JP3413294B2 - 2,5−ジヒドロキシピリジンの製造法および2,5−ジヒドロキシピリジン生産菌 - Google Patents

2,5−ジヒドロキシピリジンの製造法および2,5−ジヒドロキシピリジン生産菌

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、農薬などの原料として
用いられる2,5−ジヒドロキシピリジンを製造する方
法、および該2,5−ジヒドロキシピリジンを生産する
微生物に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、2,5−ジヒドロキシピリジンを製造するには、2
−ヒドロキシピリジンまたは3−ヒドロキシピリジンを
ペルオキソ二硫酸および硫酸の存在下において反応を行
い、2,5−ジヒドロキシピリジンを得る化学合成方法
が知られている。
【0003】しかし、位置特異的に水酸基を導入するこ
とは、このような化学合成法では困難であり、2,5−
ジヒドロキシピリジンの収率は11〜34%と低く
〔E.J.Behrman and B.M.Pit
t,Journal of theAmerican
chemical Society,vol.80,
p.3717〜3718,1958,参照〕、工業的に
実用的な製造方法は確立されていない。
【0004】ジヒドロキシピリジン、特に2,5−ジヒ
ドロキシピリジンは、農薬原料などとして有用な物質で
あり、その工業的な製造方法が切望されている。
【0005】従来の化学合成法においては、上記に示し
た通り、ヒドロキシピリジンに位置選択的に水酸基を導
入する工程が最も困難となっている。
【0006】一方、2,5−ジヒドロキシピリジンは、
ピコリン酸、ニコチン酸、ヒドロキシピリジンの微生物
代謝における中間体として知られており、微生物の有す
る酵素反応においては、位置特異的に水酸化反応が起き
ることが知られている(O.P.SHUKLA et.
al.Indian Journal of Bioc
hemistry & Biophysics 10,
p.176〜178,1973、R.C.GUPTA
et.al.Indian Journalof Bi
ochemistry & Biophysics 1
5,p.462〜464,1978、C.HOUGHT
ON et.al.Biochem.J.130.p.
879−893,1972参照)。
【0007】しかし、2,5−ジヒドロキシピリジン
は、さらに微生物により代謝、分解されるため、蓄積量
は低く、工業的に利用されるような製造方法は確立され
ていない。
【0008】また、微生物を用い、工業的に有効な2,
5−ジヒドロキシピリジンの製造方法として、本発明者
らは、先に、6−ヒドロキシニコチン酸を原料として、
Pseudomonas属に属する微生物および、その
産する2,5−ジヒドロキシピリジン合成酵素を用いた
2,5−ジヒドロキシピリジンの製造方法が提案されて
いる(特願平5−302392号、特願平6−5990
3号)。
【0009】本発明は、これら先提案の微生物とは異な
る微生物を用い、高効率に2,5−ジヒドロキシピリジ
ンを製造する方法、およびこれまで知られていない2,
5−ジヒドロキシピリジン生産菌を提案することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために、先ず、高効率に2,5−ジヒドロ
キシピリジンを製造する能力を有する微生物の検索を行
ったところ、アゾトバクター属に属する微生物であっ
て、これまでその存在が知られていない微生物が、3−
ヒドロキシピリジンに生育可能で、2,5−ジヒドロキ
シピリジンを蓄積する能力を有するとの知見を得た。
【0011】次いで、本発明者らは、上記の微生物、あ
るいはその他のアゾトバクター属に属し、上記の特性を
有する微生物を使用すれば、3−ヒドロキシピリジンを
原料として、2,5−ジヒドロキシピリジンを高効率で
製造することができるとの知見を得た。
【0012】本発明は、上記の知見に基づいてなされた
ものであり、アゾトバクター属に属する微生物、および
3−ヒドロキシピリジンを用いることを特徴とする2,
5−ジヒドロキシピリジンの製造方法を要旨とする。こ
の製造方法において、上記の微生物は、工業技術院生命
工学工業技術研究所にAzotobacter sp.
