JP3492776B2 - Method for producing cis-3-hydroxy-L-proline - Google Patents

Method for producing cis-3-hydroxy-L-proline

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JP3492776B2
JP3492776B2 JP20958894A JP20958894A JP3492776B2 JP 3492776 B2 JP3492776 B2 JP 3492776B2 JP 20958894 A JP20958894 A JP 20958894A JP 20958894 A JP20958894 A JP 20958894A JP 3492776 B2 JP3492776 B2 JP 3492776B2
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英郎 森
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協和醗酵工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、医薬品の合成原料また
は食品添加物として有用なシス−3−ヒドロキシ−L−
プロリンを工業的に有利に製造する方法および該方法に
有用な新規L−プロリン3位水酸化酵素に関する。
The present invention relates to cis-3-hydroxy-L-, which is useful as a synthetic raw material for pharmaceuticals or as a food additive.
The present invention relates to a method for industrially producing proline and a novel L-proline 3-position hydroxylase useful in the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のシス−3−ヒドロキシ−L−プロ
リンの製造法としては、化学的に合成する方法が知られ
ている〔ジャーナル オブ ザ アメリカン ケミカル
ソサイアティ(J. Amer. Chem. Soc. )、84、39
80(1962)、同書、85、2824(196
3)、ネーチャー(Nature )、289、310(198
1)、ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー
(J. Org. Chem. )、54、1866(1989)、ア
クタ ケミカ スカンジナビカ(Acta Chemica Scandin
avica )、43、290(1989)〕。
2. Description of the Prior Art As a conventional method for producing cis-3-hydroxy-L-proline, a method of chemically synthesizing is known [J. Amer. Chem. Soc.]. , 84 , 39
80 (1962), ibid., 85 , 2824 (196).
3), Nature, 289 , 310 (198)
1), Journal of Organic Chemistry (J. Org. Chem.), 54 , 1866 (1989), Acta Chemica Scandin
avica), 43 , 290 (1989)].

【0003】L−プロリンを直接、位置および立体選択
的に水酸化して、シス−3−ヒドロキシ−L−プロリン
を製造する方法は、合成化学的方法および生物機能を利
用した方法ともに、これまで報告されていない。
Methods for producing cis-3-hydroxy-L-proline by directly and regio- and stereoselectively hydroxylating L-proline have hitherto been carried out by both synthetic chemical methods and methods utilizing biological functions. Not reported.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の化学合成による
シス−3−ヒドロキシ−L−プロリンの製造方法は、
(1)原料が高価である、(2)反応工程が長い、
(3)分離精製工程が複雑である、(4)生産効率が低
い、などの点で工業的製造方法としては必ずしも満足で
きる方法ではなく、工業的に有利なシス−3−ヒドロキ
シ−L−プロリンの製造方法が求められている。
The conventional method for producing cis-3-hydroxy-L-proline by chemical synthesis is as follows:
(1) expensive raw materials, (2) long reaction process,
(3) The separation / purification process is complicated, (4) the production efficiency is low, and the like, which is not necessarily a satisfactory industrial production method, and industrially advantageous cis-3-hydroxy-L-proline. Is required.

【0005】本発明の目的は、発酵法によって安価な糖
源から工業的に安価に生産されているL−プロリンを直
接微生物的あるいは酵素的に水酸化することにより、工
業的に簡便かつ有利にシス−3−ヒドロキシ−L−プロ
リンを製造する方法および該方法に有用なL−プロリン
3位水酸化酵素を提供することにある。
The object of the present invention is to industrially conveniently and advantageously oxidize L-proline, which is industrially produced at low cost from an inexpensive sugar source by fermentation, directly by microbial or enzymatic hydrolysis. It is intended to provide a method for producing cis-3-hydroxy-L-proline and an L-proline 3-hydroxylase useful for the method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、L−プ
ロリンからシス−3−ヒドロキシ−L−プロリンへの水
酸化反応を触媒する酵素源、二価鉄イオンおよび2−ケ
トグルタル酸の存在下、培養物中もしくは水性媒体中で
L−プロリンをシス−3−ヒドロキシ−L−プロリンに
変換させ、生成したシス−3−ヒドロキシ−L−プロリ
ンを、該培養物中もしくは該水性媒体中より採取するこ
とを特徴とするシス−3−ヒドロキシ−L−プロリンの
製造法および新規なL−プロリン3位水酸化酵素を提供
することができる。
According to the present invention, the presence of an enzyme source, a divalent iron ion and 2-ketoglutarate, which catalyzes the hydroxylation reaction of L-proline to cis-3-hydroxy-L-proline. Below, in culture or in an aqueous medium, L-proline is converted to cis-3-hydroxy-L-proline, and the produced cis-3-hydroxy-L-proline is removed from the culture or in the aqueous medium. It is possible to provide a method for producing cis-3-hydroxy-L-proline, which is characterized by collecting, and a novel L-proline 3-position hydroxylase.

【0007】本発明のシス−3−ヒドロキシ−L−プロ
リンの製造法で用いられる酵素源は、L−プロリンを水
酸化してシス−3−ヒドロキシ−L−プロリンを生成す
る反応を触媒する活性を有していれば、微生物、その培
養物、菌体、菌体処理物、精製酵素または粗酵素のいず
れでもよい。微生物の好適な例としては、ストレプトマ
イセス(Streptomyces)属、あるいはバチルス(Bacillu
s)属に属する微生物があげられる。具体的には、スト
レプトマイセス カヌス(Streptomyces canus)ATCC 1
2647およびATCC 12646、ストレプトマセス エスピー
Streptomycessp.)TH1、バチルス エスピー(Bac
illus sp.)TH2およびTH3、あるいはこれらの菌
株の継代培養物、突然変異体もしくは誘導体などがあげ
られる。
The enzyme source used in the method for producing cis-3-hydroxy-L-proline of the present invention has an activity of catalyzing the reaction of hydroxylating L-proline to produce cis-3-hydroxy-L-proline. Any of microorganisms, cultures thereof, cells, treated cells, purified enzyme or crude enzyme may be used as long as it has Preferred examples of microorganisms, Streptomyces (Streptomyces) genus or Bacillus (Bacillu
s ) Microorganisms belonging to the genus. More specifically, Streptomyces Kanusu (Streptomyces c anus) ATCC 1
2647 and ATCC 12646, Streptomyces microstrip Seth sp (Streptomyces sp.) TH1, Bacillus sp. (Bac
illus sp.) TH2 and TH3, or subcultures, mutants or derivatives of these strains.

【0008】ストレプトマイセス エスピー(Streptom
yces sp.)TH1は本発明者らが土壌から新たに分離し
た微生物である。以下にストレプトマイセス エスピー
Streptomyces sp.)TH1の菌学的性質を示す。 1.形態的性質 TH1株の形態的性質を第1表に示す。
Streptomyces SP
yces sp.) TH1 is a microorganism newly isolated from the soil by the present inventors. The mycological properties of Streptomyces sp. TH1 are shown below. 1. Morphological properties Table 1 shows the morphological properties of the TH1 strain.

【0009】[0009]

【表1】 [Table 1]

【0010】2.培養的性質 TH1株は、一般に使用されている合成および天然培地
で普通もしくは旺盛な生育を示し、基生菌糸は淡桃色、
橙色あるいは緑褐色系を示す。培地により茶色あるいは
黒色系統の可溶性色素が産生されることもある。各種培
地上での28℃、14日間培養した時の特徴を第2−
(1)表および第2−(2)表に示す。なお、色の表示はColo
r Harmony Manual (Container Corporation of Americ
a) による色の分類に従った。
2. Cultural Properties The TH1 strain shows normal or vigorous growth in commonly used synthetic and natural media, and the basic hyphae are pale pink,
Shows an orange or greenish brown system. The brown or black soluble dye may be produced depending on the medium. The characteristics when cultured at 28 ° C for 14 days on various media are
It is shown in Table (1) and Table 2- (2). The color display is Colo
r Harmony Manual (Container Corporation of Americ
According to the color classification according to a).

【0011】[0011]

【表2】 [Table 2]

【0012】[0012]

【表3】 [Table 3]

【0013】3.生理学的性質 TH1株の生理学的性質を第3表に示す。生育温度範囲
は7日後の、その他は28℃、2〜3週間後の結果を記
述する。
3. Physiological Properties Table 3 shows the physiological properties of the TH1 strain. The growth temperature range is 7 days, and the other results are 28 ° C., and the results after 2 to 3 weeks are described.

【0014】[0014]

【表4】 [Table 4]

【0015】4.化学分類学的性質 菌体中のジアミノピメリン酸の光学異性体;LL型 以上、形態的には、気菌糸に螺旋状に10個以上の胞子
からなる胞子鎖を形成すること、化学分類的には、細胞
壁がI型(LL−ジアミノピメリン酸)であることか
ら、本菌株は放線菌の中でストレプトマイセス属に分類
される。
4. Chemotaxonomic properties Optical isomers of diaminopimelic acid in bacterial cells; LL type or higher, morphologically, forming a spore chain consisting of 10 or more spores spirally in the aerial mycelium. Since the cell wall is type I (LL-diaminopimelic acid), this strain is classified as Streptomyces in actinomycetes.

【0016】本菌株をストレプトマイセス・エスピー
Streptomyces sp.)TH1と命名し、ブダペスト条約
に基づいて平成5年9月1日付けで工業技術院生命工学
工業技術研究所にFERM BP-4399として寄託した。バチル
ス エスピー(Bacillus sp.)TH2およびTH3は土
壌から本発明者らが新たに分離した微生物である。以下
に両株の菌学的性質を示す。
This strain was named Streptomyces sp. TH1 and was designated as FERM BP-4399 at the Institute of Biotechnology, Agency of Industrial Science and Technology on September 1, 1993, based on the Budapest Treaty. Deposited. Bacillus sp. TH2 and TH3 are microorganisms newly isolated by the present inventors from soil. The mycological properties of both strains are shown below.

【0017】細胞の大きさが、TH2は1. 5〜1. 8
×3〜4μm、TH3は1. 2〜1. 5×3. 5〜4μ
m、DNA の塩基組成(G+Cmol%)がTH2は36. 4
6%、TH3は37. 74%である以外は2菌株ともに
以下の性質を有している。 1.形態的性質 TH2およびTH3の形態的性質を第4表に示す。
The cell size is TH2-1.5-1.8.
× 3 to 4 μm, TH3 is 1.2 to 1.5 × 3.5 to 4 μm
m, the base composition of DNA (G + Cmol%) is TH2 36.4
Both strains have the following properties except that 6% and TH3 are 37.74%. 1. Morphological properties The morphological properties of TH2 and TH3 are shown in Table 4.

