JP2011024454A - Method for producing s-position-substituted cysteine derivative and/or s-position-substituted homocysteine derivative by fermentation method - Google Patents

Method for producing s-position-substituted cysteine derivative and/or s-position-substituted homocysteine derivative by fermentation method Download PDF

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Takuya Nishi
拓哉 西
Noriyoshi Matsuura
則義 松浦
Kazumi Araki
和美 荒木
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Eikodo & Co Ltd
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Eikodo & Co Ltd
EIKODO HONTEN KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an economically advantageous method for producing a useful S-position-substituted cysteine derivative äS-allyl-L-cysteine, S-propyl-L-cysteine, S-(3-hydroxyhexyl)-L-cysteine or S-(3-hydroxy-1,1-dimethylpropyl)-L-cysteine} and S-position-substituted homocysteine derivative äS-allyl-L-homocysteine, S-propyl-L-homocysteine, S-(3-hydroxyhexyl)-L-homocysteine or S-(3-hydroxy-1,1-dimethylpropyl)-L-homocysteine}. <P>SOLUTION: The fermentation method includes accumulating the useful S-position-substituted cysteine derivative and/or S-position-substituted homocysteine derivative corresponding to a remarkable amount of an added organic compound having a mercapto group in a fermentation product and a fermentation liquid by carrying out the culture by adding the organic compound having the mercapto group to the medium when culturing microorganisms in the fermentation medium, and collecting them. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、発酵法によるS位置換システイン誘導体および/あるいはS位置ホモシステイン誘導体の製造法に関する。これらは医薬、健康保健薬あるいは食品添加物として用途の期待される物質である。 The present invention relates to a method for producing an S-position-substituted cysteine derivative and / or an S-position homocysteine derivative by fermentation. These are substances that are expected to be used as medicines, health and health drugs, or food additives.

発酵法によるS位置換システイン誘導体および/あるいはS位置換ホモシステイン誘導体の製造方法としては、炭素源、窒素源、硫黄源その他微生物の生育に必要な栄養素を含む発酵培地に少なくともL-メチオニンを生育に必要とする微生物を培養し、発酵の当初または途中で発酵培地にメルカプト基(-SH基)を有する有機化合物を添加することにより、添加したメルカプト基を有する有機化合物に対応するS位置換システイン誘導体/あるいはS位置換ホモシステイン誘導体を発酵物および発酵液中に生成・蓄積せしめる、本発明者らの発明にかかる方法が知られていた(特許文献1)。 As a method for producing S-substituted cysteine derivatives and / or S-substituted homocysteine derivatives by fermentation, at least L-methionine is grown in a fermentation medium containing a carbon source, nitrogen source, sulfur source and other nutrients necessary for the growth of microorganisms. S-substituted cysteine corresponding to the added organic compound having a mercapto group by culturing necessary microorganisms and adding an organic compound having a mercapto group (-SH group) to the fermentation medium at the beginning or during the fermentation There has been known a method according to the inventors' invention for producing and accumulating a derivative / or S-substituted homocysteine derivative in a fermented product and fermentation broth (Patent Document 1).

しかし、メルカプト基を有する有機化合物として、アリルメルカプタン、プロピルメルカプタン、3-メルカプト-1-ヘキサノール、あるいは3-メルカプト-3-メチルブタノールを発酵培地に添加してそれらに対応するS位置換システイン誘導体{S-アリル-L-システイン、S-プロピル-L-システイン、S-(3-ヒドロキシヘキシル)-L-システイン、あるいはS-(3-ヒドロキシ-1,1-ジメチルプロピル)-L-システイン}および/あるいはS位置換ホモシステイン誘導体{S-アリル-L-ホモシステイン、S-プロピル-L-ホモシステイン、S-(3-ヒドロキシヘキシル)-L-ホモシステイン、あるいはS-(3-ヒドロキシ-1,1-ジメチルプロピル)-L-ホモシステイン}を発酵物および発酵液中に生成・蓄積せしめ方法についてはこれまで知られていなかった。これらの生成物質のうち前三者のS置換システイン誘導体は、ニンニク、タマネギ、ラッキョウ、ニラ等のネギ属植物に含まれる生理活性物質と考えられる物質であり、最後者のそれはフェリニンと呼ばれ、猫の性誘引物質として知られており、いずれも医薬、健康保健薬あるいは
食品添加物としての特に用途が期待される物質である。
特開2004-222518
However, as an organic compound having a mercapto group, allyl mercaptan, propyl mercaptan, 3-mercapto-1-hexanol, or 3-mercapto-3-methylbutanol is added to the fermentation medium and the corresponding S-position substituted cysteine derivatives { S-allyl-L-cysteine, S-propyl-L-cysteine, S- (3-hydroxyhexyl) -L-cysteine, or S- (3-hydroxy-1,1-dimethylpropyl) -L-cysteine} and / Or S-substituted homocysteine derivatives {S-allyl-L-homocysteine, S-propyl-L-homocysteine, S- (3-hydroxyhexyl) -L-homocysteine, or S- (3-hydroxy-1 , 1-dimethylpropyl) -L-homocysteine} has not been known for producing and accumulating it in fermentation products and fermentation broth. Among these products, the former three S-substituted cysteine derivatives are substances that are considered to be physiologically active substances contained in genus plants such as garlic, onion, rakkyo, and leek, and the last one is called ferrinin, It is known as a sex attractant for cats, and any of them is a substance that is particularly expected to be used as a medicine, health care medicine or food additive.
JP2004-222518

