JP2547438C - - Google Patents

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JP2547438C
JP2547438C JP2547438C JP 2547438 C JP2547438 C JP 2547438C JP 2547438 C JP2547438 C JP 2547438C
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thymine
thymidine
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methyluridine
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Yuki Gosei Kogyo Co Ltd
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Yuki Gosei Kogyo Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、微生物またはその処理物による塩基交換反応を利用したヌクレオ
シド化合物の製造方法に関する。 [従来の技術] 酵素を用いてヌクレオシドの塩基部分を他の塩基と交換して新たなヌクレオシ
ドを製造する方法は、例えば特開昭56−102794号公報に記載されている
。この公開公報には、セラチア属の常温菌セラチア・マルセッセンス(serratia
marcescens)IFO 3052の菌体から調製した粗酵素液を用いてチミジン
とウリジンまたは2’−デオキシウリジンとをリン酸カリウムの存在下に塩基交
換させて5−メチルウリジンまたはチミジンを生成させる方法が開示されている
。 [発明が解決しようとする課題] 上記従来の方法に用いられている菌は、常温菌であるため、高温下では短時間
で失活しやすく、再利用することができない。 一般に、上記塩基交換反応等化学反応は、温度が高い方が反応速度が速い。ま
た、一般に反応物質の溶解度も温度が高い方が高い。 したがって、高温下においても長時間にわたり安定に塩基交換反応をおこなう
ことができる徴生物ないし酵素を利用できれば、塩基交換反応を高い基質濃度で
おこなえるので高い濃度で生成物を得ることができるとともに、反応時間も短縮
されることとなる。しかしながら、従来、そのような徴生物ないし酵素を用いた
塩基交換反応によるヌクレオシド化合物を製造する方法は知られていない。 [課題を解決するための手段] 本発明者らは、上記課題を解決するために65℃で生育する好熱性菌約100
0株を検索した。その結果、バシルス属好熱性菌が耐熱性に優れ、塩基交換反応
を高い反応速度でおこなうことを見出し、本発明を完成するにいたった。 すなわち、この発明は、チミンと、イノシン、アデノシンおよびグアノシンか
らなる群の中から選ばれたリボヌクレオシド、または2’−デオキシイノシン、
2’−デオキシアデノシンおよび2’−デオキシグアノシンからなる群の中から
選ばれたデオキシリボヌクレオシドとを、水溶液中、リン酸またはリン酸塩の存
在下に、バシルス属好熱性菌生菌体もしくはその菌体処理物により塩基交換反応
させて5−メチルウリジンまたはチミジンであるヌクレオシド化合物を生成させ
ることを特徴とするヌクレオシド化合物の製造方法である。 バシルス属好熱性菌は、好ましくは、バシルス・ステアロサーモフィルス(Ba
cillus stearothermophilus)JTS 859であり、上記塩基交換反応は通常
40℃ないし70℃の温度でおこなわれる。 以下、この発明をさらに詳しく説明する。 この発明は、チミンと特定のリボヌクレオシドまたはデオキシリボヌクレオシ
ドとをバシルス属好熱性菌の生菌体もしくはその処理物を用いて塩基交換させ、
対応するヌクレオシド化合物すなわち5−メチルウリジンまたはチミジンを製造
する方法である。バシルス属好熱性菌 この発明の方法に用られるバシルス・ステアロサーモフィルスに属する菌株と
しては、既に保存されている種々の既知の菌株を用いることができる。しかしな がら、使用する菌株としては、酵素生産量の高いバシルス・ステアロサーモフィ
ルスJTS859が最も好ましいものである。この菌株は、通商産業省工業技術
院徴生物工業技術研究所において寄託されており、その寄託番号は、徴工研菌寄
第9666号(FERM P-9666)である。 この菌株の菌学的性質をバージェイス・マニュアル・オブ・システマティック・
アナリシス、第2巻に準じて検討した結果を以下に示す。 1.形態 桿菌:5.4 〜6.5 μmx 0.7 〜0.9 μm 楕円形の胞子形成:2.0 〜2.3 μmx1.1 〜1.2 μm 1細胞に1個、位置は
末端 2.培養的性質 NB培地:62℃2日間培養。 平板上:白色僅かに黄色を含む。光沢あり、不透明、盛り上らない。コロニー
の形は円形波状。 スラント上:白色僅かに黄色を含む。光沢あり、不透明、盛り上らない。生育
は中程度。 3.生化学的性質 1 グラム染色 陽性 2 嫌気的培養 生育せず 3 運動性 あり 周毛 4 オキシダーゼ 陽性 5 カタラーゼ 陽性 6 ゼラチンの液化 液化能有り 7 リトマスミルク 凝固させる 8 OFテスト 発酵タイプ 9 V−P,MRテスト 陰性 10 グルコースからの ガスの発生 発生せず 11 グルコースからの 酸の産生 産生した 12 アラビノースからの 酸の産生 産生せず 13 マニトールがらの 酸の産生 産生した 14 キシロースからの 酸の産生 産生せず 15 サブロー培地での生育 スラント 生育した 液体 生育した 16 0.001 %リゾチーム 下での生育 生育せず 17 0.02 %アザイド 下での生育 生育せず 18 7%NaCl 下での生育 生育せず (2%まで生育した) 19 カゼインの加水分解 分解能有り 20 デンプンの加水分解 分解能有り 21 ジヒドロキシアセ トンの生成 生成せず 22 エッグヨーク試験 生育せず 23 クエン酸の利用 陰性 24 インドールの産生 陰性 25 ウレアーゼ活性 陽性 26 フェニルアラニンの 脱アミノ化 陰性 27 アルギニンデヒドロ ラーゼ活性 陽性 28 チロシンの分解 陰性 29 レバン産生 陰性 30 硝酸塩の還元 陽性 31 硝酸ナトリウムの 脱窒能 陰性 32 硫化水素の生成 陽性 33 無機窒素源の利用 NO3を唯一の窒 素源として 生育した NH4を唯一の窒 素源として 生育した 34 GC含量 47.3% 35 生育温度 40〜71℃で生育 最適 60〜68℃ 36 pH範囲 pH5.7〜8.5で生育 最適 pH6.0〜7.0 以上の性質に基づき、本菌株は、バシルス・ステアロサーモフィルスと同定さ
れる。 上記菌株の培養に際しては、窒素源として、トリプトン、ペプトンまたはカザ
ミノ酸を、および炭素源としてグルコースまたはスクロースを含み、さらに酵母
エキスと塩化ナトリウムを含む培地を用いる。培地の初発のpHは6.0〜7.