【0018】[0018]

【表5】 [Table 5]

【0019】2.培養的性質 TH2およびTH3の培養的性質を第5表に示す。2. Cultural properties The culture properties of TH2 and TH3 are shown in Table 5.

【0020】[0020]

【表6】 [Table 6]

【0021】3.生理学的性質 TH2およびTH3の生理学的性質を第6−(1)表およ
び第6−(2)表に示す。
3. Physiological Properties The physiological properties of TH2 and TH3 are shown in Table 6- (1) and Table 6- (2).

【0022】[0022]

【表7】 [Table 7]

【0023】[0023]

【表8】 [Table 8]

【0024】4.その他の諸性質を第7表に、化学分類
学的性質を第8表に示す。
4. Other properties are shown in Table 7, and chemotaxonomic properties are shown in Table 8.

【0025】[0025]

【表9】 [Table 9]

【0026】[0026]

【表10】 [Table 10]

【0027】以上の菌学的性質を有する菌について、バ
ージェイのマニュアル(Bergey's Manual of Systemati
c Bacteriology, Vol. 2, 1986年)の記載と照合し
た。以上の結果から、2菌株はいずれも、バチルス(Ba
cillus)属に属する細菌と同定し、各々、バチルス・エ
スピー(Bacillus sp.)TH2、バチルス・エスピー
Bacillus sp.)TH3と命名し、それぞれブダペスト
条約に基づいて平成5年9月1日付けで工業技術院生命
工学工業技術研究所にFERM BP-4397およびFERMBP-4398
として寄託した。
Regarding the bacteria having the above-mentioned mycological properties, Bergey's Manual of Systemati
c Bacteriology, Vol. 2, 1986). From the above results, both of the two strains were Bacillus ( Ba
cillus) was identified as a bacterium belonging to the genus, respectively, Bacillus sp. (Bacillus sp.) TH2, Bacillus sp. (Bacillus sp.) TH3 was named, in 1993 September 1, dated on the basis of the Budapest Treaty, respectively FERM BP-4397 and FERM BP-4398 at the Institute of Biotechnology, Industrial Technology Institute
Deposited as.

【0028】これらの微生物を培養する培地は、微生物
が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類などを含有し、
L−プロリンを水酸化してシス−3−ヒドロキシ−L−
プロリンを生成する反応を触媒する活性を有する微生物
の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培
地のいずれでもよい。炭素源としては、それぞれの微生
物が資化し得るものであればよく、グルコース、フラク
トース、シュークロース、これらを含有する糖蜜、デン
プンあるいはデンプン加水分解物などの炭水化物、酢
酸、プロピオン酸などの有機酸、エタノール、プロパノ
ールなどのアルコール類が用いられる。
The medium for culturing these microorganisms contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the microorganisms,
L-proline is hydroxylated to give cis-3-hydroxy-L-
Either a natural medium or a synthetic medium may be used as long as it is a medium capable of efficiently culturing a microorganism having an activity of catalyzing a reaction for producing proline. The carbon source may be one that can be assimilated by each microorganism, glucose, fructose, sucrose, molasses containing these, carbohydrates such as starch or starch hydrolysates, acetic acid, organic acids such as propionic acid, Alcohols such as ethanol and propanol are used.

【0029】窒素源としては、アンモニア、塩化アンモ
ニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、りん酸
アンモニウムなどの各種無機酸や有機酸のアンモニウム
塩、その他含窒素化合物、ならびに、ペプトン、肉エキ
ス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水
分解物、大豆粕および大豆粕加水分解物、各種発酵菌体
およびその消化物などが用いられる。
As the nitrogen source, various inorganic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, ammonium phosphate, ammonium salts of organic acids, other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, yeast extract, corn steep, etc. Liquor, casein hydrolyzate, soybean meal and soybean meal hydrolyzate, various fermented cells and digested products thereof are used.

【0030】無機物としては、りん酸第一カリウム、り
ん酸第二カリウム、りん酸マグネシウム、硫酸マグネシ
ウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫
酸銅、炭酸カルシウムなどが用いられる。培養は、振盪
培養または深部通気攪拌培養などの好気的条件下で行
う。培養温度は15〜37℃がよく、培養時間は、通常
16〜96時間である。培養中pHは、5. 0〜9. 0
に保持する。pHの調整は、無機あるいは有機の酸、ア
ルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム、アンモニアなどを
用いて行う。
As the inorganic substance, potassium dihydrogenphosphate, dipotassium hydrogenphosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium carbonate and the like are used. The culture is performed under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stirring culture. The culturing temperature is preferably 15 to 37 ° C., and the culturing time is usually 16 to 96 hours. PH during culture is 5.0 to 9.0
Hold on. The pH is adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia or the like.

【0031】これら酵素源の反応液中における酵素活性
量は用いる基質の量などにより決定されるが、1.0〜
10,000,000U/l、好ましくは1,000〜
2,000,000U/lである。微生物の菌体および
菌体処理物を用いる場合、その濃度は、通常は湿菌体で
1〜300g/lである。酵素活性は、下記測定条件
下、1分間に1nmolのシス−3−ヒドロキシ−L−プロ
リンを生成する活性を1単位(U)として表示する。5
mM L−プロリン、5mM 2−ケトグルタル酸、1
mM 硫酸第一鉄および5mM L−アスコルビン酸を
含有する100mMのTES緩衝液(pH7. 0)に酵
素標品を添加して合計100μlとし、35℃、10分
間反応する。反応液を100℃、2分間加熱して反応を
停止した後に、反応液中に生成したシス−3−ヒドロキ
シ−L−プロリンを高速液体クロマトグラフィーを用い
て定量する。
The amount of enzyme activity in the reaction solution of these enzyme sources is determined by the amount of the substrate used, etc.
10,000,000 U / l, preferably 1,000-
It is 2,000,000 U / l. When using the microbial cells and the treated product of the microbial cells, the concentration is usually 1 to 300 g / l for wet microbial cells. The enzyme activity is expressed as 1 unit (U) which is an activity of producing 1 nmol of cis-3-hydroxy-L-proline in 1 minute under the following measurement conditions. 5
mM L-proline, 5 mM 2-ketoglutarate, 1
The enzyme preparation is added to 100 mM TES buffer solution (pH 7.0) containing mM ferrous sulfate and 5 mM L-ascorbic acid to make 100 μl in total and reacted at 35 ° C. for 10 minutes. After the reaction solution is heated at 100 ° C. for 2 minutes to stop the reaction, the cis-3-hydroxy-L-proline produced in the reaction solution is quantified using high performance liquid chromatography.

【0032】定量にはシス−3−ヒドロキシ−L−プロ
リンを定量できる方法であればどのような方法を用いて
もよいが、例えば通常高速液体クロマトグラフィーを用
いたポストカラム誘導体化法あるいは反応液中の目的化
合物を予めNBDクロライド(7−クロロ−4−ニトロ
ベンゾ−2−オキサ−1,3−ジアゾル)を用い、NB
D誘導体化しておき、これを高速液体クロマトグラフィ
ーを用いた逆相クロマトグラフィーにかけてNBD誘導
体化物を分離後、その蛍光(励起波長 503nm、蛍
光波長 541nm)を用いて定量する方法(プレカラ
ム誘導体化法)などがあげられる。なおプレカラム誘導
体化法による検出は、ウィリアム J リンドブラッド
およびロバート F ディーゲルマンらの方法〔アナリ
ティカル バイオケミストリー(Analytical Biochemis
try )、138、390、(1984)〕にしたがって
行う。L−プロリンからシス−3−ヒドロキシ−L−プ
ロリンへの水酸化反応に用いるL−プロリンの濃度は、
1mM〜2Mである。
Any method can be used for the quantification as long as it can quantify cis-3-hydroxy-L-proline. For example, a post-column derivatization method or reaction solution usually using high performance liquid chromatography is usually used. The target compound in the mixture was previously prepared by using NBD chloride (7-chloro-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diasol) to give NB
A method in which D-derivatization is carried out, and this is subjected to reverse-phase chromatography using high performance liquid chromatography to separate the NBD-derivatized product and then quantified using its fluorescence (excitation wavelength 503 nm, fluorescence wavelength 541 nm) (pre-column derivatization method) And so on. The detection by the precolumn derivatization method is carried out by the method of William J. Lind Blood and Robert F. Diegelman [Analytical Biochemis.
try), 138 , 390, (1984)]. The concentration of L-proline used for the hydroxylation reaction of L-proline to cis-3-hydroxy-L-proline is
It is 1 mM-2M.

【0033】反応には二価鉄イオンが必要とされ、通常
1〜100mMが用いられる。二価鉄イオンとしては、
二価鉄を含み反応を阻害しないものであれば、どのよう
なものでも用いることができる。たとえば硫酸第一鉄な
どの硫化物、塩化第一鉄などの塩化物、炭酸第一鉄など
のほか、クエン酸塩、乳酸塩、フマル酸塩などのような
有機酸塩などをあげることができる。
Divalent iron ions are required for the reaction, and usually 1 to 100 mM is used. As divalent iron ions,
Any material can be used as long as it contains divalent iron and does not inhibit the reaction. Examples thereof include sulfides such as ferrous sulfate, chlorides such as ferrous chloride, ferrous carbonate, and organic acid salts such as citrate, lactate, and fumarate. .