医薬、健康保健薬あるいは食品添加物としての用途が期待される、アリルメルカプタン、プロピルメルカプタン、3-メルカプト-1-ヘキサノールあるいは3-メルカプト-3-メチルブタノールに対応するS位置換システイン誘導体{S-アリル-L-システイン、S-プロピル-L-システイン、S-(3-ヒドロキシヘキシル)-L-システイン、あるいはS-(3-ヒドロキシ-1,1-ジメチルプロピル)-L-システイン}および/あるいはS位置換ホモシステイン誘導体{S-アリル-L-ホモシステイン、S-プロピル-L-ホモシステイン、S-(3-ヒドロキシヘキシル)-L-ホモシステイン、あるいはS-(3-ヒドロキシ-1,1-ジメチルプロピル)-L-ホモシステイン}の経済
的に有利な製造法を提供することを課題とする。
S-substituted cysteine derivatives corresponding to allyl mercaptan, propyl mercaptan, 3-mercapto-1-hexanol or 3-mercapto-3-methylbutanol, which are expected to be used as pharmaceuticals, health care drugs or food additives {S- Allyl-L-cysteine, S-propyl-L-cysteine, S- (3-hydroxyhexyl) -L-cysteine, or S- (3-hydroxy-1,1-dimethylpropyl) -L-cysteine} and / or S-substituted homocysteine derivatives {S-allyl-L-homocysteine, S-propyl-L-homocysteine, S- (3-hydroxyhexyl) -L-homocysteine, or S- (3-hydroxy-1,1 It is an object of the present invention to provide an economically advantageous process for producing (dimethylpropyl) -L-homocysteine}.

本発明では、安価な糖源、窒素源、硫黄源、その他微量の栄養源を含む通常の発酵培地に好適な微生物を常法により培養するに際して、発酵の最初からあるいはその途中で培地に、アリルメルカプタン、プロピルメルカプタン、3-メルカプト-1-ヘキサノールあるいは3-メルカプト-3-メチルブタノール等のメルカプト基を有する有機化合物を添加し、発酵物および発酵培地に、それぞれのメルカプト基を有する有機化合物に対応するS位置換システイン誘導体{S-アリル-L-システイン、S-プロピル-L-システイン、S-(3-ヒドロキシヘキシル)-L-システイン、あるいはS-(3-ヒドロキシ-1,1-ジメチルプロピル)-L-システイン}および/またはS位置換ホモシステイン誘導体{S-アリル-L-ホモシステイン、S-プロピル-L-ホモシステイン、S-(3-ヒドロキシヘキシル)-L-ホモシステイン、あるいはS-(3-ヒドロキシ-1,1-ジメチルプロピル)-L-ホモシステイン}を著量蓄積させる。そして、発酵物および発酵培地からそれらのS位置換システイン誘導体および/またはS位置換ホモシステイン誘導体を採取する発酵法である。
高価なL-アミノ酸類や有機酸類その他は主原料としては使用しない。
In the present invention, when a microorganism suitable for a normal fermentation medium containing an inexpensive sugar source, nitrogen source, sulfur source, and other trace nutrients is cultured by a conventional method, allyl is added to the medium from the beginning of the fermentation or during the fermentation. Add organic compounds with mercapto groups such as mercaptan, propyl mercaptan, 3-mercapto-1-hexanol or 3-mercapto-3-methylbutanol to support each organic compound with mercapto groups in fermentation products and fermentation media S-substituted cysteine derivatives {S-allyl-L-cysteine, S-propyl-L-cysteine, S- (3-hydroxyhexyl) -L-cysteine, or S- (3-hydroxy-1,1-dimethylpropyl ) -L-cysteine} and / or S-substituted homocysteine derivatives {S-allyl-L-homocysteine, S-propyl-L-homocysteine, S- (3-hydroxyhexyl) -L- Mo cysteine or S- (3- hydroxy-1,1-dimethylpropyl) -L- homocysteine} is significant amount accumulated. And it is the fermentation method which extract | collects those S-position substituted cysteine derivatives and / or S-position substituted homocysteine derivatives from fermented material and fermentation medium.
Expensive L-amino acids, organic acids and others are not used as main raw materials.

発酵法によって、アリルメルカプタン、プロピルメルカプタン、3-メルカプト-1-ヘキサノールあるいは3-メルカプト-3-メチルブタノール等のメルカプト基を有する有機化合物に対応する、上記のS位置換L-システイン誘導体およびS位置換L-ホモシステイン誘導体を経済的に有利に生産できる。
さらに、培養条件の検討や菌株の選択によって、選択的に上記のS位置換L-システイン誘導体またはS位置換L-ホモシステイン誘導体を経済的に有利に生産できる可能性がある。
The above S-substituted L-cysteine derivatives and S-positions corresponding to organic compounds having a mercapto group such as allyl mercaptan, propyl mercaptan, 3-mercapto-1-hexanol or 3-mercapto-3-methylbutanol by fermentation. Recombinant L-homocysteine derivatives can be produced economically advantageously.
Furthermore, the above S-substituted L-cysteine derivative or S-substituted L-homocysteine derivative may be selectively produced economically advantageously by examining the culture conditions and selecting strains.