0が好ましい。 培養は、60〜65℃、180〜220rpmで振盪培養するか、通気攪拌培
養によりおこなう。集菌時期は、対数増殖期の中期から後期がよく、振盪培養の
場合には、培養開始4時間後から6時間後に当る。7時間を越え培養終期になる
と菌体の特つ酵素活性は激減する。 こうして集菌した菌株は生菌体のままもしくは処理して使用することができる
(以下これらを総称して生菌体等という)。処理物には、生菌体を超音波により
破砕した後遠心分離して得られる上清、またはこの上清を65℃で1時間熱処理 した後遠心分離して侍られる上清が含まれる。さらに、この上清をアセトン処理
し、プロテアーゼ等の不要なタンパク質を除去してより安定な形態としたものを
用いることもできる。 ちなみに、上記菌体を破砕して得られた粗酵素液中の酵素の63℃における酵
素活性の半減期は392〜401時間であった。この値は、上記従来のセラチア
・マルセッセンスIFO3052から得られた酵素の60℃における酵素活性の
半減期が1時間であるのに比べて非常に長いことを示している。ヌクレオシド化合物の製造 この発明により、5−メチルウリジンまたはチミジンであるヌクレオシド化合
物を製造するには、上記生菌体等によりチミンを水溶液中でリボヌクレオシドま
たはデオキシリボヌクレオシドと塩基交換反応させる。この反応はリン酸または
リン酸塩の存在下でおこなう。リン酸塩としてはリン酸カリウムを用いることが
できる。 チミンと塩基交換させるリボヌクレオシドはイノシン、アデノシンおよびグア
ノシンからなる群の中から選ばれる。また、デオキシヌクレオシドは2’−デオ
キシイノシン、2’−デオキシアデノシンおよび2’−デオキシグアノシンから
なる群の中から選ばれる。 反応水溶液はチミン、リボース供与体であるリボヌクレオシドもしくはデオキ
シリボース供与体であるデオキシリボヌクレオシド、並びにリン酸塩を含んでい
ればよく、これに上記生菌体等を加える。水溶液中のチミンの濃度は20〜10
0mM、リボヌクレオシドまたはデオキシヌクレオシドの濃度は20〜100m
M、およびリン酸塩の濃度は5〜100mMであることが好ましいが、チミンお
よびリボヌクレオシドまたはデオキシリボヌクレオシドの濃度はこれ以上であっ
ても反応は生じる。 上記生菌体等のおこなう酵素反応は平衡反応であり、その平衡定数は、例えば
チミンとイノシンを反応させて5−メチルウリジンとヒポキサンチンを生成させ
る場合63℃で0.25である。また、チミンと2’−デオキシイノシンを反応
させてチミジンとヒポキサンチンを生成させる場含の反応平衡定数は63℃で0
.27である。従って、5−メチルウリジンまたはチミジンの生成濃度は、反応
液 中のチミンとリボヌクレオシドもしくはデオキシリボヌクレオシドの初期濃度に
よって決まる。この発明における反応は、平衡定数に基づく理論値まで進行する
。 反応液のpHは通常6.0〜8.5、好ましくは6.5〜7.0である。また
、反応は40〜70℃でおこなうことができるが、温度が高いほど反応速度は速
く、60〜70℃の温度で反応させることが好ましい。 [実施例] 以下、実施例によりこの発明をさらに具体的に説明する。 実施例 1 (A) トリプトン10g/l、イーストエキス5g/l、グルコース3g/l
、グリセロール18.9g/lおよび塩化ナトリウム3g/lからなる液体培地
(pH7.0)100mlを500mlの三角フラスコに入れ、減菌した。これ
に、バシルス・ステアロサーモフィルスJTS859を5白金耳接種し、65℃
、相対湿度35%、210rpmで4時間振盪培養した。このとき菌の生育は対
数増殖の中期であった。得られた培養液を遠心分離器(1000G、10分)に
かけ集菌し、湿菌260mgを得た。 (B) イノシン5.36g/l、チミン2.52g/l、リン酸一カリウム4
.08g/l、リン酸二カリウム5.22g/l、およびグルコース2.0g/
lからなる反応水溶液(pH7.0)10mlを仕込んだ50ml三角フラスコ
に上記(A)で得た湿菌130mgを入れ、65℃で3時間反応させた。 生成した5−メチルウリジンを高速液体クロマトグラフィーで定性定量分析し
た結果、1.57g/l(6.1mM)の5−メチルウリジンが生成しているこ
とがわがった。この濃度は、平衡定数0.25から計算される理論値6.6mM
の92%に相当する。反応をさらに続ければ、反応は理論値まで進む。 なお、高速液体クロマトグラフィーの分析には、ポンプに島津製作所製LC−
6Aを用い、カラムにはケムコソルブ5−ODS−H φ 4x300を用いた
。また、溶離液には水:メタノール=95:5(V/V)を用い、流速0.8m
l/分、カラム温度38℃で分析した。検出には紫外254nmを用いた。ヒポ
キサンチン、チミン、イノシンおよび5−メチルウリジンの保持時間は、それぞ
れ、6.2、8.7、10.4および12.2分であった。 実施例 2 実施例1(A)と同様に培養して得られた湿菌400mgを20mMリン酸カ
リウム水溶液(pH7.0)4mlに懸濁し、超音波で2分間処理し、遠心分離
し(12000G、10分)、上清を得た。 イノシン22.35g/l、チミン10.50g/l、リン酸一カリウム1.
