JP2000270887A - D−3−(2−ナフチル)アラニンの製造方法 - Google Patents
D−3−(2−ナフチル)アラニンの製造方法Info
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Abstract
チル)アラニンを効率よく製造する方法の提供。 【解決手段】 DL−5−(2−ナフチル)メチルヒダ
ントインに、D−5−(2−ナフチル)メチルヒダント
インからD−3−(2−ナフチル)アラニンを生成する
能力を有する微生物の菌体及び/またはその処理物を水
性媒体中で作用させ、該水性媒体中にD−3−(2−ナ
フチル)アラニンを生成蓄積せしめ、該水性媒体中から
D−3−(2−ナフチル)アラニンを採取することを特
徴とするD−3−(2−ナフチル)アラニンの製造方
法。
Description
成中間体として有用なD−3−(2−ナフチル)アラニ
ンの生物化学的製造方法に関する。
存在する光学活性アミノ酸の多くは、微生物を用いた発
酵法や天然物からの抽出法により製造されている。しか
しながらD−3−(2−ナフチル)アラニンは非天然型
アミノ酸であるため、従来のような発酵法や抽出法によ
っては工業的に製造されてはいなかった。一般に光学活
性アミノ酸を製造する方法としては、有機化学的合成法
により製造したDL−アミノ酸を光学分割する方法がよ
く知られている(Bull.Agr.Chem.So
c.Jap.,21,304(1957);J.Am.
Chem.Soc.,76,6045(1954);
J.Biol.Chem.,188,657(195
1))。しかしながら、DL−アミノ酸の光学分割は操
作が煩雑であり、収率も低くなるという欠点を有してい
る。
て、DL体の5−置換ヒダントイン類にヒダントイン環
を不斉的に開裂加水分解する能力を有する、シュードモ
ナス属等の微生物の菌体、固定化菌体又は菌体破砕物を
作用させることによりD−アミノ酸を取得する方法が知
られているが、主に天然型のD型アミノ酸に関してのみ
であった(特開昭54−89088号公報;同55−1
1569号公報;同55−153595号公報等)。従
って、非天然型のD型アミノ酸、具体的には、D−3−
(2−ナフチル)アラニンの高収率な製造方法の確立が
期待されていた。
(2−ナフチル)アラニンの工業的製法につき鋭意検討
した結果、原料としてのDL−5−(2−ナフチル)メ
チルヒダントインにある種の微生物の菌体及び/または
その処理物を作用させれば、該原料が生物化学的に加水
分解し、目的とするD−3−(2−ナフチル)アラニン
が高効率に製造出来ることを初めて見い出し、本発明を
完成するに至った。
ル)メチルヒダントインに、D−5−(2−ナフチル)
メチルヒダントインからD−3−(2−ナフチル)アラ
ニンを生成する能力を有する微生物の菌体及び/または
その処理物を水性媒体中で作用させ、該水性媒体中にD
−3−(2−ナフチル)アラニンを生成蓄積せしめ、該
水性媒体中からD−3−(2−ナフチル)アラニンを採
取することを特徴とするD−3−(2−ナフチル)アラ
ニンの製造方法を提供するものである。
(2−ナフチル)メチルヒダントインは、DL体はもち
ろんD体もまた利用できるが、化学合成で安価に製造さ
れるDL体が好適に用いられる。又、L体の5−(2−
ナフチル)メチルヒダントインは、酵素的に又は/およ
び化学的に容易にラセミ化されDL体に変換される為、
ラセミ化反応を共存させることでL体もまた原料として
利用することが出来る。
(2−ナフチル)メチルヒダントインを選択的に開裂加
水分解してD−3−(2−ナフチル)アラニンに変換す
る能力を有するものであれば特に限定はされない。かか
る微生物としては、アグロバクテリウム(Agroba
cterium)属、アルカリゲネス(Alcalig
enes)属、アルスロバクター(Arthrobac
ter)属、バチルス(Bacillus)属、フラボ
バクテリウム(Flavobacterium)属及び
/またはパラコッカス(Paracoccus)属から
なる群より選ばれる微生物等が挙げられる。
rium)属に属する微生物としては例えばアグロバク