本発明の方法によれば安価な糖源、窒素源、硫黄源、その他微量の栄養源をほどよく含む通常の発酵培地に好適な微生物を培養するに際して、培地にアリルメルカプタン、プロピルメルカプタン、3-メルカプト-1-ヘキサノールあるいは3-メルカプト-3-メチルブタノール等のメルカプト基を有する有機化合物を添加すると、発酵物あるいは発酵培地にそれぞれに対応する上記のS位置換システイン誘導体およびS位置換ホモシステイン誘導体が著量生成・蓄積する。 According to the method of the present invention, when cultivating a microorganism suitable for a normal fermentation medium moderately containing an inexpensive sugar source, nitrogen source, sulfur source, and other trace nutrient sources, allyl mercaptan, propyl mercaptan, 3- When an organic compound having a mercapto group such as mercapto-1-hexanol or 3-mercapto-3-methylbutanol is added, the above S-substituted cysteine derivative and S-substituted homocysteine derivative corresponding to the fermentation product or fermentation medium, respectively. A significant amount is generated and accumulated.

添加するメルカプト基を有する有機化合物の一般化学式をRSHと表した場合、発酵物および発酵液に生成・蓄積するS位置換システイン誘導体の一般化学式はHOOCCH(NH)CHSRで、S位置換ホモシステイン誘導体の一般化学式はHOOCCH(NH)CHCHSRで表される。ここに、RSHはアリルメルカプタン、プロピルメルカプタン、3-メルカプト-1-ヘキサノールあるいは3-メルカプト-3-メチルブタノールである。 When the general chemical formula of the organic compound having a mercapto group to be added is expressed as RSH, the general chemical formula of the S-substituted cysteine derivative produced and accumulated in the fermented product and fermentation broth is HOOCCH (NH 2 ) CH 2 SR, and the S-position substituted The general chemical formula of the homocysteine derivative is represented by HOOCCH (NH 2 ) CH 2 CH 2 SR. Here, RSH is allyl mercaptan, propyl mercaptan, 3-mercapto-1-hexanol or 3-mercapto-3-methylbutanol.

本発明で使用する微生物としては、上記の条件で上記のS位置換システイン誘導体および/またはS位置換ホモシステイン誘導体を生成・蓄積するものであれば細菌類、始原菌類、真菌類のいずれの微生物も利用できる。また、それらは野生株、変異株のいずれでも良く、代表例として大腸菌、コリネバクテリウム・グルタミクム、バチルス属細菌、サッカロミセス・セレビシエ-、アスペルギルス属菌類等に属する微生物があげられる。 As the microorganism used in the present invention, any microorganism can be used as long as it produces and accumulates the above S-substituted cysteine derivative and / or S-substituted homocysteine derivative under the above conditions. Can also be used. They may be wild strains or mutant strains, and typical examples include microorganisms belonging to Escherichia coli, Corynebacterium glutamicum, Bacillus spp., Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus spp.

使用微生物としては例えば大腸菌の変異株が好適である。変異株としては、例えば生育に少なくもL-メチオニンを要求する変異株が好適である。このL-メチオニン要求性はDL-メチオニン、D-メチオニンによっても満たされことがある。また、これらのメチオニン類の他に、L-ホモシステイン、DL-ホモシステイン、L-ホモシスチン、DL-ホモシスチン、ホモシステインチオラクトンのどれかによっても満たされることがある。また、その要求性が上記のメチオニン類では満たされるがホモシステイン類やホモシスチン類では満たされないこともある。また、この要求性は漏出型(リ-キ-型)であってもよい。 For example, a mutant strain of E. coli is suitable as the microorganism used. As the mutant strain, for example, a mutant strain requiring at least L-methionine for growth is suitable. This L-methionine requirement may be satisfied by DL-methionine and D-methionine. In addition to these methionines, it may be satisfied by any of L-homocysteine, DL-homocysteine, L-homocystine, DL-homocystine, and homocysteine thiolactone. In addition, the requirement may be satisfied by the above methionines, but may not be satisfied by homocysteines or homocystins. Further, this requirement may be a leakage type.

さらに、本発明に使用する微生物変異株としては、各種の薬剤(例えばアミノ酸の構造類似体、アミノ酸生合成や核酸生合成の中間体の構造類似体、ビタミン類の構造類似体)に耐性または感受性の性質を持つものが使用される。そして、これらの薬剤耐性と薬剤感受性の性質と上記の栄養要求性の性質の両方を合わせてもつ変異株であっても良い。 Furthermore, the microbial mutants used in the present invention are resistant or sensitive to various drugs (for example, structural analogs of amino acids, structural analogs of amino acid biosynthesis and nucleic acid biosynthesis intermediates, structural analogs of vitamins). Those with the properties of are used. A mutant strain having both of these drug resistance and drug sensitivity properties and the above auxotrophy properties may be used.

さらに、本発明に使用する微生物変異株としては、セリン-O-アセチル転移酵素やO-アセチルセリンスルフヒドラ-ゼ等のシステイン生合成経路の酵素類がL-システインのフィ-ドバック調節に対して耐性になった変異株あるいはホモセリンサクシニル転移酵素やシスタチオニン・ガンマ・シンタ-ゼのようなメチオニン合成酵素類がL-メチオニンあるいはその誘導体のフィ-ドバック調節に対して耐性になった変異株、あるいはその両方の性質の変異株が使用できる。そして、これらのフィ-ドバック調節に対する耐性の性質と、上述の栄養要求性、薬剤耐性あるいは薬剤感受性の性質とを合わせてもつ変異株であっても良い。 Furthermore, as a microbial mutant used in the present invention, enzymes of the cysteine biosynthetic pathway such as serine-O-acetyltransferase and O-acetylserine sulfhydrase are used for feedback control of L-cysteine. Or a mutant strain that has become resistant to the feedback control of L-methionine or its derivatives, such as homoserine succinyltransferase or cystathionine gamma synthase, or Mutants of both properties can be used. A mutant having both the property of resistance to feedback control and the above-described auxotrophy, drug resistance or drug sensitivity properties may be used.