36g/l、リン酸二カリウム1.74g/lからなる反応水溶液(pH7.0
)36mlに上記上清4mlを添加し、65℃で16時間反応させた。生成した
5−メチルウリジンは6.45g/lであり、反応は完全に平衡状態に達してい
た。 反応後、反応液を陽イオン交換樹脂ダウエックス50WX(H+型)100m
lに通し、チミンおよび5−メチルウリジンを含みヒポキサンチンおよびイノシ
ンを含まない通過画分を得た。この画分を濃縮後、高速液体クロマトグラフィー
を用いて5−メチルウリジンを単離し177mgを得た。 なお、高速液体クロマトグラフィーによる分取には、ポンプに島津製作所製L
C−6Aを用い、カラムにはリクロソルブRP−18 φ 8x250を用いた
。また、溶離液には水:メタノール=97.5:2.5(V/V)を用い、流速
4ml/分でおこなった。検出には紫外254nmを用いた。 実施例 3 実施例2と同様に調製した上清50μlをイノシン5.365g/l、チミン
2.522g/l、リン酸一カリウム1.36g/lおよびリン酸二カリウム1
.742g/lからなる反応水溶液(pH7.0)950μlに添加し、40℃
、50℃、60℃および70℃の各温度で、1時間、2時間、および3時間反応
させた。生成した5−メチルウリジンを高速液体クロマトグラフィーで分析した
結果を下記表1に示す。この結果から、反応温度の上昇とともに反応速度が速く
なることがわかる。 実施例 4 実施例2と同様にして得た上清を63℃で1時間加熱した後、遠心分離し(1
2000G、10分)、上清を得た。この上清を下記のアセトン処理に供して部
分精製をおこない、不要なタンパク質を除去した。 すなわち、上記上清1容に対し0.8容の−10℃のアセトンを添加し、氷冷
下で15分間攪拌した。これを遠心分離し(12000G、10分)、上清を得
た。この上清にさらに0.6容の−10℃のアセトンを添加し、氷冷下で15分
間攪拌した。これを遠心分離し(1200G、10分)、得られた沈殿を0.5
容の20mMリン酸カリウム溶液に溶解させ、アセトン処理済み酵素液を得た。 熱処理後の酵素の回収率は90.6%であり、アセトン処理後のそれは90.
4%であった。また、タンパク質当りの酵素の比活性は全体で2.7倍増加した
。 こうして得たアセトン処理済み酵素液50μlと20mMリン酸カリウム溶液
(pH7.0)150μlをチミン25mM、リン酸一カリウム10mM、リン
酸二カリウム10mMおよび表2に示すリボヌクレオシド25mMからなる反応
水溶液(pH7.0)800μlに添加し、60℃で30分間反応させた。生成
した5−メチルウリジンを高速液体クロマトグラフィーで定性定量分析した。結
果を表2に併記する。 実施例 5 実施例2と同様にして得た上清1容に、チミン1.3mM、イノシン1.3m
Mおよびリン酸カリウム20mMよりなる溶液(pH7.0)3容を添加した後
、63℃で加熱した。得られた加熱処理済み粗酵素液100μlをチミン25m
M、イノシン25mMおよびリン酸カリウム20mMからなる反応水溶液(pH
7.0)400μmに添加し、60分間反応させた。下記表3に、加熱処理時間
と、生成5−メチルウリジンの濃度を示す。 この結果から、酵素の活性と加熱処理の関係を表す以下の式を得た。 logY=−7.5x10-4T+log1.62 γ=−0.980 上記式において、Tは加熱処理時間(時間)、Yは熱処理をおこなった酵素液
を用いて上記反応をおこなったときに生成する5−メチルウリジンの濃度、γは
相関係数である。この式から、酵素活性の半減期が401時間であることがわか
り、耐熱性が高いことが示された。 実施例 6 実施例1(A)と同様にして得た湿菌10mgを20mMリン酸カリウム溶液
(pH7.0)200μlに懸濁し、これを2’−デオキシイノシン25mM、
チミン25mMおよびリン酸カリウム20mMからなる反応水溶液(pH7.0
)に添加し、60℃で2時間反応させた。 生成したチミジンを高速液体クロマトグラフィーで定性定量分析した結果、4
.62mMのチミジンが生成していることがわかった。この濃度は、平衡定数0
.27から計算される理論値6.83mMの68%に相当する。反応をさらに続
ければ、反応は理論値まで進む。 なお、高速液体クロマトグラフィー分析は、実施例1と同じ条件でおこなった
。ヒポキサンチン、チミン、2’−デオキシイノシンおよびチミジンの保持時間
は、それぞれ、6.2、8.7、12.7および18.3分であった。 実施例 7 実施例1(A)と同様に培養して得られた湿菌400mgを20mMリン酸カ
リウム水溶液(pH7.0)4mlに懸濁し、超音波で2分間処理し、遠心分離
し(12000G、10分)、上清を得た。 2’−デオキシイノシン21.0g/l、チミン10.50g/l、リン酸一
カリウム1.36g/l、リン酸二カリウム1.74g/lからなる反応水溶液
(pH7.0)36mlに上記上清4mlを添加し、65℃で16時聞反応させ た。生成したチミジンは6.21g/lであり、反応は完全に平衡状態に達して
いた。 反応後、反応液を陽イオン交換樹脂ダウエックス50WX(H+型)100m
lに通し、チミンおよびチミジンを含みヒポキサンチンおよび2’−デオキシイ
ノシンを含まない通過画分を得た。この画分を濃縮後、高速液体クロマトグラフ