【0034】また反応には、2−ケトグルタル酸が必要
とされるが、反応液に2−ケトグルタル酸を添加しても
よいし、あるいは用いる菌体および菌体処理物の有する
代謝活性によって2−ケトグルタル酸に転換し得る化合
物を用いてもよい。このような化合物としては、グルコ
ースのような糖質、グルタミン酸、コハク酸などがあげ
られる。これらの化合物は単独で用いてもよいし、ある
いは複数を併用してもよい。
Although 2-ketoglutaric acid is required for the reaction, 2-ketoglutaric acid may be added to the reaction solution, or 2-ketoglutaric acid may be added depending on the metabolic activity of the cells to be used and the processed product of the cells. A compound that can be converted to ketoglutaric acid may be used. Examples of such compounds include sugars such as glucose, glutamic acid, succinic acid and the like. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

【0035】水性媒体としては、水、りん酸塩、炭酸
塩、酢酸塩、ほう酸塩、クエン酸塩、トリスなどの緩衝
液、およびメタノール、エタノールなどのアルコール
類、酢酸エチルなどのエステル類、アセトンなどのケト
ン類、アセトアミドなどのアミド類などの有機溶媒を含
有した水溶液があげられる。反応はL−プロリンを水酸
化してシス−3−ヒドロキシ−L−プロリンを生成する
反応を触媒する活性を有している前記微生物の培養物中
でおこなってもよいし、該培養物から分離した菌体ある
いは該菌体の処理物あるいは精製酵素や粗酵素を用いて
水性媒体中でおこなってもよい。
The aqueous medium includes water, phosphates, carbonates, acetates, borates, citrates, buffers such as Tris, alcohols such as methanol and ethanol, esters such as ethyl acetate, and acetone. An aqueous solution containing an organic solvent such as ketones and amides such as acetamide. The reaction may be carried out in a culture of the above-mentioned microorganism having an activity of catalyzing the reaction of hydroxylating L-proline to produce cis-3-hydroxy-L-proline, or separated from the culture. It may be carried out in an aqueous medium using the microbial cells or a treated product of the microbial cells or a purified enzyme or a crude enzyme.

【0036】菌体処理物としては、菌体の乾燥物、凍結
乾燥物、界面活性剤および/または有機溶剤処理物、酵
素処理物、超音波処理物、機械的摩砕処理物、溶媒処理
物、菌体の蛋白分画、菌体および菌体処理物の固定化物
などがあげられる。また、該菌体より抽出した水酸化酵
素活性を有する酵素、それらの酵素の精製標品、固定化
物なども用いられる。反応は、通常、温度15〜50
℃、pH6. 0〜9. 0で1〜96時間行う。必要に応
じて、菌体処理あるいは反応時に界面活性剤や有機溶剤
を添加する。界面活性剤としては、ポリオキシエチレン
・ステアリルアミン(たとえば、ナイミーンS−21
5、日本油脂社製など)、セチルトリメチルアンモニウ
ム・ブロマイド、カチオンFB、カチオンF2−40E
などのカチオン性界面活性剤、ナトリウムオレイルアミ
ド硫酸、ニューレックスTAB、ラビゾール80などの
アニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンソルビタン
・モノステアレート(たとえば、ノニオンST221)
などの両性界面活性剤、その他三級アミンPB、ヘキサ
デシルジメチルアミンなどがあげられ、反応を促進する
ものであればいずれでも使用できる。これらは通常0.
1〜50mg/ml 、好ましくは1〜20mg/ml の濃度で用
いられる。
As the treated cells, dried cells, freeze-dried products, surfactant and / or organic solvent treated products, enzyme treated products, ultrasonic treated products, mechanically ground treated products, solvent treated products , Protein fractions of bacterial cells, immobilized products of bacterial cells and treated cells, and the like. Further, enzymes having hydroxylase activity extracted from the cells, purified preparations of these enzymes, immobilized products and the like are also used. The reaction is usually at a temperature of 15-50.
C., pH 6.0 to 9.0 for 1 to 96 hours. If necessary, a surfactant or an organic solvent is added during the cell treatment or reaction. As the surfactant, polyoxyethylene stearylamine (for example, Nimein S-21
5, manufactured by NOF CORPORATION, etc., cetyltrimethylammonium bromide, cation FB, cation F2-40E
Cationic surfactants such as, sodium oleyl amide sulfate, Nurex TAB, anionic surfactants such as Ravisol 80, polyoxyethylene sorbitan monostearate (for example, nonion ST221)
And amphoteric surfactants such as PB, hexadecyldimethylamine, and the like, and any one that accelerates the reaction can be used. These are usually 0.
It is used at a concentration of 1 to 50 mg / ml, preferably 1 to 20 mg / ml.

【0037】有機溶剤としては、トルエン、キシレン、
脂肪族アルコール、ベンゼン、酢酸エチルなどが用いら
れる。通常0.1〜50μl/ml、好ましくは1〜20μ
l/mlの濃度で用いられる。培養物中または水性媒体中か
らシス−3−ヒドロキシ−L−プロリンを回収する方法
としては、イオン交換樹脂などを用いるカラムクロマト
グラフィーあるいは晶出法など、通常の分離方法が用い
られる。回収されたシス−3−ヒドロキシ−L−プロリ
ンは13C−NMRスペクトル、1H−NMRスペクトル、
マススペクトル、比旋光度などの通常の分析手段によっ
てその構造を確認することができる。
As the organic solvent, toluene, xylene,
Aliphatic alcohol, benzene, ethyl acetate, etc. are used. Usually 0.1 to 50 μl / ml, preferably 1 to 20 μ
Used at a concentration of l / ml. As a method for recovering cis-3-hydroxy-L-proline from a culture or an aqueous medium, a usual separation method such as column chromatography using an ion exchange resin or a crystallization method is used. The recovered cis-3-hydroxy-L-proline had 13 C-NMR spectrum, 1 H-NMR spectrum,
The structure can be confirmed by usual analytical means such as mass spectrum and specific rotation.

【0038】次に本発明のL−プロリン3位水酸化酵素
の取得方法を説明する。該酵素はL−プロリン3位水酸
化酵素を生産する能力を有する微生物を培養し、培養物
中にL−プロリン3位水酸化酵素を生成蓄積させ、該培
養物からL−プロリン3位水酸化酵素を採取することに
より得られる。L−プロリン3位水酸化酵素を生産する
能力を有する微生物であれば、野生株でも、その継代培
養物でも、突然変異体、誘導体などいずれの微生物も用
いることができる。好適な例としては、ストレプトマイ
セス(Streptomyces)属あるいはバチルス(Bacillus
属に属し、かつL−プロリン3位水酸化酵素を生産する
能力を有する微生物があげられる。具体的には前述した
ストレプトマイセス カヌス(Streptomyces canus)AT
CC 12647およびATCC 12646、ストレプトマイセエスピー
Streptomyces sp.)TH1、バチルス エスピー(Ba
cillus sp.)TH2およびTH3、あるいはこれらの菌
株の継代培養物、突然変異体もしくは誘導体などがあげ
られる。
Next, a method for obtaining the L-proline 3-position hydroxylase of the present invention will be described. The enzyme cultivates a microorganism having an ability to produce L-proline 3-hydroxylase, and causes L-proline 3-hydroxylase to be produced and accumulated in the culture. Obtained by collecting the enzyme. As long as it is a microorganism capable of producing L-proline 3-position hydroxylase, any microorganism such as a wild strain, a subculture thereof, a mutant or a derivative can be used. Suitable examples include Streptomyces (Streptomyces) genus or Bacillus (Bacillus)
Microorganisms belonging to the genus and having the ability to produce L-proline 3-hydroxylase are mentioned. Streptomyces Kanusu that specifically described above (Streptomyces c anus) AT
CC 12647 and ATCC 12646, Streptomyces sp cell (Streptomyces sp.) TH1, Bacillus sp. (Ba
Cillus sp.) TH2 and TH3, or subcultures, mutants or derivatives of these strains.

【0039】このような微生物を培養する培地は、微生
物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類などを含有
し、L−プロリン3位水酸化酵素を生成する能力を有す
る微生物の培養を効率的に行える培地であれば天然培
地、合成培地のいずれでもよい。炭素源としては、それ
ぞれの微生物が資化し得るものであればよく、グルコー
ス、フラクトース、シュークロース、これらを含有する
糖蜜、デンプンあるいはデンプン加水分解物などの炭水
化物、酢酸、プロピオン酸などの有機酸、エタノール、
プロパノールなどのアルコール類が用いられる。
The medium for culturing such a microorganism contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts and the like that can be assimilated by the microorganism, and efficiently cultivates the microorganism having the ability to produce L-proline 3-position hydroxylase. Either a natural medium or a synthetic medium may be used as long as it can be carried out in a desired manner. The carbon source may be one that can be assimilated by each microorganism, glucose, fructose, sucrose, molasses containing these, carbohydrates such as starch or starch hydrolysates, acetic acid, organic acids such as propionic acid, ethanol,
Alcohols such as propanol are used.

【0040】窒素源としては、アンモニア、塩化アンモ
ニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、りん酸
アンモニウムなどの各種無機酸や有機酸のアンモニウム
塩、その他含窒素化合物、ならびに、ペプトン、肉エキ
ス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水
分解物、大豆粕および大豆粕加水分解物、各種発酵菌体
およびその消化物などが用いられる。
As the nitrogen source, various inorganic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate and ammonium phosphate, ammonium salts of organic acids, other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, yeast extract, corn steep, etc. Liquor, casein hydrolyzate, soybean meal and soybean meal hydrolyzate, various fermented cells and digested products thereof are used.

【0041】無機物としては、りん酸第一カリウム、り
ん酸第二カリウム、りん酸マグネシウム、硫酸マグネシ
ウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫
酸銅、炭酸カルシウムなどが用いられる。培養は、振盪
培養または深部通気攪拌培養などの好気的条件下で行
う。培養温度は15〜37℃がよく、培養時間は、通常
16〜96時間である。
As the inorganic substance, potassium dihydrogenphosphate, dipotassium hydrogenphosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium carbonate and the like are used. The culture is performed under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stirring culture. The culturing temperature is preferably 15 to 37 ° C., and the culturing time is usually 16 to 96 hours.

【0042】培養中pHは、5. 0〜9. 0に保持す
る。pHの調整は、無機あるいは有機の酸、アルカリ溶
液、尿素、炭酸カルシウム、アンモニアなどを用いて行
う。培養の際、必要に応じてL−プロリンを添加しても
よい。
During the culture, the pH is maintained at 5.0 to 9.0. The pH is adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia or the like. During the culture, L-proline may be added if necessary.

