,00
0xg、10分)により菌体残さを除去した。このよう
に得られた上清画分を酵素液とした。酵素液におけるC
CT活性は18ユニット/mlであった。
【0035】なお、CCT活性の測定と単位の算出は次
の方法で行った。すなわち10mMCTP、10mM
ホスホコリン、10mM 塩化マグネシウムを含有する
200mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.8)に酵素
標品を添加し、37℃で反応させる。反応終了後100
℃で1分間の熱処理を行い、高速液体クロマトグラフィ
ー(HPLC)で反応液中のCDP−コリン量を分析す
る。37℃で1分間に1μmoleのCDP−コリンを
生成する活性を1単位(ユニット)とする。
【0036】(5)CMP−NeuAcシンセターゼ遺
伝子(siaB)のクローニングHaemophilus influenz
ae (ATCC9795)の染色体DNAを斎藤・三浦の方法(B
iochim. Biophys. Acta., 72, 619 (1963))で調製し
た。このDNAをテンペレートとして、以下に示す2種
類のプライマーDNAを常法に従って合成し、PCR法
によりsiaB遺伝子を増幅した。
【0037】 プライマー(E):5'-TGCCATGGTGAAAATAATAATGACAAGAA-3' プライマー(F):5'-AACTGCAGGTGCAGATCAAAAGTGCGGCC -3'
【0038】PCRによるsiaB遺伝子の増幅は、反
応液100μl中(50mM 塩化カリウム、10mM
トリス塩酸(pH8.3)、1.5mM 塩化マグネ
シウム、0.001% ゼラチン、テンペレートDNA
0.5μg、プライマーDNA(E)(F)各々0.
2μM、AmpliTaq DNAポリメラーゼ 2.
5ユニット)をPerkin−Elmer Cetus
Instrument社製 DNA Thermal
Cyclerを用いて、熱変性(94℃、1分)、ア
ニーリング(55℃、1.5分)、ポリメライゼーショ
ン(72℃、3分)のステップを25回繰り返すことに
より行った。
【0039】遺伝子増幅後、反応液をフェノール/クロ
ロホルム(1:1)混合液で処理し、水溶性画分に2倍
容のエタノールを添加しDNAを沈殿させた。沈殿回収
したDNAを文献(Molecular Cloning、前述)の方法
に従ってアガロースゲル電気泳動により分離し、0.6
8kb相当のDNA断片を精製した。該DNAを制限酵
素NcoI及びPstIで切断し、同じく制限酵素Nc
oI及びPstIで消化したプラスミドpTrc99A
(Pharmacia Biotech.社より入手)とT4DNAリガー
ゼを用いて連結した。連結反応液を用いて大腸菌JM1
09菌を形質転換し、得られたアンピシリン耐性形質転
換体よりプラスミドpTrc−siaBを単離した。p
Trc−siaBは、pTrc99Aのtrcプロモー
ター下流のNcoI−PstI切断部位にsiaB遺伝
子を含有するNcoI−PstIDNA断片が挿入され
たものである。
【0040】(6)CMP−NeuAcシンセターゼの
調製 プラスミドpTrc−siaBを保持する大腸菌JM1
09菌を、100μg/mlのアンピシリンを含有する
2xYT培地300mlに植菌し、37℃で振とう培養
した。4x108菌/mlに達した時点で、培養液に終
濃度0.5mMになるようにIPTGを添加し、さらに
37℃で6時間振とう培養を続けた。培養終了後、遠心
分離(9,000xg,10分)により菌体を回収し、
30mlの緩衝液(50mM トリス塩酸(pH7.
5)、0.5mM EDTA)に懸濁した後、超音波処
理を行い、菌体を破砕し、さらに遠心分離(20,00
0xg、10分)により菌体残さを除去した。このよう
に得られた上清画分を酵素液とした。酵素液におけるs
iaB活性は3.4ユニット/mlであった。
【0041】なお、CMP−NeuAcシンセターゼ活
性の測定と単位の算出は次の方法で行った。すなわち、
5mM CTP、5mM NeuAc、20mM 塩化
マグネシウム、0.2mM ディチオスレオトール(D
TT)を含有する50mMトリス塩酸緩衝液(pH8.