さらに、これらの酵素類が遺伝子工学的手法で増強あるいは欠損せしめた組換え株であってもよい。 Furthermore, a recombinant strain in which these enzymes are enhanced or deleted by genetic engineering techniques may be used.

本発明に使用する微生物の代表例として大腸菌に属し、生育に少なくともL-メチオニンまたはL-ホモシステイン(またはL-ホモシスチン)を要求する変異株FERMP-18891をあげることができる。 A typical example of the microorganism used in the present invention is a mutant FERMP-18891 that belongs to Escherichia coli and requires at least L-methionine or L-homocysteine (or L-homocystine) for growth.

FERMP-18891は、次の実験例のように、L-メチオニン、DL-メチオニン、D-メチオニンまたはDL-ホモシステインまたはL-ホモシステインのうちのどれか一つを生育に必要とする変異株であり、独立行政法人産業技術総合研究所に保管されて公知である。 FERMP-18891 is a mutant strain that requires one of L-methionine, DL-methionine, D-methionine, DL-homocysteine or L-homocysteine for growth, as in the following experimental example. Yes, it is publicly known by being stored at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.

大腸菌変異株FERMP-18891と大腸菌野生株K-12を、ブイヨン寒天培地にそれぞれ接種し37℃で一夜培養した。生育した菌体の一部を採取して、殺菌水2mlに懸濁し、1mlあたり約10個の細胞を含む細胞懸濁液をそれぞれ調製した。これらの細胞懸濁液0.1mlずつを、それぞれの菌株について4枚づつの最少寒天培地{グルコ-ス 1%、硫酸アンモニウム 0.2%、 KHPO 0.15%、 KHPO0.05%、 MgSO・7HO 0.05%、 FeSO・7HO 0.01%、 MnSO・4HO 0.007%、 NaCl 0.01%、 無機塩類混液(1L中にCaCl・HO 5.3g、 CoCl 40mg、 CuSO・5HO 40mg、 HBo30mg、NaMoO 47mg、 ZnSO・7HO 200mgを含む)を1ml/Lおよび寒天2%を含む培地、pH7}30mlを含む平板培地の片隅に、シリンダ-カップを置き、それぞれのカップの中にL-メチオニン(2.5mg/ml)溶液、D-メチオニン(2.5mg/ml)溶液、DL-ホモシステイン(2.5mg/ml)溶液または殺菌水(対照)をそれぞれ0.02mlづつ注入して、30℃で48時間静置培養した。その結果は表1に示すように、野生株では4つのどの条件でも平板の表面全体に良好な生育が認められた。 E. coli mutant strain FERMP-18891 and E. coli wild-type strain K-12 were each inoculated on a broth agar medium and cultured overnight at 37 ° C. A part of the grown cells was collected and suspended in 2 ml of sterilized water to prepare cell suspensions containing about 10 8 cells per ml. 0.1 ml of each of these cell suspensions was added to each of the four minimal agar media (glucose 1%, ammonium sulfate 0.2%, KH 2 PO 4 0.15%, K 2 HPO 40 0.05%, MgSO 4 · 7H 2 O 0.05%, FeSO 4 · 7H 2 O 0.01%, MnSO 4 · 4H 2 O 0.007%, NaCl 0.01%, inorganic salt mixture (in 1 L) 1 ml / L of CaCl 2 · H 2 O 5.3 g, CoCl 2 40 mg, CuSO 4 · 5H 2 O 40 mg, H 3 Bo 3 30 mg, Na 2 MoO 4 47 mg, ZnSO 4 · 7H 2 O 200 mg) Place a cylinder-cup in one corner of a plate medium containing 2% medium, pH 7} 30 ml, and an L-methionine (2.5 mg / ml) solution in each cup, 0.02 ml each of D-methionine (2.5 mg / ml) solution, DL-homocysteine (2.5 mg / ml) solution, or sterilized water (control) was injected, and the mixture was incubated at 30 ° C. for 48 hours. As a result, as shown in Table 1, in the wild strain, good growth was observed on the entire surface of the flat plate under any of four conditions.

一方変異株では、L-メチオニン、D-メチオニンまたはDL-ホモシステインを与えたシリンダ-カップの周辺にのみ生育ゾ-ンが認められ、殺菌水(対照)を与えたカップの周辺またはカップから離れた領域ではまったく生育が認められなかった。 On the other hand, in the mutant strain, the growth zone was observed only around the cylinder cup to which L-methionine, D-methionine or DL-homocysteine was given, and it was separated from or around the cup to which sterilized water (control) was given. No growth was observed in any area.

Figure 2011024454


*+印は試薬を注入したシリンダ-カップの周辺に生育が認められたことを示
し、-印は生育が認められなかったことを示す。
Figure 2011024454


* + Indicates that growth was observed around the cylinder-cup in which the reagent was injected, and − indicates that growth was not observed.

本発明に使用する発酵培地としては、炭素源、窒素源、硫黄源、無機塩類その他の栄養物を程良く含有しかつメルカプト基を有する有機化合物を含む培地ならば合成培地、天然培地のいずれでも使用できる。 The fermentation medium used in the present invention may be any of a synthetic medium and a natural medium as long as it contains a carbon source, a nitrogen source, a sulfur source, inorganic salts and other nutrients and contains an organic compound having a mercapto group. Can be used.