HP−30(FERM P−14555)として寄託さ
れているものが好ましい。
【0013】また、本発明は、3−ヒドロキシピリジン
に生育可能で、2,5−ジヒドロキシピリジン生産活性
を有し、工業技術院生命工学工業技術研究所にAzot
obacter sp.HP−30(FERM P−1
4555)として寄託されている2,5−ジヒドロキシ
ピリジン生産菌をも要旨とする。
【0014】以下、本発明菌および2,5−ジヒドロキ
シピリジンの製造方法の詳細を説明する。本発明菌は、
3−ヒドロキシピリジンの6位に水酸基を導入して2,
5−ジヒドロキシピリジンを蓄積するアゾトバクター属
の微生物であり、その一例としては工業技術院生命工学
工業技術研究所にFERM P−14555号として寄
託されているAzotobacter sp.HP−3
0株を挙げることができる。
【0015】本発明菌は、3−ヒドロキシピリジンに生
育する際、2,5−ジヒドロキシピリジンを蓄積する微
生物として、本発明者らにより土壌から分離されたもの
である。
【0016】このような3−ヒドロキシピリジンに生育
可能で、2,5−ジヒドロキシピリジン生産活性を有す
る微生物の取得は、集積培養法などの一般的なスクリー
ニング手法により行うことができる。具体的には、一般
的な微生物の生育に必要な栄養源を含む培地に3−ヒド
ロキシピリジンを添加した培地で、土壌や雨水などの微
生物源を培養し、生育した微生物が2,5−ジヒドロキ
シピリジンを生産する活性を有するかどうかを判定する
ことにより行うことができる。また、培養時に3−ヒド
ロキシピリジンを予め添加しておき、培養に伴うその減
少あるいは2,5−ジヒドロキシピリジンの生成量を測
定することによっても行うことができる。
【0017】このスクーリニング方法の一例を以下に説
明する。細菌の増殖に必要な培地成分と3−ヒドロキシ
ピリジンを添加した培地を試験管に分注し、滅菌後、採
取した土壌や雨水などの微生物源を添加し、振とうまた
は静置培養する。次に、この培養液を適当に希釈して寒
天培地などに撒き、生育した菌のコロニーを得る。得ら
れたコロニーについて、再度、上記と同様の培地を用い
て培養を行い、その培養液について、例えば高速液体ク
ロマトグラフィ(以下、HPLC)で、3−ヒドロキシ
ピリジンの残存濃度、2,5−ジヒドロキシピリジンの
蓄積量を分析し、3−ヒドロキシピリジンを2,5−ジ
ヒドロキシピリジンに変換する能力を有する微生物を選
抜する。
【0018】なお、3−ヒドロキシピリジン、2,5−
ジヒドロキシピリジン共に速やかに代謝するような強い
活性を持つ菌の場合であって、しかも上述の分析方法で
は2,5−ジヒドロキシピリジンの蓄積量を正確に測定
できない場合には、培養後の菌体を用いて3−ヒドロキ
シピリジンと反応させ、2,5−ジヒドロキシピリジン
生産活性を測定することにより、2,5−ジヒドロキシ
ピリジン生産菌を選抜する。
【0019】細菌の増殖に必要な培地成分としては、一
般的な培地成分を利用することができる。具体的には、
炭素源として、グルコース,シュークロースなどの糖
類、酢酸,コハク酸などの有機酸類、エタノール,グリ
セロールなどのアルコール類などから1種類あるいは2
種類以上を混合して用いることができる。窒素源とし
て、硝酸ナトリウム,硫酸ナトリウム,硫酸アンモニウ
ムなどの無機塩類、酵母エキス,ペプトン,肉エキス,
尿素,グルタミン酸などの有機化合物を添加することが
できる。これら炭素源、窒素源の他に、必要に応じて、
無機塩類、金属、ビタミンなどを添加することもでき
る。
【0020】3−ヒドロキシピリジンは、一般に、微生
物に対し強い毒性を示すことから、その添加濃度は、あ
まり高くすることができず、培地に対し20〜30mM
程度の濃度となるようにすることが適している。
【0021】培養条件としては、培地のpHは約3〜
8、好ましくは約5〜7であり、培養温度は15〜40
℃、好ましくは20〜37℃である。また、基質が十分