【0043】培養液から酵素を単離精製するには、通常
の酵素の単離、精製法を用いればよい。例えば、培養液
を遠心分離して集菌した後に、超音波破砕やフレンチプ
レス、マントンガウリン、ダイノミルなどによる機械的
破砕により無細胞抽出液を得る。遠沈後の上清を、硫安
などによる塩析、DEAE(ジエチルアミノエチル)−セフ
ァロースなどの陰イオン交換クロマトグラフィー、ブチ
ルセルロース、フェニルセルロースなどの疎水性クロマ
トグラフィー、分子篩を用いたゲル濾過法、等電点電気
泳動などの電気泳動法などを行い、精製酵素標品を得
る。得られた酵素標品の理化学的特徴は、通常の酵素学
的手法により特定できる。
In order to isolate and purify the enzyme from the culture broth, conventional enzyme isolation and purification methods may be used. For example, a cell-free extract is obtained by centrifuging the culture solution to collect the cells, and then ultrasonically crushing or mechanically crushing using French press, Mantongaurin, Dynomill or the like. The supernatant after centrifugation is salted out with ammonium sulfate, anion exchange chromatography such as DEAE (diethylaminoethyl) -sepharose, hydrophobic chromatography such as butyl cellulose and phenyl cellulose, gel filtration using a molecular sieve, etc. The purified enzyme preparation is obtained by performing an electrophoresis method such as electric focusing. The physicochemical characteristics of the obtained enzyme preparation can be specified by a usual enzymatic method.

【0044】このようにして得られたL−プロリン3位
水酸化酵素は、下記(1)〜(11)の理化学的性質を
有する。 (1) 作用および基質特異性 2−ケトグルタル酸および2価鉄イオンの存在下、遊離
のL−プロリンに作用して、シス−3−ヒドロキシ−L
−プロリンを生成する。 (2) 至適pH 30℃、20分間の反応において、pH6. 5〜7. 5
に至適pHを有する。 (3) pH安定性 4℃、23時間の処理で、pH6. 5〜8. 0の範囲で
安定に保たれる。 (4) 至適温度 pH7. 0、15分間の反応において、35〜40℃に
至適温度を有する。 (5) 温度安定性 pH7. 5、50℃、30分間の処理で失活する。 (6) 阻害剤 Zn++、Cu++、Co++およびBa++の金属イオンおよびEDT
Aにより阻害を受ける。 (7) 活性化 活性化には補酵素を必要としない。反応液へのL−アス
コルビン酸の添加は、反応を促進する。 (8) Km値 100mMのTES緩衝液(pH7. 0)中に5mM
L−アスコルビン酸、1mM硫酸第一鉄および酵素標品
を含有する反応液中で測定したL−プロリンに対するK
m値は0. 49mMであり、2−ケトグルタル酸に対す
るKm値は0.11mMである。 (9) 等電点 ファストシステム(Phast system;ファルマシア社製)
で測定した等電点が、4. 3である。 (10)分子量 ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミド電気泳動
法による測定で、35,000±5,000である。 (11)N末端アミノ酸配列 配列番号1で表されるN末端アミノ酸を有する。
The L-proline 3-position hydroxylase thus obtained has the following physicochemical properties (1) to (11). (1) Action and substrate specificity It acts on free L-proline in the presence of 2-ketoglutarate and divalent iron ion to give cis-3-hydroxy-L.
-Produces proline. (2) Optimum pH 30 ° C., 20 minutes reaction, pH 6.5-7.5
It has an optimum pH. (3) pH stability It is kept stable in the pH range of 6.5 to 8.0 by treatment at 4 ° C for 23 hours. (4) Optimum temperature It has an optimum temperature of 35 to 40 ° C in a reaction at pH 7.0 for 15 minutes. (5) Temperature stability It is inactivated by treatment at pH 7.5 at 50 ° C for 30 minutes. (6) Inhibitors Zn ++ , Cu ++ , Co ++ and Ba ++ metal ions and EDT
Inhibited by A. (7) Activation No coenzyme is required for activation. The addition of L-ascorbic acid to the reaction solution accelerates the reaction. (8) 5 mM in TES buffer (pH 7.0) with Km value of 100 mM
K for L-proline measured in a reaction solution containing L-ascorbic acid, 1 mM ferrous sulfate and enzyme preparation
The m value is 0.49 mM and the Km value for 2-ketoglutaric acid is 0.11 mM. (9) Isoelectric point fast system (Phast system; made by Pharmacia)
The isoelectric point measured in 4.3 is 4.3. (10) Molecular weight: 35,000 ± 5,000 as measured by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. (11) N-terminal amino acid sequence It has an N-terminal amino acid represented by SEQ ID NO: 1.

【0045】以下に本発明の実施例を示す。Examples of the present invention will be shown below.

【0046】[0046]

【実施例】【Example】

【0047】実施例1.シス−3−ヒドロキシ−L−プ
ロリンの生成 SR3培地〔グルコース 1. 0%、可溶性澱粉 1.
0%、酵母エキス 0. 5%、トリプトン 0. 5%、
肉エキス 0. 3%およびりん酸マグネシウム0. 05
%を含み、6N NaOHでpH7. 2に調整した培地〕を試
験管(径25mm × 200mm)に10mlずつ分
注し、120℃、20分間殺菌した。この培地に、HT
寒天平板培地〔可溶性澱粉 1%、NZアミン 0. 2
%、酵母エキス 0. 1%、肉エキス 0. 1%および
寒天 1. 5%を含み、6N NaOHでpH7. 2に調整
後、120℃、20分間殺菌した培地〕に生育したスト
レプトマイセス エスピー(Streptomyces sp.)TH1
を一白金耳植菌し、28℃、2日間振盪培養し、種培養
液として用いた。本種培養液を更に2リッター三角フラ
スコに分注、120℃、20分間殺菌した200mlの
SR3培地に植菌し、28℃、2日間振盪培養をした。
この培養液を、5リッタージャーファーメンターに分注
した2リッターのDf3培地〔可溶性澱粉 5%、コー
ンスティープリカー 3. 0%、りん酸一カリウム
0. 05%、硫酸マグネシウム7水塩0. 05%および
炭酸カルシウム 0. 5%を含み、6N NaOHでpH7.
0に調整した培地〕に無菌的に接種し、700rpm、
1vvm、の条件で28℃、2日間培養した。培養中の
pHは無調整で行った。得られた培養液を15,000
×g、10分間、4℃で遠心分離し、湿菌体を培養液1
リッター当たり75g得た。湿菌体は4℃で生理食塩水
で洗浄し、遠心後使用時まで−80℃で凍結保存した。
Example 1. Production of cis-3-hydroxy-L-proline SR3 medium [glucose 1.0%, soluble starch 1.
0%, yeast extract 0.5%, tryptone 0.5%,
Meat extract 0.3% and magnesium phosphate 0.05
% Of which was adjusted to pH 7.2 with 6N NaOH] was dispensed into test tubes (diameter 25 mm x 200 mm) in 10 ml aliquots and sterilized at 120 ° C for 20 minutes. Add HT to this medium
Agar plate medium [soluble starch 1%, NZ amine 0.2
%, Yeast extract 0.1%, meat extract 0.1% and agar 1.5%, and cultivated in a medium sterilized at 120 ° C for 20 minutes after adjusting the pH to 7.2 with 6N NaOH]. ( Streptomyces sp.) TH1
Was inoculated with 1 platinum loop, shake-cultured at 28 ° C. for 2 days, and used as a seed culture. The seed culture was further dispensed into a 2-liter Erlenmeyer flask, inoculated into 200 ml of SR3 medium sterilized at 120 ° C. for 20 minutes, and shake-cultured at 28 ° C. for 2 days.
This culture solution was dispensed into a 5-liter jar fermenter, and a 2-liter Df3 medium [soluble starch 5%, corn steep liquor 3.0%, monopotassium phosphate was used.
It contains 0.05%, magnesium sulfate heptahydrate 0.05% and calcium carbonate 0.5%, pH 7 with 6N NaOH.
Aseptically inoculated into the medium adjusted to 0], 700 rpm,
The cells were cultured at 28 ° C for 2 days under the condition of 1 vvm. The pH during culture was adjusted. 15,000 of the obtained culture solution
× g, centrifuge at 4 ° C for 10 minutes to remove wet cells and culture medium 1
Obtained 75 g per liter. The wet cells were washed with physiological saline at 4 ° C, centrifuged, and stored frozen at -80 ° C until use.

【0048】得られた湿菌体1. 0gを、10mlの反
応液(a) 〔5mM L−プロリン、5mM α−ケトグ
ルタル酸、5mM L−アスコルビン酸および1mM
硫酸第一鉄を含有する100mM TES緩衝液(pH
7. 5)にナイミーン溶液(ナイミーンS−215(日
本油脂株式会社製)4gをキシレン10mlに溶解)を
1. 4%(v/v)添加〕に懸濁し、30℃、5時間反
応を行った。
1.0 g of the obtained wet cells was added to 10 ml of the reaction solution (a) [5 mM L-proline, 5 mM α-ketoglutarate, 5 mM L-ascorbic acid and 1 mM.
100 mM TES buffer containing ferrous sulfate (pH
In 1.5), a nymein solution (4 g of nymein S-215 (manufactured by NOF CORPORATION) dissolved in 10 ml of xylene) was added at 1.4% (v / v)] and reacted at 30 ° C. for 5 hours. It was

【0049】反応後、菌体反応液より菌体を遠心除去
し、上清中に生成したシス−3−ヒドロキシ−L−プロ
リンについて分析を行った。分析は、高速液体クロマト
グラフィーでポストカラム誘導体化法を用いて、以下の
条件で分析した。検出は、目的化合物をカラム溶出後、
ライン上でNBD誘導体化し、NBD誘導体化物の蛍光
を用いて行った。高速液体クロマトグラフィー分析条件 [1]装置: 島津製作所製高速液体クロマトグラフィー クロマトパック CR6A システムコントローラー SCL-6B オートインジェクター SIL-6B 送液ポンプ LC-6A カラムオーブン CTO-6A 化学反応槽 CRB-6A 蛍光検出器 RF-550A [2]使用カラム:SUMCHIRAL OA5000(株式会社住化分
析センター製)(径4.5mm × 250mm) [3]分析条件: 1)移動相 :1mM 硫酸銅水溶液 2)同上流速 :1.0 ml/分 3)カラム温度 :38℃ 4)緩衝液 :0.3M 硼酸緩衝液(pH9.6) 25mM EDTA 5)同上流速 :0.2 ml/分 6)NBDクロライド溶液:0.5g/l メタノール溶液 7)同上流速 :0.5 ml/分 8)反応温度 :60℃ 9)反応時間 :約3分 10)検出波長 :励起波長 503nm 蛍光波長 541nm 11)試料 :10μl その結果、反応液中に910μM(119mg/l)の
シス−3−ヒドロキシ−L−プロリンが生成していた。
After the reaction, the bacterial cells were removed by centrifugation from the bacterial cell reaction solution, and the cis-3-hydroxy-L-proline produced in the supernatant was analyzed. The analysis was performed by high performance liquid chromatography using a post-column derivatization method under the following conditions. For detection, elute the target compound on the column,
On-line NBD derivatization was performed using fluorescence of NBD derivatized products. High Performance Liquid Chromatography Analysis Conditions [1] Equipment: Shimadzu High Performance Liquid Chromatography Chromatopack CR6A System Controller SCL-6B Auto Injector SIL-6B Liquid Pump LC-6A Column Oven CTO-6A Chemical Reaction Tank CRB-6A Fluorescence Detection Vessel RF-550A [2] Column used: SUMCHIRAL OA5000 (Sumitomo Chemical Analysis Center Co., Ltd.) (diameter 4.5 mm × 250 mm) [3] Analysis conditions: 1) Mobile phase: 1 mM copper sulfate aqueous solution 2) Same as above Flow rate: 1.0 ml / Min 3) Column temperature: 38 ° C 4) Buffer: 0.3M Borate buffer (pH 9.6) 25mM EDTA 5) Same as above Flow rate: 0.2 ml / min 6) NBD chloride solution: 0.5g / l Methanol solution 7) Same as above Flow rate: 0.5 ml / min 8) Reaction temperature: 60 ° C. 9) Reaction time: Approximately 3 minutes 10) Detection wavelength: Excitation wavelength 503 nm Fluorescence wavelength 541 nm 11) Sample: 10 μl As a result, reaction solution Cis-3-hydroxy -L- proline 910μM (119mg / l) was produced in.