ィーを用いてチミジンを単離し158mgを得た。 なお、高速液体クロマトグラフィーによる分取は実施例2と全く同様におこな
った。 実施例 8 実施例7と同様に調製した上清100μlおよび20mMリン酸カリウム水溶
液(pH7.0)100μlを2’−デオキシイノシン25mM、チミン25m
M、およびリン酸カリウム20mMからなる反応水溶液(pH7.0)800μ
lに添加し、40℃、50℃、60℃および70℃の各温度で、1時間、2時間
、および3時聞反応させた。生成したチミジンを高速液体クロマトグラフィーで
分析した結果を下記表4に示す。この結果から、反応温度の上昇とともに反応速
度が速くなることがわかる。実施例 9 実施例7と同様にして得た上清を63℃で1時間加熱した後、遠心分離し(1 2000G、10分)、上清を得た。この上清を下記のアセトン処理に供して部
分精製をおこない、不要なタンパク質を除去した。 すなわち、上記上清1容に対し0.8容の−10℃のアセトンを添加し、氷冷
下で15分間攪拌した。これを遠心分離し(12000G、10分)、上清を得
た。この上清にさらに0.6容の−10℃のアセトンを添加し、氷冷下で15分
間攪拌した。これを遠心分離し(1200G、10分)、得られた沈殿を0.5
容の20mMリン酸カリウム溶液に溶解させ、アセトン処理済み酵素液を得た。 熱処理後の酵素の回収率は90.6%であり、アセトン処理後のそれは90.
4%であった。また、タンパク質当りの酵素の比活性は全体で2.7倍増加した
。 こうして得たアセトン処理済み酵素液50μlと20mMリン酸カリウム溶液
(pH7.0)150μlをチミン25mM、リン酸一カリウム10mM、リン
酸二カリウム10mMおよび表5に示すデオキシリボヌクレオシド25mMから
なる反応水溶液(pH7.0)800μlに添加し、60℃で30分間反応させ
た。生成したチミジンを高速液体クロマトグラフィーで定性定量分析した。結果
を表5に併記する。実施例 10 実施例7と同様にして得た上清1容に、チミン1.3mM、2’−デオキシイ
ノシン1.3mMおよびリン酸カリウム20mMよりなる溶液(pH7.0)3 容を添加した後、63℃で加熱した。得られた加熱処理済み粗酵素液100μl
をチミン25mM、2’−デオキシイノシン25mMおよびリン酸カリウム20
mMからなる反応水溶液(pH7.0)400μlに添加し、60分間反応させ
た。下記表6に、加熱処理時間と、生成チミジンの濃度を示す。 この結果から、酵素の活性と加熱処理の関係を表す以下の式を得た。 logY=-0.67x10-4T+log2.10 γ=-0.989 上記式において、Tは加熱処理時間(時間)、Yは熱処理をおこなった酵素液
を用いて上記反応をおこなったときに生成するチミジンの濃度(mM)、γは相
関係数である。この式から、酵素活性の半減期が392時間であることがわかり
、耐熱性が高いことが示された。比較例 セラチア・マルセッセンスIFO 3052の菌体から調製した粗酵素液を用
いて、ウリジンまたはデオキシウリジンとチミンとを水溶液中、リン酸カリウム
の存在下で37℃および60℃の温度でそれぞれ反応させた。得られる5−メチ
ルウリジンまたはチミジンの生成速度は、反応を37℃でおこなった場合よりも
60℃でおこなった方が2.8倍速かった。 次に、上記粗酵素液を予め60℃で3時間加熱処理した粗酵素液を用いて上記
と同様の反応をおこなったところ、37℃および60℃の反応温度のいづれにお いても5−メチルウリジンまたはチミジンは生成しなかった。 この結果から、5−メチルウリジンまたはチミジンの生成速度は反応温度を高
くすれば速くできが、上記常温菌から調製した酵素は高温下で失活してしまうの
で、再利用できず、また長期間にわたって反応をおこなうことができないことが
わかる。 [発明の効果] 以上述べたように、この発明においては、バシルス属好熱性菌の生菌体もしく
はその菌体処理物を用いることにより、チミンとリボヌクレオシドまたはデオキ
シリボヌクレオシドとの塩基交換反応を高温下でおこなうことができるので、対
応するヌクレオシド化合物すなわち5−メチルウリジンまたはチミジンを速い速
度でしかも高温度で得ることができる。また、高温下で塩基交換反応をおこなう
ことができるので、高温下では生存し得ない常温菌による汚染の問題も回避でき
る。さらに、用いる菌体またはその処理物は、活性の半減期が非常に長く、繰返
し長期の使用に耐える。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a nucleoside compound using a base exchange reaction with a microorganism or a processed product thereof. [Background Art] A method for producing a new nucleoside by exchanging the base portion of a nucleoside with another base using an enzyme is described in, for example, JP-A-56-102794. This publication discloses Serratia marcescens, a mesophilic bacterium of the genus Serratia.