5)に酵素標品を添加し、37℃で保温することで反応
を行い、等量の70%エタノールを添加して反応を停止
させる。高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用
いて反応液中のCMP−NeuAcを定量し、37℃で
1分間に1μmoleのCMP−NeuAcを生成する
活性を1単位(ユニット)とする。
【0042】(7)大腸菌ポリリン酸キナーゼ遺伝子の
クローニング 大腸菌K12株JM109菌(宝酒造(株)より入手)
の染色体DNAを斉藤と三浦の方法(Biochim. Biophy
s. Acta., 72, 619 (1963))で調製した。このDNA
をテンペレートとして、以下に示す2種類のプライマー
DNAを常法に従って合成し、PCR法により大腸菌ポ
リリン酸キナーゼ(ppk)遺伝子を増幅した。
【0043】 プライマー(G):5'-TACCATGGGTCAGGAAAAGCTATA-3' プライマー(H):5'-ATGGATCCTTATTCAGGTTGTTCGAGTGA-3'
【0044】PCRによるppk遺伝子の増幅は、反応
液100μl中(50mM 塩化カリウム、10mM
トリス塩酸(pH8.3)、1.5mM 塩化マグネシ
ウム、0.001% ゼラチン、テンペレートDNA
0.1μg、プライマーDNA(G)(H)各々 0.
2μM、AmpliTaq DNAポリメラーゼ 2.
5ユニット)をPerkin−Elmer Cetus
Instrument社製 DNA Thermal
Cyclerを用いて、熱変性(94℃、1分)、ア
ニーリング(55℃、1.5分)、ポリメライゼーショ
ン(72℃、1.5分)のステップを25回繰り返すこ
とにより行った。
【0045】遺伝子増幅後、反応液をフェノール/クロ
ロホルム(1:1)混合液で処理し、水溶性画分に2倍
容のエタノールを添加しDNAを沈殿させた。沈殿回収
したDNAを文献(Molecular Cloning、前述)の方法
に従ってアガロースゲル電気泳動により分離し、1.0
kb相当のDNA断片を精製した。該DNAを制限酵素
NcoI及びBamHIで切断し、同じく制限酵素Nc
oI及びBamHIで消化したプラスミドpTrc99
A(Pharmacia Biotech.社より入手)とT4DNAリガ
ーゼを用いて連結した。連結反応液を用いて大腸菌JM
109菌を形質転換し、得られたアンピシリン耐性形質
転換体よりプラスミド pTrc−PPKを単離した。
pTrc−PPKは、pTrc99Aのtrcプロモー
ター下流のNcoI−BamHI切断部位に大腸菌pp
k遺伝子を含有するNcoI−BamHI DNA断片
が挿入されたものである。
【0046】(8)大腸菌ポリリン酸キナーゼの調製 プラスミドpTrc−PPKを保持する大腸菌JM10
9菌を、100μg/mlのアンピシリンを含有する2
xYT培地 300mlに植菌し、37℃で振とう培養
した。4x108菌/mlに達した時点で、培養液に終
濃度1mMになるようにIPTGを添加し、さらに30
℃で5時間振とう培養を続けた。培養終了後、遠心分離
(9,000xg,10分)により菌体を回収し、60
mlの緩衝液(50mM トリス塩酸(pH7.5)、
5mM EDTA、0.1%トライトン X−100、
0.2mg/ml リゾチーム)に懸濁した。37℃で
1時間保温した後、超音波処理を行い、菌体を破砕し、
さらに遠心分離(20,000xg、10分)により菌
体残さを除去した。このように得られた上清画分を5m
M 塩化マグネシウム及び1mM 2−メルカプトエタ
ノールを含有する50mMトリス塩酸(pH7.8)に
対して透析を行い、粗酵素液とした。粗酵素液における
ポリリン酸キナーゼ比活性は、0.19ユニット/mg
蛋白質であり、対照菌(pTrc99Aを保持する大腸
菌JM109菌)の比活性(0.00018ユニット/
mg蛋白質)の約1000倍であった。次に粗酵素液を
DEAEトヨパール650M(トーソー(株))を用い
て0〜0.5M NaClの濃度勾配にて分画し、ポリ
リン酸キナーゼ画分を得た。この画分をポリリン酸キナ
ーゼ酵素標品とした。なお、この酵素標品におけるポリ
リン酸キナーゼの比活性は、0.6ユニット/mg蛋白
質であった。
【0047】なお、ポリリン酸キナーゼ活性の測定と算
出は次の方法で行った。すなわち、5mM塩化マグネシ
ウム、100mM硫安、5mM ADP、及びポリリン
酸(無機リン酸として100mM)を含有する25mM
トリス塩酸緩衝液(pH7.8)に酵素標品を添加し
て、37℃で保温することで反応を行い、100℃、1
分間の熱処理により反応を停止させる。高速液体クロマ
トグラフィー(HPLC)を用いて反応液中のATPを
定量し、37℃で1分間に1μmoleのATPを生成
する活性を1単位(ユニット)とする。
【0048】(9)CDP−コリンの合成I 20mM UTP、20mM 塩化マグネシウム、20
mM ホスホコリン、20mM グルタミン、2.0ユ
ニット/ml CCT、0.6ユニット/mlPyrG
を含有する100mMトリス塩酸緩衝液(pH7.8)
を37℃で40時間保温した。反応開始20時間後に
7.4mMのCDP−コリンが、反応40時間後に7.