【0050】実施例2.シス−3−ヒドロキシ−L−プ
ロリンの精製 実施例1で得られた湿菌体100gを1リッターの反応
液(a) に懸濁し、2リッタービーカー中、攪拌しつつ、
30℃、5時間、反応を行った。反応後、菌体反応液よ
り菌体を遠心除去した上清中に生成したシス−3−ヒド
ロキシ−L−プロリンについて分析を行った。その結
果、反応液中に809μM(106mg/l)のシス−
3−ヒドロキシ−L−プロリンが生成していた。
Example 2. Purification of cis-3-hydroxy-L-proline 100 g of the wet microbial cell obtained in Example 1 was suspended in 1 liter of reaction solution (a) and stirred in a 2 liter beaker while stirring,
The reaction was carried out at 30 ° C. for 5 hours. After the reaction, cis-3-hydroxy-L-proline produced in the supernatant obtained by centrifuging the bacterial cells from the bacterial cell reaction solution was analyzed. As a result, 809 μM (106 mg / l) cis- was added in the reaction solution.
3-Hydroxy-L-proline had been produced.

【0051】反応液上清を、pHを4.5に調整した後
に、イオン交換樹脂ダイヤイオンSK1B(NH4
+ 型、三菱化成社製)200mlに通塔した。シス−3
−ヒドロキシ−L−プロリンを含む画分を減圧下濃縮
後、イオン交換樹脂ダイヤイオンPA412 (OH- 型、三菱
化成社製)20mlに通塔した。シス−3−ヒドロキシ
−L−プロリンを含む画分を減圧濃縮後、pHを9. 6
とした後に、10%容量のo−フタルアルデヒド溶液
(0. 075g/mlエタノール溶液)および2%容量
のβ−メルカプトエタノール溶液(10%v/v水溶
液)を加え、60℃、5分間保持し、侠雑一級アミノ酸
をo −フタルアルデヒド化した。セパビーズSP207
(三菱化成社製)10mlに通塔し、o −フタルアルデ
ヒド化した侠雑一級アミノ酸とシス−3−ヒドロキシ−
L−プロリンを分離した。シス−3−ヒドロキシ−L−
プロリンを含む画分を減圧濃縮後、再度イオン交換樹脂
ダイヤイオンPA412 (OH- 型、三菱化成社製)20ml
に通塔し、シス−3−ヒドロキシ−L−プロリンを含む
画分を得た。本画分を濃縮乾燥し、シス−3−ヒドロキ
シ−L−プロリンの白色結晶68mgを得た(収率63
%)。
After adjusting the pH of the reaction solution supernatant to 4.5, the ion exchange resin DIAION SK1B (NH 4
+ Type, manufactured by Mitsubishi Kasei Co.) 200 ml. Cis-3
The fraction containing -hydroxy-L-proline was concentrated under reduced pressure and then passed through 20 ml of ion exchange resin Diaion PA412 (OH - type, manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.). The fraction containing cis-3-hydroxy-L-proline was concentrated under reduced pressure and then the pH was adjusted to 9.6.
Then, a 10% volume o-phthalaldehyde solution (0.075 g / ml ethanol solution) and a 2% volume β-mercaptoethanol solution (10% v / v aqueous solution) were added, and the mixture was kept at 60 ° C for 5 minutes. , A miscellaneous primary amino acid was converted to o-phthalaldehyde. Sepa beads SP207
(Manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.), and passed through 10 ml of o-phthalaldehyde-modified primary amino acid and cis-3-hydroxy-
L-proline was isolated. Cis-3-hydroxy-L-
Fraction containing proline was concentrated under reduced pressure and then 20 ml of ion exchange resin Diaion PA412 (OH - type, manufactured by Mitsubishi Kasei)
After passing through the column, a fraction containing cis-3-hydroxy-L-proline was obtained. This fraction was concentrated and dried to obtain 68 mg of white crystals of cis-3-hydroxy-L-proline (yield 63.
%).

【0052】上記化合物の理化学的性質は以下のとおり
である。 比旋光度:[α]D 21=−93. 4°(c=0. 50
3、H2O ) FAB-マススペクトル:132(M+H)+ 13 C−NMRスペクトル(D2O 、125MHz)ppm :
33. 9、44. 5、68. 3、71. 6、171. 31 H−NMRスペクトル(D2O 、500MHz)ppm :
2. 18(1H)、2. 27(1H)、3. 52(1
H)、3. 62(1H)、4. 18(1H)、4. 77
(1H) 上記の比旋光度、マススペクトルによる測定分子量、1H
−NMRスペクトル、 13C−NMRスペクトルなどの分
析結果は、文献記載値〔ザ ジャーナル オブバイオロ
ジカル ケミストリー(J. Biol. Chem.)、241、1
300(1966)〕〔ジャーナル オブ アンチビオ
ティックス(J. Antibiotics)、45、824(199
2)〕および、文献記載の方法に従って合成した化学合
成シス−3−ヒドロキシ−L−プロリン〔リービッヒス
アナーレン デア ケミー(Liebigs Ann. Chem.)、
1881、(1979)〕〔テトラヘドロン(Tetrahed
ron )、42、2421、(1986)〕と一致した。
The physicochemical properties of the above compound are as follows:
Is. Specific rotation: [α]D twenty one= −93.4 ° (c = 0.50
3, H2O) FAB-Mass spectrum: 132 (M + H)+ 13 C-NMR spectrum (D2O 2, 125 MHz) ppm:
33.9, 44.5, 68.3, 71.6, 171.31 H-NMR spectrum (D2O, 500MHz) ppm:
2.18 (1H), 2.27 (1H), 3.52 (1
H), 3.62 (1H), 4.18 (1H), 4.77
(1H) Specific rotation of the above, molecular weight measured by mass spectrum,1H
-NMR spectrum, 13C-NMR spectrum etc.
The analysis results are shown in the literature [The Journal of Biolo
Zical Chemistry (J. Biol. Chem.),2411
300 (1966)] [Journal of Antibiotics
Tix (J. Antibiotics),45, 824 (199
2)] and a chemical compound synthesized according to the method described in the literature.
Adult cis-3-hydroxy-L-proline [Liebigs
  Annalen Der Chemie (Liebigs Ann. Chem.),
1881, (1979)] [Tetrahedron (Tetrahed
ron),42, 2421 (1986)].

【0053】実施例3.シス−3−ヒドロキシ−L−プ
ロリンの生成 ストレプトマイセス カヌス(Streptomyces canus)AT
CC 12647およびATCC 12646、バチルス エスピー(Baci
llus sp.)TH2およびTH3を用いてL−プロリンの
水酸化を行った。SR3培地〔グルコース 1. 0%、
可溶性澱粉 1. 0%、酵母エキス 0. 5%、トリプ
トン0. 5%、肉エキス 0. 3%およびりん酸マグネ
シウム0. 05%を含み、6N NaOHでpH7. 2に調整
した培地〕を試験管(径25mm × 200mm)に
10mlずつ分注し、120℃、20分間殺菌した。こ
の培地に、HT寒天平板培地に生育した各菌株を一白金
耳植菌し、28℃、1日間振盪培養し、種培養液として
用いた。
Example 3. Production of cis-3-hydroxy-L-proline Streptomyces canus AT
CC 12647 and ATCC 12646, Bacillus sp. (Baci
llus sp.) TH2 and TH3 were used to hydroxylate L-proline. SR3 medium [glucose 1.0%,
Soluble starch 1.0%, yeast extract 0.5%, tryptone 0.5%, meat extract 0.3% and magnesium phosphate 0.05%, and a medium adjusted to pH 7.2 with 6N NaOH] was tested. 10 ml each was dispensed into a tube (diameter 25 mm × 200 mm) and sterilized at 120 ° C. for 20 minutes. One platinum loop of each strain grown on the HT agar plate medium was inoculated into this medium, shake-cultured at 28 ° C. for 1 day, and used as a seed culture.

【0054】一方、Df4培地〔グリセロール 2. 5
%、グルコース 2. 5%、、ソイビーンミール 1.
5%、りん酸1カリウム 0. 05%、硫酸マグネシウ
ム7水塩 0. 05%、炭酸カルシウム 0. 5%を含
み、6N NaOHでpH7. 0に調整した培地〕を試験管
(径25mm × 200mm)に10mlずつ分注
し、120℃、20分間殺菌した。この培地に、種培養
液1mlを無菌的に接種し、28℃、1日間振盪培養し
た。得られた培養液2mlを、15,000×g、10
分間、4℃で遠心した。得られた菌体を80mM TE
S緩衝液(pH7.5)で洗浄後、遠心した。得られた
湿菌体を、1mlの反応液(a) に懸濁し、30℃、3時
間反応を行った。
On the other hand, Df4 medium [glycerol 2.5
%, Glucose 2.5%, soybean meal 1.
A test tube (diameter 25 mm × 200 mm) containing 5%, 1 potassium phosphate 0.05%, magnesium sulfate heptahydrate 0.05%, calcium carbonate 0.5% and adjusted to pH 7.0 with 6N NaOH. ) And 10 ml each, and sterilized at 120 ° C. for 20 minutes. 1 ml of the seed culture was aseptically inoculated into this medium, and the mixture was shake-cultured at 28 ° C. for 1 day. 2 ml of the obtained culture solution was added to 15,000 × g, 10
Centrifuge at 4 ° C for minutes. The obtained bacterial cells are treated with 80 mM TE
After washing with S buffer (pH 7.5), it was centrifuged. The obtained wet cells were suspended in 1 ml of the reaction solution (a) and reacted at 30 ° C. for 3 hours.