炭素源としては、使用菌の利用可能なものであればいずれを用いてもよい。例えば、グルコ-ス、フラクト-ス、しょ糖、乳糖、マンノ-ス、マルト-ス、廃糖蜜、でんぷん加水分解物等の炭水化物、グリセリン、ソルビト-ル、マンニト-ル、キシリト-ル等の糖アルコ-ル、アスパラギン酸、グルタミン酸、リジン、シスチン、システイン、アラニン、プロリン、グリシン、トリプトファン、セリン、ホモセリン、スレオニン等のアミノ酸類、乳酸、ピルビン酸、酢酸、リンゴ酸、ギ酸、コハク酸、フマ-ル酸、クエン酸、各種脂肪酸等の有機酸類、エタノ-ル、プロパノ-ル、ブタノ-ル、メタノ-ル等のアルコ-ル類を単独あるいは組み合わせて使用できる。 Any carbon source may be used as long as the bacteria used can be used. For example, carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose, lactose, mannose, maltose, molasses, starch hydrolysate, sugar alcohols such as glycerin, sorbitol, mannitol and xylitol -Amino acids such as aspartic acid, glutamic acid, lysine, cystine, cysteine, alanine, proline, glycine, tryptophan, serine, homoserine, threonine, lactic acid, pyruvic acid, acetic acid, malic acid, formic acid, succinic acid, fumar Organic acids such as acid, citric acid and various fatty acids, and alcohols such as ethanol, propanol, butanol and methanol can be used alone or in combination.

窒素源としては、硫酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、硫化アンモニウム、チオ硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、燐酸アンモニウム、炭酸アンモニウム等の無機アンモニウム塩、各種の有機酸アンモニウム塩、各種の硝酸塩類、アンモニア水、尿素等が単独あるいは組み合わせて使用できる。 Nitrogen sources include ammonium sulfate, ammonium sulfite, ammonium sulfide, ammonium thiosulfate, ammonium chloride, ammonium nitrate, ammonium phosphate, ammonium carbonate and other inorganic ammonium salts, various organic acid ammonium salts, various nitrates, aqueous ammonia, urea, etc. Can be used alone or in combination.

硫黄源としては、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム等の硫酸塩、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩、硫化アンモニウム、硫化カリウム、硫化ナトリウム、硫化水素等の硫化物、チオ硫酸塩類、メルカプタン、シテイン(シスチン)等のメルカプト化合物、その他の有機無機硫黄化合物が使用できる。 Sulfur sources include sulfates such as ammonium sulfate, potassium sulfate, and sodium sulfate, sulfites such as ammonium sulfite, potassium sulfite, and sodium sulfite, sulfides such as ammonium sulfide, potassium sulfide, sodium sulfide, and hydrogen sulfide, thiosulfates, Mercapto compounds such as mercaptan and cytein (cystine), and other organic inorganic sulfur compounds can be used.

要求物質であるメチオニンおよびホモシステインは、L-型、D-型、DL-型のいずれでも、使用菌の利用できるものであれば単独あるいは組み合わせて利用できる。またこれらを含む天然または合成物質や、容易にこれらに変化しうる物質たとえばメチオニンのヒダントイン、ホモシスチン、ホモシステインチオラクトン等も使用できる。これらの要求物質の使用量は、培地の組成やその他の培養条件によって異なるが、用いた培養条件下で、それらを充分量添加した場合の最大生育量に対して、50-90%程度の生育量が得られるように制限して供給することが望ましい。
以上の物質は、培養の初期、あるいは培養の途中で分割あるいは一括して添加する事が出来る。
The required substances methionine and homocysteine can be used alone or in combination as long as they can be used in any of L-type, D-type and DL-type. In addition, natural or synthetic substances containing them, and substances that can be easily changed to these substances, such as hydantoin of methionine, homocystin, homocysteine thiolactone, etc., can be used. The amount used of these required substances varies depending on the composition of the medium and other culture conditions, but the growth is about 50-90% of the maximum growth when a sufficient amount of them is added under the culture conditions used. It is desirable to supply in a limited quantity so as to obtain an amount.
The above substances can be divided or added together in the initial stage of culture or in the middle of culture.

培養は振とう培養や通気撹拌培養等の好気的条件下で行われる。培養中培養液のpHは5-9に維持されるのが好適である。中和剤としては、アンモニア水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、燐酸マグネシウム、水酸化カリウム、尿素等が用いられる。 The culture is performed under aerobic conditions such as shaking culture and aeration and agitation culture. It is preferable that the pH of the culture solution is maintained at 5-9 during the culture. As the neutralizing agent, aqueous ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, magnesium phosphate, potassium hydroxide, urea and the like are used.

培養期間は通常3-7日間で、主として培養液中に著量のS位置換システイン誘導体および/またはS位置換ホモシステイン誘導体が蓄積する。 The culture period is usually 3-7 days, and a significant amount of S-substituted cysteine derivatives and / or S-substituted homocysteine derivatives accumulate mainly in the culture solution.

生成・蓄積する上記のS位置換システイン誘導体および/またはS位置換ホモシステイン誘導体は、培地に添加するメルカプト基を有する有機化合物の種類によって異なるが、添加するメルカプト基を有する有機化合物の一般化学式をRSHと表した場合に生成・蓄積する上記のS位置換システイン誘導体はHOOCCH(NH)CHSR、S位置換ホモシステイン誘導体はHOOCCH(NH)CHCHSRで表すことが出来る。 The S-substituted cysteine derivative and / or S-substituted homocysteine derivative produced / accumulated varies depending on the type of organic compound having a mercapto group to be added to the medium, but the general chemical formula of the organic compound having a mercapto group to be added is The S-substituted cysteine derivative produced and accumulated when expressed as RSH can be represented by HOOCCH (NH 2 ) CH 2 SR, and the S-substituted homocysteine derivative can be represented by HOOCCH (NH 2 ) CH 2 CH 2 SR.