Disclosed is a method for producing 5-methyluridine or thymidine by subjecting thymidine to uridine or 2'-deoxyuridine to base exchange in the presence of potassium phosphate using a crude enzyme solution prepared from the cells of Marcescens IFO 3052. Have been. [Problems to be Solved by the Invention] Since the bacteria used in the above-mentioned conventional method are normal-temperature bacteria, they are easily deactivated in a short time at high temperatures and cannot be reused. Generally, the higher the temperature, the faster the chemical reaction such as the base exchange reaction. In general, the higher the temperature, the higher the solubility of the reactants. Therefore, if a symbol or enzyme capable of performing a base exchange reaction stably for a long time even at a high temperature can be used, the base exchange reaction can be performed at a high substrate concentration, so that a product can be obtained at a high concentration and the reaction can be performed at a high concentration. Time will also be reduced. However, a method for producing a nucleoside compound by a base exchange reaction using such a symbol or enzyme has not been known. [Means for Solving the Problems] To solve the above problems, the present inventors have proposed a thermophilic bacterium of about 100 grown at 65 ° C.
0 strains were searched. As a result, they have found that a thermophilic bacterium belonging to the genus Bacillus is excellent in heat resistance and can carry out a base exchange reaction at a high reaction rate, thereby completing the present invention. That is, the present invention provides a thymine, a ribonucleoside selected from the group consisting of inosine, adenosine and guanosine, or 2′-deoxyinosine;
Deoxyribonucleoside selected from the group consisting of 2'-deoxyadenosine and 2'-deoxyguanosine is combined with a thermophilic thermophilic bacterium of the genus Bacillus or an bacterium thereof in an aqueous solution in the presence of phosphoric acid or phosphate. It is a method for producing a nucleoside compound, characterized by producing a nucleoside compound which is 5-methyluridine or thymidine by a base exchange reaction with a processed body. The Bacillus thermophilic bacterium is preferably Bacillus stearothermophilus (Ba
cillus stearothermophilus) JTS 859, and the above base exchange reaction is usually performed at a temperature of 40 ° C to 70 ° C. Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The present invention provides a base exchange between thymine and a specific ribonucleoside or deoxyribonucleoside using live cells of a thermophilic bacterium belonging to the genus Bacillus or a processed product thereof,
This is a method for producing the corresponding nucleoside compound, namely 5-methyluridine or thymidine. Bacillus thermophilic bacterium As the strain belonging to Bacillus stearothermophilus used in the method of the present invention, various known strains that have already been preserved can be used. However, the most preferred strain to be used is Bacillus stearothermophilus JTS859, which has a high enzyme production. This strain has been deposited at the Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry, and its deposit number is Seikoken Bacteria No. 9666 (FERM P-9666). The bacteriological properties of this strain were determined using the Burgess Manual of Systematic
The results of the study based on the analysis, Volume 2, are shown below. 1. Morphology: Bacillus: 5.4-6.5 μm × 0.7-0.9 μm Elliptical sporulation: 2.0-2.3 μm × 1.1-1.2 μm One per cell, position 2. Cultural properties NB medium: cultured at 62 ° C for 2 days. On a plate: white, slightly yellow. Shiny, opaque, non-swelling. The shape of the colony is circular wavy. On slant: white, slightly yellow. Shiny, opaque, non-swelling. Growth is moderate. 3. Biochemical properties 1 Gram staining positive 2 Anaerobic culture Does not grow 3 Mobility exists Pericardium 4 Oxidase positive 5 Catalase positive 6 Liquefaction of gelatin Liquefaction ability 7 Litmus milk Coagulation 8 OF test Fermentation type 9 VP, MR Test negative 10 Generation of gas from glucose No generation 11 Production of acid from glucose Produced 12 Production of acid from arabinose No production 13 Manufacture of acid from mannitol Produced 14 Production of acid from xylose No production 15 Growth on Sabouraud's medium Slant grown Liquid grown 16 Growth under 0.001% lysozyme No growth 17 Growth under 0.02% azide No growth 18.7 Growth under NaCl No growth (Up to 2% 19 Hydrolysis of casein with resolution 20 Hydrolysis of starch Decomposition Yes 21 Dihydroxyacetone generation Not generated 22 Egg yoke test No growth 23 Utilization of citric acid negative 24 Indole production negative 25 Urease activity positive 26 Phenylalanine deamination negative 27 Arginine dehydrolase activity positive 28 Tyrosine degradation negative 29 Levan production negative 30 Nitrate reduction positive 31 Denitrification ability of sodium nitrate negative 32 Production of hydrogen sulfide positive 33 Utilization of inorganic nitrogen source Growing with NH 4 grown with NO 3 as the only nitrogen source Growing with NH 4 as the only nitrogen source 34 GC content 47.3% 35 Growth temperature Optimum for growth at 40-71 ° C 60-68 ° C 36 pH range Optimum for growth at pH 5.7-8.5 Optimum pH 6.0-7.0 Is identified as Bacillus stearothermophilus. In culturing the above strain, a medium containing tryptone, peptone or casamino acid as a nitrogen source, glucose or sucrose as a carbon source, and further containing a yeast extract and sodium chloride is used. The initial pH of the medium is 6.0-7.