【0055】その結果反応液中に、各々、242μM、
202μM、318μM、141μMのシス−3−ヒド
ロキシ−L−プロリンが生成していた。
As a result, in the reaction solution, 242 μM,
202 μM, 318 μM and 141 μM cis-3-hydroxy-L-proline had been produced.

【0056】実施例4.シス−3−ヒドロキシ−L−プ
ロリンの生成 バチルス エスピー(Bacillus sp.)TH2およびTH
3を、Df4培地のかわりにL−プロリン1g/lを添
加したDf2培地〔可溶性澱粉 5%、乾燥酵母 1.
5%、りん酸1カリウム 0. 05%、硫酸マグネシウ
ム7水塩 0.05%、炭酸カルシウム 0. 5%を含
み、6N NaOHでpH7. 0に調整した培地〕を用いて、
実施例3と同様に、種培養1日、Df2培地で1日培養
を行った。その結果培養液上清中にTH2株で745μ
M(97. 6mg/l)、TH3株で327μM(4
2. 8mg/l)のシス−3−ヒドロキシ−L−プロリ
ンが生成していた。
Example 4. Formation of cis-3-hydroxy-L-proline Bacillus sp. TH2 and TH
3 was added to Df2 medium (soluble starch 5%, dry yeast 1.%, added with 1 g / l of L-proline instead of Df4 medium).
5%, 1 potassium phosphate 0.05%, magnesium sulfate heptahydrate 0.05%, calcium carbonate 0.5%, and a medium adjusted to pH 7.0 with 6N NaOH]
In the same manner as in Example 3, the seed culture was performed for 1 day and the Df2 medium was used for 1 day. As a result, TH2 strain was 745μ in the culture supernatant.
M (97.6 mg / l), TH3 strain with 327 μM (4
2.8 mg / l) of cis-3-hydroxy-L-proline had been produced.

【0057】実施例5 L−プロリン3位水酸化酵素の
単離精製 (1) 無細胞抽出液の調製 実施例で得た凍結菌体30gを溶解後、200mlの
緩衝液(A) 〔1mMジチオスレイトール(DTT)、
0.2mM EDTA 、0.1%(v/v)ツイーン20(Tw
een 20)および10%(v/v)グリセロールを含む2
0mMピペラジン緩衝液(6N HClでpHを5.3に
調整)〕に氷冷下懸濁した。懸濁液中の菌体を、氷冷下
超音波破砕し、4℃、30,000×g、30分間遠心
後、上清を得た。これ以降の操作は全て氷冷下ないしは
4℃で行った。 (2) カラムクロマトグラフィーによる単離および精製 (2)-1.酸処理 前記工程で得た上清のpHを6N塩酸で4.5に調整
後、生じた沈殿を15、000g、30分間遠心除去
し、上清を得た。
Example 5 Isolation and purification of L-proline 3-hydroxylase (1) Preparation of cell-free extract After dissolving 30 g of the frozen cells obtained in Example 1 , 200 ml of buffer solution (A) [1 mM Dithiothreitol (DTT),
0.2 mM EDTA, 0.1% (v / v) Tween 20 (Tw
een 20) and 10% (v / v) glycerol 2
The suspension was suspended in 0 mM piperazine buffer (pH was adjusted to 5.3 with 6N HCl) under ice cooling. The bacterial cells in the suspension were ultrasonically disrupted under ice cooling and centrifuged at 4 ° C., 30,000 × g for 30 minutes to obtain a supernatant. All subsequent operations were performed under ice cooling or at 4 ° C. (2) Isolation and purification by column chromatography (2) -1. Acid treatment After adjusting the pH of the supernatant obtained in the above step to 4.5 with 6N hydrochloric acid, the resulting precipitate was centrifuged at 15,000 g for 30 minutes. It was removed and the supernatant was obtained.

【0058】(2)-2.リソースQカラムクロマトグラフィ
ー(I) 前記工程で得た上清を、緩衝液(A) で平衡化したファル
マシア社製のリソースQカラム(RESOURCETM Q, 6ml )
に通塔した。緩衝液(A) で洗浄後、該酵素を含む画分を
緩衝液(A) 中に作成した0から0. 3M間での食塩の直
線濃度勾配を用いて溶出した。
(2) -2. Resource Q column chromatography (I) The supernatant obtained in the above step was equilibrated with the buffer solution (A), and a Resource Q column manufactured by Pharmacia (RESOURCE Q, 6 ml) was used.
Passed through. After washing with buffer (A), the fraction containing the enzyme was eluted with a linear concentration gradient of sodium chloride between 0 and 0.3 M prepared in buffer (A).

【0059】(2)-3.リソースQカラムクロマトグラフィ
ー(II) 前記工程で得た活性画分を、緩衝液(B) 〔1mM DT
T、0. 2mM EDTAおよび10%(v/v)グリセロ
ールを含む20mM TES緩衝液(pHを7. 5に調
整)〕で3倍に希釈後、緩衝液(B) で平衡化したファル
マシア社製のリソースQカラム(RESOURCETM Q, 1ml )
に通塔した。緩衝液(B) で洗浄後、該酵素を含む画分を
緩衝液(B) 中に作成した0から0. 3M間での食塩の直
線濃度勾配を用いて溶出した。
(2) -3. Resource Q column chromatography (II) The active fraction obtained in the above step was added to the buffer solution (B) [1 mM DT
T, 0.2 mM EDTA and 10% (v / v) glycerol in 20 mM TES buffer (pH adjusted to 7.5)] and then diluted 3-fold, and equilibrated with buffer (B) manufactured by Pharmacia Resource Q column (RESOURCE TM Q, 1ml)
Passed through. After washing with buffer (B), the fraction containing the enzyme was eluted using a linear concentration gradient of sodium chloride between 0 and 0.3 M prepared in buffer (B).

【0060】(2)-4.フェニルセファロースクロマトグラ
フィー 前記工程で得た活性画分に、食塩を2Mになるように添
加溶解し、2M食塩を含む緩衝液(B) で平衡化したフェ
ニルセファロースカラム(Phenyl Sepharose HP HiLoa
d, 1ml )に通塔した。2M食塩を含む緩衝液(B) で洗
浄後、該酵素を含む画分を、0. 1%(v/v)ツイー
ン20(Tween 20)を含む緩衝液(B) を用いて溶出し
た。
(2) -4. Phenyl Sepharose Chromatography A phenyl sepharose column equilibrated with a buffer solution (B) containing 2M sodium chloride was prepared by adding and dissolving 2M sodium chloride to the active fraction obtained in the above step. (Phenyl Sepharose HP HiLoa
d, 1 ml). After washing with a buffer solution (B) containing 2M sodium chloride, a fraction containing the enzyme was eluted with a buffer solution (B) containing 0.1% (v / v) Tween 20.

【0061】(2)-5.リソースQカラムクロマトグラフィ
ー(III) 前記工程で得た活性画分を緩衝液(A) で平衡化したファ
ルマシア社製PD−10カラムを用いて脱塩後、緩衝液
(A) で平衡化したファルマシア社製のリソースQカラム
(RESOURCETM Q, 1ml )に通塔した。緩衝液(A) で洗浄
後、該酵素を含む画分を緩衝液(A) 中に作成した0から
0. 3M間での食塩の直線濃度勾配を用いて溶出した。
(2) -5. Resource Q Column Chromatography (III) The active fraction obtained in the above step was desalted using a Pharmacia PD-10 column equilibrated with the buffer solution (A), and then buffered. liquid
It was passed through a Resource Q column (RESOURCE Q, 1 ml) manufactured by Pharmacia Co., which was equilibrated with (A). After washing with buffer (A), the fraction containing the enzyme was eluted with a linear concentration gradient of sodium chloride between 0 and 0.3 M prepared in buffer (A).

【0062】(2)-6.リソースQカラムクロマトグラフィ
ー(IV) 前記工程で得た活性画分を、0. 1%(v/v)ツイー
ン20(Tween 20)を含む緩衝液(B) で3倍に希釈後、
緩衝液(B) で平衡化したファルマシア社製のリソースQ
カラム(RESOURCETM Q, 1ml )に通塔した。緩衝液(B)
で洗浄後、該酵素を含む画分を緩衝液(B) 中に作成した
0から0. 3M間での食塩の直線濃度勾配を用いて溶出
した。L−プロリン3位水酸化酵素の単離および精製の
概要を第9表にまとめた。
(2) -6. Resource Q Column Chromatography (IV) The active fraction obtained in the above step was treated with a buffer solution (B) containing 0.1% (v / v) Tween 20. After diluting 3 times,
Pharmacia resource Q equilibrated with buffer (B)
It was passed through a column (RESOURCE Q, 1 ml). Buffer solution (B)
After washing with, the fraction containing the enzyme was eluted using a linear concentration gradient of sodium chloride in the buffer solution (B) between 0 and 0.3M. The outline of isolation and purification of L-proline 3-hydroxylase is summarized in Table 9.

【0063】[0063]

【表11】 [Table 11]

【0064】実施例6.L−プロリン3位水酸化酵素の
性質 (1) 電気泳動による分析 実施例5で得られた精製酵素標品を、ドデシル硫酸ナト
リウム−ポリアクリルアミド電気泳動法(ATTO社製ポリ
アクリルアミドPAGEL NPU-12.5Lおよびバイオラッド社
製分子量スタンダードSDS-PAGE Molecular Weight Stan
dard Broad Rangeを使用)によって分析した。その結果
本酵素は分子量約35,000±5,000のほぼ均一
なサブユニットからなることが明かとなった。 (2) 酵素反応に関する性質 以下の反応液を用いて、反応成分の基質省略テスト(オ
ミッションテスト)および添加物テストを行うことによ
り、L−プロリン3位水酸化酵素反応の必須化合物、促
進化合物、阻害化合物の検討を行った。
Example 6. Properties of L-proline 3-position hydroxylase (1) Analysis by electrophoresis The purified enzyme preparation obtained in Example 5 was subjected to sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide electrophoresis (polyacrylamide PAGEL NPU-12.5L manufactured by ATTO). And Bio-Rad SDS-PAGE Molecular Weight Stan
dard Broad Range). As a result, it was revealed that this enzyme is composed of a substantially uniform subunit having a molecular weight of about 35,000 ± 5,000. (2) Properties relating to enzymatic reaction By using the following reaction solutions, a substrate omission test (omission test) and an additive test of reaction components are carried out to obtain an essential compound and an accelerating compound for the L-proline 3-hydroxylase reaction. , Inhibitory compounds were investigated.