培地に添加するメルカプト基を有する有機化合物の種類によっては、各種の界面活性剤あるいは溶剤を各種の濃度で培地に併用して添加することによって、上記のS位置換システイン誘導体および/あるいはS位置換ホモシステイン誘導体の生成量が増加する場合がある。 Depending on the type of the organic compound having a mercapto group to be added to the medium, various surfactants or solvents may be used in combination with the medium at various concentrations, so that the above S-substituted cysteine derivative and / or S-position substituted The amount of homocysteine derivative produced may increase.

培地に添加するメルカプト基を有する有機化合物と生成・蓄積するS位置換システイン誘導体およびS位置換ホモシステイン誘導体の例は表2に示すとおりである。 Examples of the organic compound having a mercapto group added to the medium and the S-substituted cysteine derivative and S-substituted homocysteine derivative produced and accumulated are shown in Table 2.

Figure 2011024454
Figure 2011024454



培養液からの上記のシステイン誘導体及び/またはホモシステイン誘導体の単離は常法により溶媒抽出、各種クロマトグラフィ-によって行われる。 Isolation of the cysteine derivative and / or homocysteine derivative from the culture broth is performed by solvent extraction and various chromatographic methods by conventional methods.

以下にメルカプト基を有する有機化合物としてアリルメルカプタンを培地に添加し、S位置換システイン誘導体としてS-アリル-L-システインが、S位置換ホモシステイン誘導体としてS-アリル-L-ホモシステインが同時に蓄積した場合の実施例を示す。 Below, allyl mercaptan is added to the medium as an organic compound having a mercapto group, and S-allyl-L-cysteine is accumulated as an S-substituted cysteine derivative and S-allyl-L-homocysteine is simultaneously accumulated as an S-substituted homocysteine derivative. An example of the case will be described.

実施例 1として、グルコ-ス10g/l、ポリペプトン10g/l、酵母エキス5g/l、尿素3g/lの組成からなるpH7の種培地10mlを300ml容三角フラスコに入れて120℃で10分間オ-トクレ-ブ殺菌する。これに大腸菌変異株FERMP-18891を接種し、往復振とう培養機上で130rpmの振とう速度で30℃の温度下で24時間振とう培養する。得られた培養液を下記の基本組成の殺菌した発酵培地7mlを含む300ml容三角フラスコに0.7ml宛接種し、さらに別に殺菌したL-メチオニンの培地中の最終濃度が表3のようになるように0-500μg/mlに変えて各フラスコに添加し、種培養と同様に振とう培養した。 In Example 1, 10 ml of a pH 7 seed medium consisting of 10 g / l glucose, 10 g / l polypeptone, 5 g / l yeast extract, and 3 g / l urea was placed in a 300 ml Erlenmeyer flask at 120 ° C. for 10 minutes. -Sterilize the tray. This is inoculated with Escherichia coli mutant FERMP-18891 and cultured with shaking at a speed of 130 rpm on a reciprocating shaker at 30 ° C. for 24 hours. The obtained culture broth was inoculated to 0.7 ml in a 300 ml Erlenmeyer flask containing 7 ml of the sterilized fermentation medium having the following basic composition, and the final concentration in the medium of L-methionine separately sterilized is as shown in Table 3. Thus, it was added to each flask at 0-500 μg / ml and shake-cultured in the same manner as the seed culture.

発酵培地の基本組成(培地1Lあたり)は次のとおりであった。フラクト-ス 30g、(NHSO10g、FeSO・7HO 0.01g、MnSO・4HO 0.007g、MgSO・7H2O 0.5g、KHPO 1.5g、KHPO 0.5g、NaCl 0.1g、酵母エキス1g、ウラシル 0.1g、CaCO 20g。ただし、(NHSO とCaCOは他の培地組成とは別に殺菌して加えた。また、培地のpHをアンモニア水で7に補正した後、120℃で10分間オ-トクレ-ブ殺菌した。 The basic composition (per liter of medium) of the fermentation medium was as follows. Fractose 30 g, (NH 4 ) 2 SO 4 10 g, FeSO 4 · 7H 2 O 0.01 g, MnSO 4 · 4H 2 O 0.007 g, MgSO 4 · 7H 2 O 0.5 g, KH 2 PO 4 1.5 g, K 2 HPO 4 0.5g, NaCl 0.1g , yeast extract 1g, uracil 0.1g, CaCO 3 20g. However, (NH 4 ) 2 SO 4 and CaCO 3 were added after sterilization separately from other medium compositions. The pH of the medium was corrected to 7 with aqueous ammonia and then autoclaved at 120 ° C. for 10 minutes.

培養18時間目に殺菌した18%フラクト-ス溶液を0.7mlづつ各フラスコ添加し、同時にフィルタ-除菌した20mg/mlのアリルメルカプタンを0.7mlづつ添加して培養を続行して合計40時間培養した。その結果、各培養条件下の菌の生育量と培養液中のS-アリル-L-システインおよびS-アリル-L-ホモシステインの蓄積量は表3のとおりであった。 18% fructose solution sterilized at 18 hours of culture was added to each flask in 0.7 ml, and 20 mg / ml allyl mercaptan filtered and sterilized at the same time was added in 0.7 ml, and the cultivation was continued for a total of 40 Incubate for hours. As a result, the growth amount of the bacteria under each culture condition and the accumulation amount of S-allyl-L-cysteine and S-allyl-L-homocysteine in the culture solution were as shown in Table 3.