0 is preferred. The culture is performed by shaking culture at 60 to 65 ° C. and 180 to 220 rpm or by aeration and agitation culture. The harvest time is preferably mid to late in the logarithmic growth phase. In the case of shaking culture, it corresponds to 4 to 6 hours after the start of culture. At the end of the cultivation for more than 7 hours, the specific enzymatic activity of the cells is drastically reduced. The strains collected in this manner can be used as they are or after treatment with live cells (these are collectively referred to as live cells, etc.). The treated product includes a supernatant obtained by crushing viable cells by ultrasonication and then centrifuging, or a supernatant obtained by heat-treating the supernatant at 65 ° C. for 1 hour and then centrifuging. Further, the supernatant may be treated with acetone to remove unnecessary proteins such as proteases to obtain a more stable form. Incidentally, the half-life of the enzyme activity at 63 ° C. of the enzyme in the crude enzyme solution obtained by crushing the cells was 392 to 401 hours. This value indicates that the half-life of the enzyme activity at 60 ° C. of the enzyme obtained from the conventional Serratia marcescens IFO 3052 is much longer than that of 1 hour. Production of Nucleoside Compound According to the present invention, in order to produce a nucleoside compound which is 5-methyluridine or thymidine, thymine is subjected to a base exchange reaction with ribonucleoside or deoxyribonucleoside in an aqueous solution using the above living cells. This reaction is performed in the presence of phosphoric acid or phosphate. Potassium phosphate can be used as the phosphate. The ribonucleoside that undergoes base exchange with thymine is selected from the group consisting of inosine, adenosine and guanosine. The deoxynucleoside is selected from the group consisting of 2'-deoxyinosine, 2'-deoxyadenosine and 2'-deoxyguanosine. The aqueous reaction solution may contain thymine, a ribonucleoside that is a ribose donor or a deoxyribonucleoside that is a deoxyribose donor, and a phosphate, and the above viable cells and the like are added thereto. The concentration of thymine in the aqueous solution is 20 to 10
0 mM, ribonucleoside or deoxynucleoside concentration is 20-100 m
The concentrations of M and phosphate are preferably 5 to 100 mM, but the reaction occurs even if the concentrations of thymine and ribonucleoside or deoxyribonucleoside are higher. The enzymatic reaction performed by the living cells and the like is an equilibrium reaction, and the equilibrium constant is, for example, 0.25 at 63 ° C. when thymine and inosine are reacted to produce 5-methyluridine and hypoxanthine. The reaction equilibrium constant for the reaction of thymine with 2′-deoxyinosine to produce thymidine and hypoxanthine is 0 at 63 ° C.
. 27. Therefore, the production concentration of 5-methyluridine or thymidine is determined by the initial concentrations of thymine and ribonucleoside or deoxyribonucleoside in the reaction solution. The reaction in the present invention proceeds to a theoretical value based on the equilibrium constant. The pH of the reaction solution is usually 6.0 to 8.5, preferably 6.5 to 7.0. The reaction can be carried out at 40 to 70 ° C., but the higher the temperature, the faster the reaction speed, and it is preferable to carry out the reaction at a temperature of 60 to 70 ° C. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Example 1 (A) Tryptone 10 g / l, yeast extract 5 g / l, glucose 3 g / l
, Glycerol 18.9 g / l and sodium chloride 3 g / l 100 ml of a liquid medium (pH 7.0) was placed in a 500 ml Erlenmeyer flask and sterilized. Five platinum loops of Bacillus stearothermophilus JTS859 were inoculated at 65 ° C.
The cells were shake-cultured at 35% relative humidity and 210 rpm for 4 hours. At this time, the growth of the fungus was in the middle stage of logarithmic growth. The obtained culture was centrifuged (1000 G, 10 minutes) to collect bacteria, and 260 mg of wet bacteria were obtained. (B) Inosine 5.36 g / l, thymine 2.52 g / l, monopotassium phosphate 4
. 08 g / l, dipotassium phosphate 5.22 g / l, and glucose 2.0 g / l
In a 50 ml Erlenmeyer flask charged with 10 ml of an aqueous reaction solution (pH 7.0), 130 mg of the wet bacterium obtained in (A) above was reacted at 65 ° C. for 3 hours. As a result of qualitative and quantitative analysis of the produced 5-methyluridine by high performance liquid chromatography, it was found that 1.57 g / l (6.1 mM) of 5-methyluridine was produced. This concentration is the theoretical value 6.6 mM calculated from the equilibrium constant 0.25.
Of 92%. If the reaction is continued further, the reaction proceeds to the theoretical value. For high performance liquid chromatography analysis, use a Shimadzu LC-
6A was used, and Chemcosolve 5-ODS-H φ 4 × 300 was used for the column. Water: methanol = 95: 5 (V / V) was used as the eluent, and the flow rate was 0.8 m.
Analysis was performed at a column temperature of 38 ° C. at 1 / min. Ultraviolet 254 nm was used for detection. Retention times for hypoxanthine, thymine, inosine and 5-methyluridine were 6.2, 8.7, 10.4 and 12.2 minutes, respectively. Example 2 400 mg of a wet bacterium obtained by culturing in the same manner as in Example 1 (A) was suspended in 4 ml of a 20 mM potassium phosphate aqueous solution (pH 7.0), treated with ultrasonic waves for 2 minutes, and centrifuged (12000 G). , 10 minutes) to obtain a supernatant. Inosine 22.35 g / l, thymine 10.50 g / l, monopotassium phosphate 1.
A reaction aqueous solution (pH 7.0) consisting of 36 g / l and dipotassium phosphate 1.74 g / l
4) The above supernatant (4 ml) was added to 36 ml and reacted at 65 ° C. for 16 hours. The amount of produced 5-methyluridine was 6.45 g / l, and the reaction had reached a complete equilibrium state. After the reaction, the reaction solution was converted to a cation exchange resin Dowex 50WX (H + type) 100m
1 to obtain a flow-through fraction containing thymine and 5-methyluridine, but not containing hypoxanthine and inosine. After concentrating this fraction, 5-methyluridine was isolated using high performance liquid chromatography to obtain 177 mg. For fractionation by high-performance liquid chromatography, use a pump manufactured by Shimadzu L
C-6A was used, and Lichrosolve RP-18 φ8 × 250 was used for the column. Water: methanol = 97.5: 2.5 (V / V) was used as an eluent at a flow rate of 4 ml / min. Ultraviolet 254 nm was used for detection. Example 3 50 μl of the supernatant prepared in the same manner as in Example 2 was treated with inosine 5.365 g / l, thymine 2.522 g / l, monopotassium phosphate 1.36 g / l and dipotassium phosphate 1
. 950 g of 742 g / l of an aqueous reaction solution (pH 7.0)
, 50 ° C, 60 ° C and 70 ° C for 1 hour, 2 hours and 3 hours. The results of analyzing the produced 5-methyluridine by high performance liquid chromatography are shown in Table 1 below. From this result, it is understood that the reaction rate increases as the reaction temperature increases. Example 4 The supernatant obtained in the same manner as in Example 2 was heated at 63 ° C. for 1 hour, and then centrifuged (1
2000G, 10 minutes) to obtain a supernatant. This supernatant was subjected to the following acetone treatment to partially purify, thereby removing unnecessary proteins. That is, 0.8 volume of −10 ° C. acetone was added to 1 volume of the supernatant, and the mixture was stirred for 15 minutes under ice cooling. This was centrifuged (12000 G, 10 minutes) to obtain a supernatant. 0.6 volumes of acetone at −10 ° C. were further added to the supernatant, and the mixture was stirred for 15 minutes under ice cooling. This was centrifuged (1200 G, 10 minutes), and the resulting precipitate was
Was dissolved in 20 mM potassium phosphate solution to obtain an acetone-treated enzyme solution. The recovery of the enzyme after the heat treatment was 90.6%, and that after the acetone treatment was 90.50%.