テリウム ラジオバクター(Agrobacteriu
mradiobacter)等が挙げられ、具体的には
NRRL B11291(Agricultural
Research Service Culture
Collectionに保存)やMCI3662等が挙
げられる。
s)属に属する微生物としては例えばアルカリゲネス
アクアマリヌス(Alcaligenes aquam
arinus)等が挙げられ、具体的にはFERM P
−4229(工業技術院生命工学工業技術研究所に保
存)等が挙げられる。アルスロバクター(Arthro
bacter)属に属する微生物としては例えばアルス
ロバクター クリスタロポイエテス(Arthroba
cter crystallopoietes)等が挙
げられ、具体的にはJCM2522(Japan Co
llection of Microorganism
s:理化学研究所微生物系統保存施設に保存)等が挙げ
られる。
微生物としては例えばバチルス リケニフォルミス(B
acillus licheniformis)等が挙
げられ、具体的にはIFO12199やIFO1220
0(財団法人 発酵研究所に保存)等が挙げられる。フ
ラボバクテリウム(Flavobacterium)属
に属する微生物としては例えばフラボバクテリウム ヒ
ダントイノフィラム(Flavobacterium
hydantoinophilum)等が挙げられ、具
体的にはFERM P−4819(工業技術院生命工学
工業技術研究所に保存)等が挙げられる。
に属する微生物としては例えばパラコッカス デニトリ
フィカンス(Paracoccus denitrif
icans)等が挙げられ、具体的にはFERM P−
4349(工業技術院生命工学工業技術研究所に保存)
等が挙げられる。前述したアグロバクテリウム ラジオ
バクター(MCI3662)の菌学的性質は以下の通り
である。なお、アグロバクテリウム ラジオバクター
(MCI3662)は、工業技術院生命工学工業技術研
究所に受託番号:FERMP−17312として寄託さ
れている。
対好気性、3)芽胞を形成しない、4)運動性なし、
5)O−Fテストは酸化型、6)硫化水素を生成しな
い、7)ウレアーゼ陽性、8)主要なイソプレノイドキ
ノンはユビキノンQ10を有する、9)DNA中のG+
C含量は59.5モル%などの特徴を持っている。これ
らの特徴から、本菌株はバージェイズマニュアル・シス
テマティック・バクテリオロジー〔Bergey’s
Manual of Systematic Bact
eriology〕第1巻、234〜256頁(198
4)に記載されているリゾビアシーエ科(Rhizob
iaceae)に含まれる、アグロバクテリウム属(A
grobacterium)及びリゾビウム属(Rhi
zobium)に帰属することが示唆された。
ロバクテリウム属とリゾビウム属は属レベルでまとまっ
た菌群であることが判明している。従って本菌株の種を
決定するため、16S rRNAの塩基配列(1445
塩基)を決定した。得られた結果に基づくデータベース
検索により、本菌株はアグロバクテリウム ツメファシ
エンス(Agrobacterium tumefac
iens)に最も近縁であることが判明した。
システマティック バクテリオロジー〔Interna
tional Journal Systematic
Bacteriology〕第43巻、694−70
2頁(1993)によると、アグロバクテリウム属には
アグロバクテリウム ツメファシエンス(A.tume
faciens)、アグロバクテリウム ラディオバク
ター(A.radiobacter)、アグロバクテリ
ウム リゾゲネス(A.rhizogenes)、アグ
ロバクテリウム ビティス(A.vitis)及びアグ
ロバクテリウムルビ(A.rubi)の5種が知られて
いるが、アグロバクテリウム ツメファシエンス(A.
tumefaciens)とアグロバクテリウム ラデ
ィオバクター(A.radiobacter)は16S
rRNAの解析から同一種として統合され、アグロバ
クテリウム ラディオバクターとなっている。従って本
菌株はアグロバクテリウム ラディオバクターと99.