Figure 2011024454
※)生育度は東京光電社製光電比色計モデルANA-7Aで、光路径2cmの比色セルを用いて測定した。
Figure 2011024454
*) The degree of growth was measured with a photoelectric colorimeter model ANA-7A manufactured by Tokyo Denshi Co., Ltd., using a colorimetric cell having an optical path diameter of 2 cm.

別に、L-メチオニン125μg/ml添加の条件で上記と同様の培養を繰り返して発酵液を集めて450mlとし、-20℃で凍結し、それを解凍後8,000rpm、4℃の条件で遠心分離して得た上澄液の中には、S-アリル-L-システインおよびS-アリル-L-ホモシステインがそれぞれ760mgおよび1120mg含まれていた。この液を内径2.5cm、長さ30cmのHタイプの陽イオン交換樹脂ダイアイオンSK#1Bのカラムに、1時間当たり153mlの速度で通塔して、S-アリル-L-システインおよびS-アリル-L-ホモシステインを吸着させた。 Separately, the same culture as described above was repeated under the condition of adding 125 μg / ml of L-methionine, and the fermentation broth was collected to 450 ml, frozen at −20 ° C., thawed, and centrifuged at 8,000 rpm at 4 ° C. The supernatant thus obtained contained 760 mg and 1120 mg of S-allyl-L-cysteine and S-allyl-L-homocysteine, respectively. This solution was passed through a column of H + type cation exchange resin Diaion SK # 1B having an inner diameter of 2.5 cm and a length of 30 cm at a rate of 153 ml per hour, and S-allyl-L-cysteine and S -Allyl-L-homocysteine was adsorbed.

カラムに259mlの水を同様に通塔して水洗後、順次おのおの295mlづつの0.5N、1N、2N NHOHで同様に溶出し、77mlづつのフラクションを集めた。
そそれぞれのフラクションを薄層クロマトグラフィ-で試験した結果、0.5N NHOHで溶出した3番目と4番目のフラクションにS-アリル-L-ホモシステインが1NNHOHで溶出した1番目と2番目のフラクションにS-アリル-L-ホモシステインが主として含まれることが分かった。
259 ml of water was passed through the column in the same manner, washed with water, and then eluted in the same manner with 295 ml of 0.5N, 1N, 2N NH 4 OH, and 77 ml fractions were collected.
Each fraction was tested by thin layer chromatography. As a result, S-allyl-L-homocysteine was eluted with 1NNH 4 OH in the third and fourth fractions eluted with 0.5N NH 4 OH. The second fraction was found to contain mainly S-allyl-L-homocysteine.

それぞれのフラクションを集めて減圧下で濃縮し、デシケ-タの中で乾燥させ、S-アリル-L-システインおよびS-アリル-L-ホモシステインの粗製品をそれぞれ520mgおよび260mg得た。それぞれの製品の一部を5mg/mlになるように溶解し、DevelosilC30-UG5(野村化学社製品)の分取用カラムを用いて高速液体クロマトグラフィ-を行い、S-アリル-L-システインおよびS-アリル-L-ホモシステインそれぞれを分取し、減圧下で濃縮後デシケ-タ中で乾燥して、それぞれの純製品を得た。
それらを、NMRで解析した結果、それぞれのデ-タはS-アリル-L-システインおよびS-アリル-L-ホモシステインと一致した。また、LC-MS解析の結果、分子量はそれぞれの理論量と一致した。
The respective fractions were collected, concentrated under reduced pressure, and dried in a desiccator to obtain 520 mg and 260 mg of crude products of S-allyl-L-cysteine and S-allyl-L-homocysteine, respectively. Dissolve a part of each product to 5 mg / ml, and perform high performance liquid chromatography using a preparative column of Develosil C30-UG5 (Nomura Chemical Co., Ltd.) to obtain S-allyl-L-cysteine and S -Allyl-L-homocysteine was fractionated, concentrated under reduced pressure, and dried in a desiccator to obtain each pure product.
As a result of NMR analysis, the respective data were consistent with S-allyl-L-cysteine and S-allyl-L-homocysteine. Further, as a result of LC-MS analysis, the molecular weight was consistent with the respective theoretical amount.

実施例 2として、メルカプト基を有する有機化合物として、アリルメルカプタンに代えてプロピルメルカプタン、3-メルカプト-1-ヘキサノールまたは3-メルカプト-3-メチルブタノール、をおのおの25mMの最終濃度になるように培地に添加した他は実施例1と同様に実施した結果、表4に示すS位置換システイン誘導体とS位置換ホモシステイン誘導体が同時に蓄積した。 As Example 2, as an organic compound having a mercapto group, propyl mercaptan, 3-mercapto-1-hexanol or 3-mercapto-3-methylbutanol was used instead of allyl mercaptan in a medium so as to have a final concentration of 25 mM each. As a result of carrying out in the same manner as in Example 1 except for the addition, the S-position-substituted cysteine derivative and the S-position-substituted homocysteine derivative shown in Table 4 accumulated simultaneously.