【0065】基本となる反応液組成は、5mM L−プ
ロリン、5mM 2−ケトグルタル酸、1mM 硫酸第
一鉄、5mM L−アスコルビン酸および酵素標品を含
有する100mMのTES緩衝液(pH7. 0)で、液
量は合計100μlとした。反応は酵素の添加によって
開始し、35℃、10分間反応する。反応液を100
℃、2分間加熱して反応を停止した後に、反応液中に生
成したシス−3−ヒドロキシ−L−プロリンをプレカラ
ム誘導体化法によって高速液体クロマトグラフィーを用
いて定量した。反応液100μlに0. 3M硼酸緩衝液
(pH10. 7)100μl、10%(v/v)メルカ
プトエタノール水溶液4μlおよび5%(w/v)o −
フタルアルデヒドのエタノール溶液16μlを添加し6
0℃、30秒間放置した。更に2%(w/v)NBDク
ロライドのエタノール溶液50μlを加え、60℃、4
0分間反応した。1N塩酸30μlを加えて反応を停止
後、沈殿を遠心およびフィルター濾過により除去した
後、高速液体クロマトグラフィーにより分析を行い、生
成したシス−3−ヒドロキシ−L−プロリンを定量し
た。高速液体クロマトグラフィーは、以下の条件で行っ
た。 移動相:10mMクエン酸(pH4. 0)/メタノール
=3/1(v/v) 流速:1ml/分 カラム:YMC Pack ODS AQ-312 (YMC社性、6×15
0mm) カラム温度:50℃ 検出:蛍光検出、励起波長503nm、蛍光波長541
nm その結果、L−プロリン3位水酸化酵素反応にはL−プ
ロリン、2−ケトグルタル酸、Fe++イオンが必須であ
り、L−アスコルビン酸は反応を促進、またZn++、C
u++、Co++およびBa++イオンおよびEDTAの添加は反応を
阻害した。結果を第10表に示す。
The basic reaction solution composition was 100 mM TES buffer solution (pH 7.0) containing 5 mM L-proline, 5 mM 2-ketoglutarate, 1 mM ferrous sulfate, 5 mM L-ascorbic acid and enzyme preparation. Then, the total liquid volume was 100 μl. The reaction is started by addition of enzyme and reacted at 35 ° C. for 10 minutes. 100 reaction mixture
After the reaction was stopped by heating at ℃ for 2 minutes, the cis-3-hydroxy-L-proline produced in the reaction solution was quantified by high performance liquid chromatography by the precolumn derivatization method. To 100 μl of the reaction solution, 100 μl of 0.3 M borate buffer (pH 10.7), 4 μl of 10% (v / v) mercaptoethanol aqueous solution and 5% (w / v) o −
Add 16 μl of ethanol solution of phthalaldehyde and add 6
It was left at 0 ° C. for 30 seconds. Further, 50 μl of an ethanol solution of 2% (w / v) NBD chloride was added, and the mixture was kept at 60 ° C. for 4 hours.
Reacted for 0 minutes. After the reaction was stopped by adding 30 μl of 1N hydrochloric acid, the precipitate was removed by centrifugation and filter filtration, and analyzed by high performance liquid chromatography to quantify the cis-3-hydroxy-L-proline produced. High performance liquid chromatography was performed under the following conditions. Mobile phase: 10 mM citric acid (pH 4.0) / methanol = 3/1 (v / v) Flow rate: 1 ml / min Column: YMC Pack ODS AQ-312 (YMC, 6 × 15)
0 mm) Column temperature: 50 ° C. Detection: fluorescence detection, excitation wavelength 503 nm, fluorescence wavelength 541
As a result, L-proline, 2-ketoglutarate, and Fe ++ ion are essential for the L-proline 3-hydroxylase reaction, and L-ascorbic acid promotes the reaction, and Zn ++ , C
Addition of u ++ , Co ++ and Ba ++ ions and EDTA inhibited the reaction. The results are shown in Table 10.

【0066】[0066]

【表12】 [Table 12]

【0067】(3) 至適pH L−プロリン3位水酸化酵素の活性測定法において、反
応液中の緩衝液成分を、pH5. 5〜6. 0はMES 〔2
−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸〕緩衝液、pH
6. 5〜7. 5はPIPES 〔ピペラジン−N,N’−ビス
(2−エタンスルホン酸〕緩衝液、pH7. 0〜8. 0
はTES緩衝液、pH8. 0〜9. 0はTAPS〔N−トリ
ス(ヒドロキシメチル)メチル−3−アミノプロパンス
ルホン酸〕緩衝液に置換え反応を行った結果、pH6.
5〜7. 5で最高活性の80%以上の活性を示した。結
果を第11表に示す。
(3) Optimal pH In the method for measuring the activity of L-proline 3-hydroxylase, the buffer solution component in the reaction solution was adjusted to MES [2
-(N-morpholino) ethanesulfonic acid] buffer, pH
6.5 to 7.5 are PIPES [piperazine-N, N'-bis (2-ethanesulfonic acid) buffer solution, pH 7.0 to 8.0
Was replaced with TES buffer solution, and pH 8.0-9.0 was replaced with TAPS [N-tris (hydroxymethyl) methyl-3-aminopropanesulfonic acid] buffer solution.
At 5 to 7.5, 80% or more of the maximum activity was shown. The results are shown in Table 11.

【0068】[0068]

【表13】 [Table 13]

【0069】(4) pH安定性 緩衝液(B) 中の本酵素液を100mM緩衝液〔pH5.
5〜6. 5はMES 緩衝液、pH6. 1〜7. 5はPIPES
緩衝液、pH7. 0〜8. 0はTES緩衝液、pH8.
0〜9. 0はTAPS緩衝液〕で3倍に希釈し、4℃、23
時間保持した後、活性を測定した。pH6. 5〜8. 0
の範囲で保持した酵素は保持前の活性の80%以上の活
性を有しており、pH6. 5〜8. 0の範囲で活性は安
定に保たれた。 (5) 至適温度 L−プロリン3位水酸化酵素の活性測定において、15
〜50℃の温度範囲で15分間反応を行った結果、35
〜40℃で最高活性の80%以上の活性を示した。結果
を第12表に示す。
(4) The enzyme solution in the pH stability buffer (B) was added to a 100 mM buffer [pH 5.
5-6.5 is MES buffer, pH 6.1-7.5 is PIPES
Buffer solution, pH 7.0-8.0 is TES buffer solution, pH 8.0.
0-9.0 is TAPS buffer] and diluted 3 times, 4 ℃, 23
After holding for a period of time, the activity was measured. pH 6.5-8.0
The enzyme retained in the above range had an activity of 80% or more of the activity before the retention, and the activity was kept stable in the range of pH 6.5 to 8.0. (5) Optimum temperature L-proline 3-position hydroxylase activity measurement, 15
As a result of performing the reaction for 15 minutes in the temperature range of -50 ° C, 35
It exhibited 80% or more of the maximum activity at -40 ° C. The results are shown in Table 12.

【0070】[0070]

【表14】 [Table 14]

【0071】(6) 温度安定性 本酵素を緩衝液(B) 中で、0〜60℃の温度範囲で30
分間保持した後、活性測定を行った結果、本酵素は50
℃、30分間の処理で完全に失活した。 (7) Km値 100mM TES緩衝液(pH7. 0)、1mM 硫
酸第一鉄、5mM L−アスコルビン酸および酵素表品
を含有する反応液中で測定したL−プロリンに対するK
m値は0. 49mM、2−ケトグルタル酸に対するKm
値は0. 11mMであった。 (8) 等電点 ファストシステム(Phast system;ファルマシア社製)
で等電点を測定した結果、等電点は4. 3であった。 (9) N末端アミノ酸配列 Protein sequencer model PPSQ-10 (島津製作所社製)
を用いて本酵素蛋白のN末端アミノ酸配列を分析した結
果、以下の結果を得た。
(6) Temperature stability The present enzyme was added to the buffer (B) at a temperature range of 0 to 60 ° C. for 30 days.
The enzyme was found to be 50
It was completely deactivated by the treatment at 30 ° C for 30 minutes. (7) Km value 100 mM TES buffer solution (pH 7.0), K for L-proline measured in a reaction solution containing 1 mM ferrous sulfate, 5 mM L-ascorbic acid and enzyme preparation
m value is 0.49 mM, Km for 2-ketoglutarate
The value was 0.11 mM. (8) Isoelectric point fast system (Phast system; made by Pharmacia)
As a result of measuring the isoelectric point with, the isoelectric point was 4.3. (9) N-terminal amino acid sequence Protein sequencer model PPSQ-10 (manufactured by Shimadzu Corporation)
The following results were obtained as a result of analyzing the N-terminal amino acid sequence of this enzyme protein using.

【0072】[0072]

【化1】 [Chemical 1]

【0073】実施例7.L−プロリンの水酸化 実施例5で取得した精製酵素標品を用いて、L−プロリ
ンの水酸化を行った。20mM 2−ケトグルタル酸、
20mM L−プロリン、5mM L−アスコルビン
酸、1mM硫酸第一鉄および106Uの精製酵素標品を
含有する200mM TES緩衝液(pH7. 0)10
0μlを用いて、35℃、30分間反応を行った。その
結果反応液中には、18mM(2. 4g/l)のシス−
3−ヒドロキシ−L−プロリンが生成した。
Example 7. Hydroxylation of L-proline Using the purified enzyme preparation obtained in Example 5, L-proline was hydroxylated. 20 mM 2-ketoglutarate,
200 mM TES buffer (pH 7.0) containing 20 mM L-proline, 5 mM L-ascorbic acid, 1 mM ferrous sulfate and 106 U of purified enzyme preparation 10.
The reaction was carried out with 0 μl at 35 ° C. for 30 minutes. As a result, the reaction solution contained 18 mM (2.4 g / l) of cis-
3-Hydroxy-L-proline was produced.