6%の相同値を示し、他種(相同値94.6〜97.7
%)より高い相同性を示した。さらに生理学的性質にお
いても、1)37℃での生育、2)エリスリトールの資
化性、3)アルギニンジヒドロラーゼの有無などの点で
明らかに他種とは区別された。
をアグロバクテリウム ラディオバクター(Agrob
acterium radiobacter)と同定し
た。本発明で用いられる微生物は、上記微生物から、U
V照射、N−メチル−N′−ニトロソグアニジン(NT
G)処理、エチルメタンスルホネート(EMS)処理、
亜硝酸処理、アクリジン処理等により誘導される変異
株、あるいは細胞融合もしくは遺伝子組換え法などの遺
伝学的手法により誘導される組換え株等であってもよ
い。
の1種あるいは2種以上が菌体及び/またはその処理物
として用いられる。具体的には、上記微生物を培養して
得られた菌体をそのまま、あるいは培養して得られた菌
体を公知の手法で処理したもの、即ち、アセトン処理し
たもの、凍結乾燥処理したもの、菌体を物理的または酵
素的に破砕したもの等の菌体処理物を用いることができ
る。また、これらの菌体及び/または菌体処理物から、
D−5−(2−ナフチル)メチルヒダントインにのみ選
択的に作用して、それを開裂加水分解してD−3−(2
−ナフチル)アラニンを生成する能力を有する酵素画分
を粗精製物あるいは精製物として取り出して用いること
も可能である。さらには、このようにして得られた菌体
又は/および菌体処理物又は/および酵素画分等をポリ
アクリルアミドゲル、カラギーナンゲル等の担体に固定
化したもの等を用いることも可能である。そこで本明細
書において、「菌体及び/またはその処理物」の用語
は、上述の菌体、菌体処理物、酵素画分、及びそれらの
固定化物全てを含有する概念として用いられる。
ヒダントイン類を含む培地中で培養させた場合に、該微
生物のヒダントイン環の不斉的開裂加水分解能が増強さ
れている場合があるのでヒダントイン類を含む培地中で
培養することが望ましいが、それに限定されるものでは
ない。UV照射、N−メチル−N′−ニトロソグアニジ
ン(NTG)処理、エチルメタンスルホネート(EM
S)処理、亜硝酸処理、アクリジン処理等による変異
株、あるいは細胞融合もしくは遺伝子組換え法などの遺
伝学的手法により誘導された組換え株で、誘導物質なし
に高い活性が得られる菌株を用いることも可能である。
は、通常の炭素源、窒素源、無機イオンを含有する一般
的な培地が使用できる。さらにビタミン、アミノ酸など
の有機微量栄養素を添加することもできる。炭素源とし
てはグルコース、シュクロース等の炭水化物、フマル
酸、リンゴ酸等の有機酸、アルコール類その他が適宜使
用される。窒素源としては、アンモニウム塩や硝酸塩な
どの無機窒素源、あるいは酵母エキスやペプトン等の有
機窒素源が適宜使用される。本発明においては主に酵母
エキスが0.1〜0.5%で用いられ、好ましくは0.
3〜1%である。無機イオンとしては、マグネシウムイ
オン、カリウムイオン、鉄イオン、マンガンイオン、リ
ン酸イオンその他が必要に応じて適宜使用される。本発
明においては、主に硫酸マグネシウム0.01〜0.1
%、リン酸二水素カリウム0.05〜0.5%、リン酸
水素二カリウム0.1〜1%、硫酸マンガン0.001
〜0.05%が用いられる。
体内に著量生合成させる為の誘導物質として添加する5
−置換ヒダントイン類としては特に限定されるものでは
ないが、例えばメチルヒダントイン、イソプロピルヒダ
ントイン、ヒダントイン、メチルチオエチルヒダントイ
ン、5−(2,2−ジメチルプロピル)ヒダントイン等
が使用される。好ましくは、メチルヒダントイン又はイ
ソプロピルヒダントインが用いられる。
置換ヒダントイン類を培地に添加する場合には、はじめ
から5−置換ヒダントイン類を含有した培地で培養して
もよいし、培養途中から添加してもよい。5−置換ヒダ
ントイン類の培地への添加量は特に制限されるものでは
ないが、一般的には0.0001〜3重量%、より好ま
しくは0.001〜1重量%が用いられる。
〜50℃、好ましくは25〜40℃で、pH4〜9、好
ましくはpH5〜8の範囲に制御しつつ5〜72時間、
好ましくは12〜48時間行うことが出来る。反応は、
前述した如く、微生物菌体又は/およびその処理物を原
料としてDL−5−(2−ナフチル)メチルヒダントイ
ンに作用させることにより行なわれる。
条件にて十分に菌を生育させた後、菌体を分離し洗浄
後、水あるいは適当な緩衝液に懸濁させ、原料としてD
L−5−(2−ナフチル)メチルヒダントインを飽和濃
度以上添加する。DL−5−(2−ナフチル)メチルヒ
ダントインは水性媒体に対する溶解度は低いが、反応の
進行と共に溶解する。DL−5−(2−ナフチル)メチ
ルヒダントインの添加量は、特に制限されるものではな
いが、一般に0.05〜10重量%、好ましくは0.1
〜4重量%である。反応は10〜50℃、好ましくは2
5〜40℃の温度で、pHは4.0〜10.0、好まし
くは7.0〜9.0で、水性媒体中又は/および該水性
媒体を含有する容器中を窒素で置換した後、1〜14
日、通常は1〜7日間程度撹拌しながら実施する。
重量で10〜100mg程度の菌体破砕物等を含む0.