Figure 2011024454
Figure 2011024454

発酵法によって、S位置換L-システイン誘導体{S-アリル-L-システイン、S-プロピル-L-システイン、S-(3-ヒドロキシヘキシル)-L-システイン、あるいはS-(3-ヒドロキシ-1,1-ジメチルプロピル)-L-システイン}およびS位置換L-ホモシステイン誘導体{S-アリル-L-ホモシステイン、S-プロピル-L-ホモシステイン、S-(3-ヒドロキシヘキシル)-L-ホモシステイン、あるいはS-(3-ヒドロキシ-1,1-ジメチルプロピル)-L-ホモシステイン}を経済的に有利に生産できる。 S-substituted L-cysteine derivatives {S-allyl-L-cysteine, S-propyl-L-cysteine, S- (3-hydroxyhexyl) -L-cysteine, or S- (3-hydroxy-1) by fermentation , 1-dimethylpropyl) -L-cysteine} and S-substituted L-homocysteine derivatives {S-allyl-L-homocysteine, S-propyl-L-homocysteine, S- (3-hydroxyhexyl) -L- Homocysteine or S- (3-hydroxy-1,1-dimethylpropyl) -L-homocysteine} can be produced economically advantageously.

Claims (6)

炭素源、窒素源、硫黄源その他微生物の生育に必要な栄養素を含む発酵培地に微生物を培養するに際して、発酵培地にメルカプト基(-SH基)を有する有機化合物として、アリルメルカプタン、プロピルメルカプタン、3-メルカプト-1-ヘキサノール、あるいは3-メルカプト-3-メチルブタノールを添加することにより、添加したメルカプト基を有する有機化合物に対応するS位置換システイン誘導体{S-アリル-L-システイン、S-プロピル-L-システイン、S-(3-ヒドロキシヘキシル)-L-システイン、あるいはS-(3-ヒドロキシ-1,1-ジメチルプロピル)-L-システイン}および/あるいはS位置換ホモシステイン誘導体{S-アリル-L-ホモシステイン、S-プロピル-L-ホモシステイン、S-(3-ヒドロキシヘキシル)-L-ホモシステイン、あるいはS-(3-ヒドロキシ-1,1-ジメチルプロピル)-L-ホモシステイン}を発酵物および発酵液中に生成・蓄積せしめ、発酵物および発酵液からそれらのS位置換システイン誘導体および/あるいはS位置換ホモシステイン誘導体を採取することを特徴とする発酵法によるこれらのS位置換システイン誘導体および/あるいはS位置換ホモシステイン誘導体の製造法 When culturing a microorganism in a fermentation medium containing a carbon source, nitrogen source, sulfur source and other nutrients necessary for the growth of the microorganism, allyl mercaptan, propyl mercaptan, 3 as organic compounds having a mercapto group (-SH group) in the fermentation medium By adding -mercapto-1-hexanol or 3-mercapto-3-methylbutanol, the S-substituted cysteine derivative {S-allyl-L-cysteine, S-propyl corresponding to the added organic compound having a mercapto group -L-cysteine, S- (3-hydroxyhexyl) -L-cysteine, or S- (3-hydroxy-1,1-dimethylpropyl) -L-cysteine} and / or S-substituted homocysteine derivatives {S- Allyl-L-homocysteine, S-propyl-L-homocysteine, S- (3-hydroxyhexyl) -L-homocysteine, or S- (3-hydroxy-1,1-dimethylpropyl Pill) -L-homocysteine} is produced and accumulated in the fermented product and fermentation broth, and the S-substituted cysteine derivative and / or the S-substituted homocysteine derivative are collected from the fermented product and fermented solution. For producing these S-substituted cysteine derivatives and / or S-substituted homocysteine derivatives by fermentation 使用微生物が大腸菌であることを特徴とする、請求項1記載の製造法 The production method according to claim 1, wherein the microorganism used is Escherichia coli. 使用微生物が、生育因子として少なくともメチオニンを要求する変異株であることを特徴とする請求項1記載の製造法 The method according to claim 1, wherein the microorganism used is a mutant strain that requires at least methionine as a growth factor. 使用微生物が、シスタチオニン・ベ-タ・リア-ゼ欠損性変異株である請求項1記載の製造法 2. The method according to claim 1, wherein the microorganism used is a cystathionine / beta / lyase-deficient mutant. 生成するS位置換システイン誘導体がS-アリル-L-システイン、S-プロピル-L-システイン、S-(3-ヒドロキシヘキシル)-L-システイン、あるいはS-(3-ヒドロキシ-1,1-ジメチルプロピル)-L-システインのうちの一つあるいはその組合せである請求項1記載の製造法 S-substituted cysteine derivatives produced are S-allyl-L-cysteine, S-propyl-L-cysteine, S- (3-hydroxyhexyl) -L-cysteine, or S- (3-hydroxy-1,1-dimethyl The production method according to claim 1, which is one of propyl) -L-cysteine or a combination thereof. 生成するS位置換ホモシステイン誘導体がS-アリル-L-ホモシステイン、S-プロピル-L-ホモシステイン、S-(3-ヒドロキシヘキシル)-L-ホモシステイン、あるいはS-(3-ヒドロキシ-1,1-ジメチルプロピル)-L-ホモシステインのうちの一つあるいはその組合せである請求項1記載の製造法 The resulting S-substituted homocysteine derivative is S-allyl-L-homocysteine, S-propyl-L-homocysteine, S- (3-hydroxyhexyl) -L-homocysteine, or S- (3-hydroxy-1 The process according to claim 1, which is one or a combination of (1,1-dimethylpropyl) -L-homocysteine.
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