4%. In addition, the specific activity of the enzyme per protein increased 2.7 times in total. 50 μl of the thus-treated acetone-treated enzyme solution and 150 μl of a 20 mM potassium phosphate solution (pH 7.0) were mixed with a reaction aqueous solution (pH 7) containing 25 mM thymine, 10 mM monopotassium phosphate, 10 mM dipotassium phosphate and 25 mM ribonucleoside shown in Table 2. 0.0) was added to 800 μl, and reacted at 60 ° C. for 30 minutes. The generated 5-methyluridine was qualitatively and quantitatively analyzed by high performance liquid chromatography. The results are also shown in Table 2. Example 5 One volume of the supernatant obtained in the same manner as in Example 2 was added with 1.3 mM of thymine and 1.3 m of inosine.
After adding 3 volumes of a solution (pH 7.0) consisting of M and potassium phosphate 20 mM, the mixture was heated at 63 ° C. 100 μl of the obtained heat-treated crude enzyme solution was added to thymine 25m
M, 25 mM inosine and 20 mM potassium phosphate (pH
7.0) Added to 400 μm and reacted for 60 minutes. Table 3 below shows the heat treatment time and the concentration of the produced 5-methyluridine. From these results, the following equation representing the relationship between the activity of the enzyme and the heat treatment was obtained. logY = −7.5 × 10 −4 T + log1.62 γ = −0.980 In the above formula, T is a heat treatment time (hour), and Y is 5-methyl generated when the above reaction is carried out using a heat-treated enzyme solution. Uridine concentration, γ, is the correlation coefficient. From this equation, it was found that the half life of the enzyme activity was 401 hours, indicating that the heat resistance was high. Example 6 10 mg of a wet bacterium obtained in the same manner as in Example 1 (A) was suspended in 200 μl of a 20 mM potassium phosphate solution (pH 7.0), and this was suspended in 25 mM of 2′-deoxyinosine.
A reaction aqueous solution consisting of 25 mM thymine and 20 mM potassium phosphate (pH 7.0)
) And reacted at 60 ° C. for 2 hours. As a result of qualitative and quantitative analysis of the generated thymidine by high performance liquid chromatography, 4
. It was found that 62 mM thymidine had been produced. This concentration has an equilibrium constant of 0
. This corresponds to 68% of the theoretical value of 6.83 mM calculated from 27. If the reaction is continued further, the reaction proceeds to the theoretical value. The high performance liquid chromatography analysis was performed under the same conditions as in Example 1. Retention times for hypoxanthine, thymine, 2'-deoxyinosine and thymidine were 6.2, 8.7, 12.7 and 18.3 minutes, respectively. Example 7 400 mg of a wet bacterium obtained by culturing in the same manner as in Example 1 (A) was suspended in 4 ml of a 20 mM potassium phosphate aqueous solution (pH 7.0), treated with ultrasonic waves for 2 minutes, and centrifuged (12000 G). , 10 minutes) to obtain a supernatant. The above solution was added to 36 ml of an aqueous reaction solution (pH 7.0) composed of 21.0 g / l of 2'-deoxyinosine, 10.50 g / l of thymine, 1.36 g / l of monopotassium phosphate, and 1.74 g / l of dipotassium phosphate. 4 ml of pure water was added and the mixture was reacted at 65 ° C. for 16 hours. The produced thymidine was 6.21 g / l, and the reaction had reached a complete equilibrium state. After the reaction, the reaction solution was converted to a cation exchange resin Dowex 50WX (H + type) 100m
1 to obtain a flow-through fraction containing thymine and thymidine but not hypoxanthine and 2'-deoxyinosine. After concentration of this fraction, thymidine was isolated using high performance liquid chromatography to obtain 158 mg. The fractionation by high performance liquid chromatography was performed in exactly the same manner as in Example 2. Example 8 100 μl of the supernatant prepared in the same manner as in Example 7 and 100 μl of a 20 mM potassium phosphate aqueous solution (pH 7.0) were mixed with 2′-deoxyinosine 25 mM, thymine 25 m
M, and a reaction aqueous solution (pH 7.0) consisting of 20 mM potassium phosphate 800 μm
The reaction was carried out at 40 ° C., 50 ° C., 60 ° C., and 70 ° C. for 1 hour, 2 hours, and 3 hours. The results of analyzing the generated thymidine by high performance liquid chromatography are shown in Table 4 below. From this result, it is understood that the reaction rate increases as the reaction temperature increases. Example 9 The supernatant obtained in the same manner as in Example 7 was heated at 63 ° C. for 1 hour, and then centrifuged (12,000 G, 10 minutes) to obtain a supernatant. This supernatant was subjected to the following acetone treatment to partially purify, thereby removing unnecessary proteins. That is, 0.8 volume of −10 ° C. acetone was added to 1 volume of the supernatant, and the mixture was stirred for 15 minutes under ice cooling. This was centrifuged (12000 G, 10 minutes) to obtain a supernatant. 0.6 volumes of acetone at −10 ° C. were further added to the supernatant, and the mixture was stirred for 15 minutes under ice cooling. This was centrifuged (1200 G, 10 minutes), and the resulting precipitate was
Was dissolved in 20 mM potassium phosphate solution to obtain an acetone-treated enzyme solution. The recovery of the enzyme after the heat treatment was 90.6%, and that after the acetone treatment was 90.50%.