01〜1Mの緩衝液(pH7〜9)等の水性媒体に、D
L−5−(2−ナフチル)メチルヒダントインを上記範
囲で添加後反応させることが出来る。なお、本発明でい
う水性媒体とは、水または例えばリン酸バッファー等の
適当な緩衝液を意味する。このようにして水性媒体中に
生成したD−3−(2−ナフチル)アラニンの反応終了
液からの分離精製は常法通り公知の方法、例えば酸で沈
殿させる酸晶析方法、あるいは合成吸着剤等を用いたカ
ラムクロマトグラフィー法等で行なうことが出来る。
を越えない限り以下の実施例に限定されるものではな
い。 実施例1 グルコース1g、酵母エキス1g、K2 HPO4 0.
3g、KH2 PO40.1gMgSO4 ・7H2 O 5
0mg、MnSO4 ・7H2 O 1mg、5−イソプロ
ピルヒダントイン0.3gを水100mlに溶解した培
地を、20mlづつ200ml容量のバッフル付きフラ
スコに分注し、120℃で20分間殺菌した。30℃に
冷却後、普通寒天培地上で24時間培養した下記の各菌
株を1白金耳づつ接種し、30℃、20時間、160r
pmのロータリーシェーカーで培養した。
体を遠心分離によって分離した。分離した菌体を再度1
00mMのリン酸緩衝液(pH7)に懸濁洗浄し、遠心
分離によって菌体を分離した。該分離菌体を10mlの
100mMリン酸緩衝液(pH7)に懸濁し、50ml
容量の蓋付き遠沈管に入れ、DL−5−(2−ナフチ
ル)メチルヒダントインを0.1g添加した。遠沈管を
窒素置換した後、蓋を閉め、30℃にて24時間撹拌
し、反応を行った。24時間後、遠沈管に1規定度のN
aOH 1mlを加え反応終了液をアルカリ性にし、生
成した未溶解のD−3−(2−ナフチル)アラニンおよ
び未反応のDL−5−(2−ナフチル)メチルヒダント
インを完全に溶解した後、遠心分離により菌体を除去し
た。シリカゲルの薄相クロマトグラフィー(TLC)を
用いて、得られた反応上清中のD−3−(2−ナフチ
ル)アラニンの生成を確認した。更に、HPLCによ
り、未反応基質およびD−3−(2−ナフチル)アラニ
ンの定量と光学純度の測定を行った。又、反応終了液か
らHPLCによりD−3−(2−ナフチル)アラニンの
画分を分取後、濃縮乾固し採取量を定量した。結果を下
表に示した。
で培養して菌体を得た。この休止菌体を10mlの10
0mMリン酸緩衝液(pH7)に懸濁し、50ml容量
の蓋付き遠沈管に入れ、DL−5−(2−ナフチル)メ
チルヒダントインを0.3g添加した。遠沈管を窒素置
換した後、蓋を閉め、30℃にて55時間撹拌し、反応
を行った。55時間後、シリカゲルのTLCにて未反応
のDL−5−(2−ナフチル)メチルヒダントインがな
いことを確認した。遠沈管に1規定度のNaOH 1m
lを加えて生成した未溶解のD−3−(2−ナフチル)
アラニンを完全に溶解した後、遠心分離により菌体を除
去した。この反応上清に1規定度のHClを滴下し、p
H7としたところ、結晶が析出し、系内が白濁した。遠
心分離によりこの白色結晶を分離し、水および有機溶媒
で数回洗浄した後、真空乾燥し、白色の粉体を192m
g得た。この結晶の一部を0.01規定度のNaOHに
溶解し、HPLCで測定した結果、D−3−(2−ナフ
チル)アラニンの純度は99.0%以上であった。さら
にHPLCにて光学純度を測定した結果、各々99.5
%eeであった。なお、上記実施例にて用いたHPLC
の分析条件は以下の通りである。
(株)) 溶離液:40%アセトニトリル水溶液(KH2 PO4
4g/l、H3 PO4 1.5ml/l) 流 速:0.5ml/min カラム温度:r.t. 検出器:UV 220nm
用) カラム:CROWNPAC CR(+) 0.4mmI.D.×150mm(ダイセル化学工業
(株)) 溶離液:15%メタノール水溶液(60%過塩素酸0.