に供給されるように、適宜攪拌、振とうを行うことが望
ましい。
【0022】上記のスクリーニング操作によって土壌よ
り得られた本発明菌(HP30株)は、以下のような菌
学的特性を有する。
【0023】(a)形態 1)細胞の形および大きさ 悍菌、3.0〜3.5×1.5〜2.0μm 2)細胞の多形性 なし 3)運動性 なし 4)胞子の有無 なし 5)グラム染色性 陰性 6)抗酸性 なし
【0024】(b)各培地における生育状態 1)肉汁寒天平板培養 良好な生育、オレンジ色のコロニー、(形)円形、(隆
起)半レンズ状、(周縁)全縁、(光沢)光沢あり 2)肉汁寒天斜面培養 良好な生育、(表面)平滑、(色)オレンジ色、(光
沢)光沢あり 3)肉汁液体培養 中程度の生育、菌膜なし 4)肉汁ゼラチン穿刺培養 ゼラチンを液化しない 5)リトマス・ミルク ペプトン化、沈澱、凝固は認められない
【0025】(c)生理学的性質 1)硝酸塩の還元 陰性 2)脱窒反応 陰性 3)MRテスト 陰性 4)VPテスト 陰性 5)インドールの生成 生成しない 6)硫化水素の生成 生成しない 7)デンプンの加水分解 陰性 8)クエン酸の利用 Koserの培地 利用する Christensenの培地 利用する 9)無機窒素源の利用 硝酸塩の利用 利用する アンモニウム塩の利用 利用する 10)色素の生成 − 11)ウレアーゼ − 12)オキシダーゼ + 13)カタラーゼ + 14)生育の範囲 pH 6.0〜9.0 温度 18〜38℃ 15)酸素に対する態度 好気性 16)O−Fテスト 陰性
【0026】
【0027】 (d)その他 窒素固定 陽
【0028】以上の菌学的性質をバージェイズ・マニュ
アル オブ システマティック バクテライオロジー
(BERGEY’S MANUAL OF Syste
matic Bacteriology)などに照らし
合わせた結果から、本発明菌は、アゾトバクター(Az
otobacter)属に属する細菌であると認めら
れ、工業技術院生命工学工業技術研究所に、Azoto
bacter sp.HP−30(FERM P−14
555)として寄託されている。
【0029】本発明菌は、3−ヒドロキシピリジンを
2,5−ジヒドロキシピリジンに変換し、位置特異的か
つ高効率に2,5−ジヒドロキシピリジンを生産する。
【0030】上記のようにして得られた2,5−ジヒド
ロキシピリジン生産菌、あるいはこの他のAzotob
acter属に属し2,5−ジヒドロキシピリジンを生
産する微生物を用いて、2,5−ジヒドロキシピリジン
を製造する方法は、次のように行われる。
【0031】2,5−ジヒドロキシピリジン生産菌を、
上記のスクリーニングの際と同様の培養条件にて、12
〜48時間、好ましくは17〜20時間培養し、遠心分
離器などにより菌体を得る。次に、リン酸緩衝液などを
用いて再懸濁して反応液を調製する。この反応液中の菌
体濃度は、乾燥菌体重量で、1ミリリットル(以下、
「mL」と記し、リットルを「L」と記す)当たり4〜
50mg、好ましくは10〜30mgとすることが望ま
しい。
【0032】この反応液に、3−ヒドロキシピリジンを
10〜100mM、好ましくは20〜30mMの濃度と
なるように添加し、温度10〜40℃、好ましくは15
〜35℃にて、反応を10〜120分間行う。その際、
菌体と原料が良好に混合されるように、適切に攪拌する
ことが望ましい。また、反応に必要となる酸素を効率よ
く供給するために、空気、あるいは酸素ガスを吹き込む
こともできる。
【0033】さらに、反応液調製のための培養中、また
は反応中、原料である3−ヒドロキシピリジンの残存濃
度を測定し、適宜原料を追加することにより、さらに効
率よく反応を行うこともできる。このとき、3−ヒドロ
キシピリジンは、前述のように、微生物に対し強い毒性
を示すため、その添加濃度は、1回の添加につき上記し
た範囲となるようにすることが適している。
【0034】以下に、2,5−ジヒドロキシピリジンの
製造実施例を示すが、本発明はこれらの実施例のみに限