6mMのCDP−コリンが合成された。
【0049】(10)CDP−コリンの合成II 20mM UTP、20mM 塩化マグネシウム、20
mM 塩化コリン、20mM グルタミン、2.0ユニ
ット/ml CCT、0.6ユニット/mlPyrG、
ポリリン酸(無機リン酸として75mM)及びPPK
(0.1ユニット/ml)を含有する100mMトリス
塩酸緩衝液(pH7.8)を37℃で40時間保温し
た。反応開始20時間後に11mMのCDP−コリン
が、反応40時間後に14.8mMのCDP―コリンが
合成された。
【0050】(11)CMP−NeuAcの合成I 20mM UTP、50mM 塩化マグネシウム、20
mM NeuAc、20mM グルタミン、2.0ユニ
ット/ml CMP−NeuAcシンセターゼ、0.2
5ユニット/ml PyrGを含有する250mMトリ
ス塩酸緩衝液(pH8.3)を37℃で24時間保温し
た。反応7開始時間後に1.25mMのCMP−Neu
Acが、反応24時間後に1.78mMのCMP−Ne
uAcが合成された。
【0051】(12)CMP−NeuAcの合成II 20mM UTP、50mM 塩化マグネシウム、20
mM NeuAc、20mM グルタミン、2.0ユニ
ット/ml CMP−NeuAcシンセターゼ、0.2
5ユニット/ml PyrG、ポリリン酸(無機リン酸
として75mM)及びPPK(0.4ユニット/ml)
を含有する250mMトリス塩酸緩衝液(pH8.3)
を37℃で24時間保温した。反応7開始時間後に2.
92mMのCMP−NeuAcが、反応24時間後に
4.22mMのCMP−NeuAcが合成された。
【0052】
【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> YAMASA CORPORATION <120> Process for the enzymatically preparation of Cytidine 5'-triphosphate and application of the same <130> YP99-00002 <140> <141> <160> 8 <170> PatentIn Ver. 2.0 <210> 1 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of PyrG gene <400> 1 tcgtcttttc aacctaactt ctca 24 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of PyrG gene <400> 2 ccgatgattt ttacgatttt ggac 24 <210> 3 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of CCT gene <400> 3 taccatggca aacccaacaa ggga 24 <210> 4 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of CCT gene <400> 4 tatctagagg ggctcagttc gctgatt 27 <210> 5 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of siaB gene <400> 5 tgccatggtg aaaataataa tgacaagaa 29 <210> 6 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of siaB gene <400> 6 aactgcaggt gcagatcaaa agtgcggcc 29 <210> 7 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of PPK gene <400> 7 taccatgggt caggaaaagc tata 24 <210> 8 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of PPK gene <400> 8 atggatcctt attcaggttg ttcgagtga 29

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シチジン5’−トリリン酸シンセターゼ
    とアミノ基供与体を用いてウリジン5’−トリリン酸か
    らシチジン5’−トリリン酸を製造する方法において、
    下記式(I)で表わされるように、アデノシン5’−ト
    リリン酸の供給なしに該酵素反応を行うことを特徴とす
    るシチジン5’−トリリン酸の製造法。 【式1】 (式中、PyrGはシチジン5’−トリリン酸シンセタ
    ーゼ、CTPはシチジン5’−トリリン酸、UTPはウ
    リジン5’−トリリン酸、UDPはウリジン5’−ジリ
    ン酸を示す。)
  2. 【請求項2】 シチジン5’−トリリン酸シンセターゼ
    とアミノ基供与体を用いてウリジン5’−トリリン酸か
    らシチジン5’−トリリン酸を製造する方法において、