9ml/l) 流 速:1.0ml/min カラム温度:r.t. 検出器:UV 210nm
体として有用なD−3−(2−ナフチル)アラニンを高
収率で得ることが出来る。
Claims (3)
- 【請求項1】 DL−5−(2−ナフチル)メチルヒダ
ントインに、D−5−(2−ナフチル)メチルヒダント
インからD−3−(2−ナフチル)アラニンを生成する
能力を有する微生物の菌体及び/またはその処理物を水
性媒体中で作用させ、該水性媒体中にD−3−(2−ナ
フチル)アラニンを生成蓄積せしめ、該水性媒体中から
D−3−(2−ナフチル)アラニンを採取することを特
徴とするD−3−(2−ナフチル)アラニンの製造方
法。 - 【請求項2】 D−5−(2−ナフチル)メチルヒダン
トインからD−3−(2−ナフチル)アラニンを生成す
る能力を有する微生物がアグロバクテリウム(Agro
bacterium)属、アルカリゲネス(Alcal
igenes)属、アルスロバクター(Arthrob
acter)属、バチルス(Bacillus)属、フ
ラボバクテリウム(Flavobacterium)
属、及び/またはパラコッカス(Paracoccu
s)属からなる群より選ばれる微生物である請求項1記
載の製造方法。 - 【請求項3】 アグロバクテリウム(Agrobact
erium)属に属する微生物がアグロバクテリウム
ラジオバクター(Agrobacterium rad
iobacter)、アルカリゲネス(Alcalig
enes)属に属する微生物がアルカリゲネス アクア
マリヌス(Alcaligenesaquamarin
us)、アルスロバクター(Arthrobacte
r)属に属する微生物がアルスロバクター クリスタロ
ポイエテス(Arthrobacter crysta
llopoietes)、バチルス(Bacillu
s)属に属する微生物がバチルス リケニフォルミス
(Bacillus licheniformis)、
フラボバクテリウム(Flavobacterium)
属に属する微生物がフラボバクテリウム ヒダントイノ
フィラム(Flavobacterium hydan
toinophilum)、パラコッカス(Parac
occus)属に属する微生物がパラコッカス デニト
リフィカンス(Paracoccus denitri
ficans)である請求項2記載の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP8094899A JP3873512B2 (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | D−3−(2−ナフチル)アラニンの製造方法 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000270887A true JP2000270887A (ja) | 2000-10-03 |
JP3873512B2 JP3873512B2 (ja) | 2007-01-24 |
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JP (1) | JP3873512B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015091265A (ja) * | 2008-10-29 | 2015-05-14 | 株式会社カネカ | L−アミノ酸の製造方法 |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP8094899A patent/JP3873512B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015091265A (ja) * | 2008-10-29 | 2015-05-14 | 株式会社カネカ | L−アミノ酸の製造方法 |
US9464306B2 (en) | 2008-10-29 | 2016-10-11 | Kaneka Corporation | Method for producing L-amino acid |
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---|---|
JP3873512B2 (ja) | 2007-01-24 |
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