定されるものではない。
【0035】
【実施例】
実施例1 表1に示す培地50mLにAzotobacter s
p.HP−30株を接種し、30℃にて17時間、好気
的条件下で培養した。培養後、遠心分離により菌体を集
菌し、これをpH7.0、0.1Mのリン酸緩衝液に懸
濁して洗浄後、同緩衝液に再懸濁して菌体濃縮液を得
た。
【0036】この菌体濃縮液0.35mLと、上記の緩
衝液1.45mLと、200mMの3−ヒドロキシピリ
ジン水溶液0.2mLとを混合して全容を2mLとし
(3−ヒドロキシピリジン濃度は20mM)、30℃に
て20分間の反応を行った。
【0037】反応終了後、HPLC分析により2,5−
ジヒドロキシピリジンの生成量を分析したところ、3.
2mMの2,5−ジヒドロキシピリジンが蓄積された。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】実施例2 表3に示す培地1.8Lにて、Azotobacter
sp.HP−30株を、30℃にて17時間、好気的
条件下で培養した。培養後、遠心分離により菌体を集菌
し、これをpH7.0、0.1Mのリン酸緩衝液に懸濁
して洗浄後、同緩衝液に再懸濁して菌体濃縮液を得た。
【0041】この菌体濃縮液15mLと、上記の緩衝液
50mLと、300mMの3−ヒドロキシピリジン水溶
液5mLとを混合して全容を70mLとし(3−ヒドロ
キシピリジン濃度は21mM)、30℃にて60分間の
反応を行った。
【0042】反応終了後、HPLC分析により2,5−
ジヒドロキシピリジンの生成量を分析したところ、1
5.3mMの2,5−ジヒドロキシピリジンが蓄積され
た。
【0043】
【表3】
【0044】実施例3 表3に示す培地50mLにて2時間培養する以外は、実
施例1と同様に反応を行い、反応中、3−ヒドロキシピ
リジン残存量を測定し、10mM以下となった時点で3
0mMとなるように3−ヒドロキシピリジンを添加しな
がら反応を続行した。この結果、2,5−ジヒドロキシ
ピリジンは、27mM蓄積されていた。
【0045】
【発明の効果】本発明によれば、微生物反応が示す酵素
反応の基質特異性を利用することにより、位置特異的に
水酸基の導入が可能となり、高い収率で2,5−ジヒド
ロキシピリジンを製造できるだけでなく、常温常圧下で
反応を行うことが可能になり、危険性がなく工業的に有
利である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C12R 1:065) (56)参考文献 特開 平4−304893(JP,A) 特開 昭60−196193(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12P 17/00 - 17/18 C12N 1/20 JICSTファイル(JOIS) BIOSIS/WPI(DIALOG) PubMed

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アゾトバクター(Azotobacte
    r)属に属する微生物、および3−ヒドロキシピリジン
    を用いることを特徴とする2,5−ジヒドロキシピリジ
    ンの製造法。
  2. 【請求項2】 微生物が工業技術院生命工学工業技術研
    究所にAzotobacter sp.HP−30(F
    ERM P−14555)として寄託されていることを
    特徴とする請求項1記載の2,5−ジヒドロキシピリジ
    ンの製造法。
  3. 【請求項3】 3−ヒドロキシピリジンに生育可能で、
    2,5−ジヒドロキシピリジン生産活性を有し、工業技
    術院生命工学工業技術研究所にAzotobacter
    sp.HP−30(FERM P−14555)とし
    て寄託されている2,5−ジヒドロキシピリジン生産
    菌。
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