    下記式(II)で表わされるように、アデノシン5’−
    トリリン酸の供給なしに該酵素反応を行わせ、かつ反応
    により生成したウリジン5’−ジリン酸をポリリン酸キ
    ナーゼによりウリジン5’−トリリン酸に再生しながら
    当該酵素反応を行わせることを特徴とするシチジン5’
    −トリリン酸の製造法。 【式2】 (式中、PyrGはシチジン5’−トリリン酸シンセタ
    ーゼ、PPKはポリリン酸キナーゼ、CTPはシチジン
    5’−トリリン酸、UTPはウリジン5’−トリリン
    酸、UDPはウリジン5’−ジリン酸を示す。)
  3. 【請求項3】 酵素反応によりシチジン5’−トリリン
    酸からシチジン系化合物を製造する方法において、下記
    式(III)で表わされるように、アデノシン5’−ト
    リリン酸の供給なしにシチジン5’−トリリン酸シンセ
    ターゼとアミノ基供与体を用いて反応に使用するシチジ
    ン5’−トリリン酸をウリジン5’−トリリン酸から調
    製することを特徴とするシチジン系化合物の製造法。 【式3】 (式中、PyrGはシチジン5’−トリリン酸シンセタ
    ーゼ、CTPはシチジン5’−トリリン酸、UTPはウ
    リジン5’−トリリン酸、UDPはウリジン5’−ジリ
    ン酸を示す。)
  4. 【請求項4】 シチジン系化合物がシチジン5’−ジリ
    ン酸コリン、酵素がコリンホスフェートシチジルトラン
    スフェラーゼ、基質がホスホコリンである、請求項3記
    載の方法。
  5. 【請求項5】 シチジン系化合物がシチジン5’−モノ
    リン酸−N−アセチルノイラミン酸、酵素がシチジン
    5’−モノリン酸−N−アセチルノイラミン酸シンセタ
    ーゼ、基質がN−アセチルノイラミン酸である、請求項
    3記載の方法。
  6. 【請求項6】 酵素反応によりシチジン5’−トリリン
    酸からシチジン系化合物を製造する方法において、下記
    式(IV)で表わされるように、アデノシン5’−トリ
    リン酸の供給なしにシチジン5’−トリリン酸シンテタ
    ーゼとアミノ基供与体を用いて反応に使用するシチジン
    5’−トリリン酸をウリジン5’−トリリン酸から調製
    し、かつ反応により生成したウリジン5’−ジリン酸を
    ポリリン酸キナーゼによりウリジン5’−トリリン酸に
    再生しながら当該酵素反応を行わせることを特徴とする
    シチジン系化合物の製造法。 【式4】 (式中、PyrGはシチジン5’−トリリン酸シンセタ
    ーゼ、PPKはポリリン酸キナーゼ、CTPはシチジン
    5’−トリリン酸、UTPはウリジン5’−トリリン
    酸、UDPはウリジン5’−ジリン酸を示す。)
  7. 【請求項7】 シチジン系化合物がシチジン5’−ジリ
    ン酸コリン、酵素がコリンホスフェートシチジルトラン
    スフェラーゼ、基質がホスホコリンである、請求項6記
    載の方法。
  8. 【請求項8】 シチジン系化合物がシチジン5’−モノ
    リン酸−N−アセチルノイラミン酸、酵素がシチジン
    5’−モノリン酸−N−アセチルノイラミン酸シンセタ
    ーゼ、基質がN−アセチルノイラミン酸である、請求項
    6記載の方法。
  9. 【請求項9】 シチジン5’−トリリン酸シンセター
    ゼ、アミノ基供与体およびウリジン5’−トリリン酸か
    ら構成され、アデノシン5’−トリリン酸を含まないシ
    チジン5’−トリリン酸合成系。
  10. 【請求項10】 シチジン5’−トリリン酸シンセター
    ゼ、ポリリン酸キナーゼ、アミノ基供与体、ウリジン
    5’−トリリン酸およびポリリン酸から構成され、アデ
    ノシン5’−トリリン酸を含まないシチジン5’−トリ
    リン酸合成系。
  11. 【請求項11】 シチジン5’−トリリン酸シンセター
    ゼ、アミノ基供与体およびウリジン5’−トリリン酸か
    ら構成され、アデノシン5’−トリリン酸を含まないシ
    チジン5’−トリリン酸の合成系とシチジン系化合物合
    成のための酵素と基質を組み合わせたシチジン系化合物
    合成系。
  12. 【請求項12】 シチジン5’−トリリン酸シンセター
    ゼ、ポリリン酸キナーゼ、アミノ基供与体、ウリジン
    5’−トリリン酸およびポリリン酸から構成され、アデ
    ノシン5’−トリリン酸を含まないシチジン5’−トリ
    リン酸の合成系とシチジン系化合物合成のための酵素と
    基質を組み合わせたシチジン系化合物合成系。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008005794A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd シチジン‐5´‐一リン酸‐n‐アセチルノイラミン酸およびn‐アセチルノイラミン酸含有糖質の製造法

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