4%. In addition, the specific activity of the enzyme per protein increased 2.7 times in total. 50 μl of the acetone-treated enzyme solution thus obtained and 150 μl of a 20 mM potassium phosphate solution (pH 7.0) were combined with a reaction aqueous solution (pH 7) comprising 25 mM thymine, 10 mM monopotassium phosphate, 10 mM dipotassium phosphate and 25 mM deoxyribonucleoside shown in Table 5. 0.0) was added to 800 μl, and reacted at 60 ° C. for 30 minutes. The generated thymidine was qualitatively and quantitatively analyzed by high performance liquid chromatography. The results are also shown in Table 5. Example 10 To 1 volume of the supernatant obtained in the same manner as in Example 7, 3 volumes of a solution (pH 7.0) composed of 1.3 mM of thymine, 1.3 mM of 2'-deoxyinosine and 20 mM of potassium phosphate were added. , 63 ° C. 100 μl of the obtained heat-treated crude enzyme solution
With 25 mM thymine, 25 mM 2'-deoxyinosine and 20 potassium phosphate
The reaction solution was added to 400 μl of an aqueous reaction solution (pH 7.0) consisting of mM and reacted for 60 minutes. Table 6 below shows the heat treatment time and the concentration of the produced thymidine. From these results, the following equation representing the relationship between the activity of the enzyme and the heat treatment was obtained. logY = −0.67 × 10 −4 T + log2.10 γ = −0.989 In the above formula, T is the heat treatment time (hour), and Y is the concentration of thymidine generated when the above reaction is performed using the heat-treated enzyme solution. (MM) and γ are correlation coefficients. From this equation, it was found that the half life of the enzyme activity was 392 hours, indicating that the heat resistance was high. Comparative Example Using a crude enzyme solution prepared from the cells of Serratia marcescens IFO 3052, uridine or deoxyuridine was reacted with thymine at 37 ° C. and 60 ° C. in an aqueous solution in the presence of potassium phosphate, respectively. . The rate of formation of the resulting 5-methyluridine or thymidine was 2.8 times faster at 60 ° C than at 37 ° C. Next, when a reaction similar to the above was carried out using the crude enzyme solution which was previously heat-treated at 60 ° C. for 3 hours, 5-methyluridine or 37 ° C. was obtained at any of the reaction temperatures of 37 ° C. and 60 ° C. No thymidine was produced. From these results, it is possible to increase the production rate of 5-methyluridine or thymidine by increasing the reaction temperature. However, the enzyme prepared from the normal-temperature bacterium is inactivated at a high temperature and cannot be reused. It can be seen that the reaction cannot be performed over a period of time. [Effects of the Invention] As described above, in the present invention, the base exchange reaction between thymine and ribonucleosides or deoxyribonucleosides is carried out at a high temperature by using live cells of thermophilic bacteria of the genus Bacillus or processed cells thereof. As such, the corresponding nucleoside compound, ie, 5-methyluridine or thymidine, can be obtained at a high rate and at a high temperature. In addition, since the base exchange reaction can be performed at a high temperature, the problem of contamination by room temperature bacteria that cannot survive at a high temperature can be avoided. Furthermore, the bacterial cells used or the processed product thereof have an extremely long half-life of activity, and can withstand repeated long-term use.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)チミンと、イノシン、アデノシンおよびグアノシンからなる群の中から選
ばれたリボヌクレオシド、または2’−デオキシイノシン、2’−デオキシアデ
ノシンおよび2’−デオキシグアノシンからなる群の中から選ばれたデオキシリ
ボヌクレオシドとを、水溶液中、リン酸またはリン酸塩の存在下に、バシルス属
好熱性菌生菌体もしくはその菌体処理物により塩基交換反応させて5−メチルウ
リジンまたはチミジンであるヌクレオシド化合物を生成させることを特徴とする
ヌクレオシド化合物の製造方法。 (2)バシルス属好熱性菌がバシルス・ステアロサーモフィルスJTS 859
である請求項1に記載の製造方法。 (3)塩基交換反応を40℃ないし70℃の範囲の温度でおこなうことを特徴と
する請求項1または2記載の製造方法。
Claims (1) A group consisting of thymine and a ribonucleoside selected from the group consisting of inosine, adenosine and guanosine, or a group consisting of 2'-deoxyinosine, 2'-deoxyadenosine and 2'-deoxyguanosine A deoxyribonucleoside selected from among the following is subjected to a base exchange reaction with a live thermophilic bacterium of the genus Bacillus or a treated product thereof in an aqueous solution in the presence of phosphoric acid or phosphate to give 5-methyluridine or A method for producing a nucleoside compound, which comprises producing a nucleoside compound which is thymidine. (2) Bacillus thermophilic bacterium is Bacillus stearothermophilus JTS 859
The manufacturing method according to claim 1, wherein (3) The method according to claim 1 or 2, wherein the base exchange reaction is performed at a temperature in the range of 40 ° C to 70 ° C.

Family

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