【0074】[0074]

【配列表】[Sequence list]

【0075】配列番号:1 配列の長さ:29 配列の型:アミノ酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ペプチド 起源 生物名:ストレプトマイセス エスピー(Streptomyces
sp.) 株名:TH1 (FERM BP-4399) 配列 Met Arg Ser His Ile Leu Gly Arg Ile Glu Leu Asp Gln Glu Arg Leu Gly 1 5 10 15 Arg Asp Leu Glu Tyr Leu Ala Thr Val Pro Thr Val 20 25
[0075] SEQ ID NO: 1 Length of sequence: 29 SEQ type: amino acid Topology: linear sequence type: peptide Origin Organism: Streptomyces sp (Streptomyces
sp.) Strain name: TH1 (FERM BP-4399) Sequence Met Arg Ser His Ile Leu Gly Arg Ile Glu Leu Asp Gln Glu Arg Leu Gly 1 5 10 15 Arg Asp Leu Glu Tyr Leu Ala Thr Val Pro Thr Val 20 25

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明によれば、発酵法によって糖源か
ら工業的に生産されているL−プロリンを直接微生物的
あるいは酵素的に水酸化することにより、工業的に有利
にシス−3−ヒドロキシ−L−プロリンを製造する方法
および該方法に有用な新規L−プロリン3位水酸化酵素
を提供することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, L-proline industrially produced from a sugar source by a fermentation method is directly microbially or enzymatically hydroxylated to industrially advantageously produce cis-3-. A method for producing hydroxy-L-proline and a novel L-proline 3-position hydroxylase useful in the method can be provided.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇於崎 洋一 東京都町田市中町3−9−11 (56)参考文献 Biochem.J.,Vol.206 (1982),p.499−503 Biochem.Biophys.R es.Commun.,Vol.76,N o.2(1977),p.275−281 Appl.Environ.Micr obiol.,Vol.62,No.6 (1996),p.1903−1907 J.Bacteriol.,Vol. 179,No.18(1997),p.5677− 5683 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12P 13/00 - 13/24 C12N 9/00 - 9/99 CA/REGISTRY(STN) BIOSIS/WPI(DIALOG) PubMed─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Yoichi Uozaki 3-9-11 Nakamachi, Machida City, Tokyo (56) References Biochem. J. , Vol. 206 (1982), p. 499-503 Biochem. Biophys. Res. Commun. , Vol. 76, No. 2 (1977), p. 275-281 Appl. Environ. Micr obiol. , Vol. 62, No. 6 (1996), p. 1903-1907 J.I. Bacteriol. , Vol. 179, No. 18 (1997), p. 5677-5683 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C12P 13/00-13/24 C12N 9/00-9/99 CA / REGISTRY (STN) BIOSIS / WPI (DIALOG) PubMed

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ストレプトマイセス(Streptomyces)属
またはバチルス(Bacillus)属に属し、かつL−プロリ
ンの3位の位置でL−プロリンを水酸化する反応を触媒
する微生物の培養物、該培養物から分離した菌体、該菌
体の処理物、精製酵素および粗酵素から選ばれる酵素
源、二価鉄イオン、2−ケトグルタル酸およびL−プロ
リンを水性媒体中に存在せしめ、L−プロリンをシス−
3−ヒドロキシ−L−プロリンに変換させ、生成したシ
ス−3−ヒドロキシ−L−プロリンを、該水性媒体中よ
り採取することを特徴とするシス−3−ヒドロキシ−L
−プロリンの製造法。
1. A belonging to Streptomyces (Streptomyces) genus or Bacillus (Bacillus) genus and culture of a microorganism which catalyzes the hydroxylation reaction L- proline at the 3-position of the position of L- proline, the culture The bacterial cell isolated from the above, a treated product of the bacterial cell, an enzyme source selected from purified enzyme and crude enzyme, divalent iron ion, 2-ketoglutaric acid and L-proline are allowed to exist in an aqueous medium, and L-proline is cis. −
Cis-3-Hydroxy-L, characterized in that it is converted into 3-hydroxy-L-proline and the resulting cis-3-hydroxy-L-proline is collected from the aqueous medium.
-Proline production method.
【請求項2】 微生物が、ストレプトマイセス カヌス
Streptomyces canus)ATCC12647またはATCC12646、ス
トレプトマイセス エスピー(Streptomycessp.)TH
1(FERMBP-4399)、バチルス エスピー(Bacillus s
p.)TH2(FERM BP-4397)またはTH3(FERM BP-4398)
である請求項1記載の製造法。
2. The microorganism is Streptomyces canus ATCC12647 or ATCC12646, Streptomyces sp.
1 (FERMBP-4399), Bacillus s
p.) TH2 (FERM BP-4397) or TH3 (FERM BP-4398)
The method according to claim 1, wherein
【請求項3】 L−プロリンからシス−3−ヒドロキシ
−L−プロリンへの変換を、微生物の培養液中で行うこ
とを特徴とした請求項1または2記載の製造法。
3. The method according to claim 1, wherein the conversion of L-proline to cis-3-hydroxy-L-proline is carried out in a culture medium of a microorganism.
【請求項4】 酵素源が、下記(1)〜(10)の理化学的性
質を示すL−プロリン3位水酸化酵素である請求項1記
載の製造法。 (1)作用および基質特異性 2−ケトグルタル酸および2価鉄イオンの存在下、遊離
のL−プロリンに作用して、シス−3−ヒドロキシ−L
−プロリンを生成する。 (2)至適pH 30℃、20分間の反応において、pH6.5〜7.5に
至適pHを有する。 (3)pH安定性 4℃、23時間の処理で、pH6.5〜8.0の範囲で安
定に保たれる。 (4)至適温度 pH7.0、15分間の反応において、35〜40℃に
至適温度を有する。 (5)温度安定性 pH7.5、50℃、30分間の処理で失活する。 (6)阻害剤 Zn++、Cu++、Co++およびBa++の金属イオンおよびエチレ
ンジアミンテトラ酢酸により阻害を受ける。 (7)活性化 活性化には補酵素を必要としない。反応液へのL−アス
コルビン酸の添加は、反応を促進する。 (8)Km値 100mMのN−トリス(ヒドロキシメチル)メチル−
2−アミノエタンスルホン酸緩衝液(pH7.0)中に
5mM L−アスコルビン酸、1mM硫酸第一鉄および
酵素標品を含有する反応液中で測定したL−プロリンに
対するKm値は0.49mMであり、2−ケトグルタル
酸に対するKm値は0.11mMである。 (9)等電点等電点が 、4.3である。 (10)分子量 ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミド電気泳動
法による測定で、35,000±5,000である。
4. The production method according to claim 1, wherein the enzyme source is L-proline 3-position hydroxylase having the following physicochemical properties (1) to (10). (1) Action and substrate specificity It acts on free L-proline in the presence of 2-ketoglutarate and divalent iron ion to give cis-3-hydroxy-L.
-Produces proline. (2) Optimum pH It has an optimum pH of pH 6.5 to 7.5 in a reaction at 30 ° C. for 20 minutes. (3) pH stability It is kept stable in the pH range of 6.5 to 8.0 by treatment at 4 ° C for 23 hours. (4) Optimum temperature In the reaction at pH 7.0 for 15 minutes, the optimum temperature is 35 to 40 ° C. (5) Temperature stability It is inactivated by treatment at pH 7.5, 50 ° C. for 30 minutes. (6) Inhibitors Inhibited by metal ions of Zn ++ , Cu ++ , Co ++ and Ba ++ and ethylenediaminetetraacetic acid. (7) Activation No coenzyme is required for activation. The addition of L-ascorbic acid to the reaction solution accelerates the reaction. (8) N-tris (hydroxymethyl) methyl-having a Km value of 100 mM
The Km value for L-proline measured in a reaction solution containing 5 mM L-ascorbic acid, 1 mM ferrous sulfate and the enzyme preparation in 2-aminoethane sulfonate buffer (pH 7.0) was 0.49 mM. And the Km value for 2-ketoglutaric acid is 0.11 mM. (9) Isoelectric point The isoelectric point is 4.3. (10) Molecular weight: 35,000 ± 5,000 as measured by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis.
【請求項5】 下記(1)〜(10)の理化学的性質を示すL
−プロリン3位水酸化酵素。 (1)作用および基質特異性 2−ケトグルタル酸および2価鉄イオンの存在下、遊離
のL−プロリンに作用して、シス−3−ヒドロキシ−L
−プロリンを生成する。 (2)至適pH 30℃、20分間の反応において、pH6.5〜7.5に
至適pHを有する。 (3)pH安定性 4℃、23時間の処理で、pH6.5〜8.0の範囲で安
定に保たれる。 (4)至適温度 pH7.0、15分間の反応において、35〜40℃に
至適温度を有する。 (5)温度安定性 pH7.5、50℃、30分間の処理で失活する。 (6)阻害剤 Zn++、Cu++、Co++およびBa++の金属イオンおよびエチレ
ンジアミンテトラ酢酸により阻害を受ける。 (7)活性化 活性化には補酵素を必要としない。反応液へのL−アス
コルビン酸の添加は、反応を促進する。 (8)Km値 100mMのN−トリス(ヒドロキシメチル)メチル−
2−アミノエタンスルホン酸緩衝液(pH7.0)中に
5mM L−アスコルビン酸、1mM硫酸第一鉄および
酵素標品を含有する反応液中で測定したL−プロリンに
対するKm値は0.49mMであり、2−ケトグルタル
酸に対するKm値は0.11mMである。 (9)等電点等電点が 、4.3である。 (10)分子量 ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミド電気泳動
法による測定で、35,000±5,000である。
5. L showing the physicochemical properties of the following (1) to (10)
-Proline 3-hydroxylase. (1) Action and substrate specificity It acts on free L-proline in the presence of 2-ketoglutarate and divalent iron ion to give cis-3-hydroxy-L.
-Produces proline. (2) Optimum pH It has an optimum pH of pH 6.5 to 7.5 in a reaction at 30 ° C. for 20 minutes. (3) pH stability It is kept stable in the pH range of 6.5 to 8.0 by treatment at 4 ° C for 23 hours. (4) Optimum temperature In the reaction at pH 7.0 for 15 minutes, the optimum temperature is 35 to 40 ° C. (5) Temperature stability It is inactivated by treatment at pH 7.5, 50 ° C. for 30 minutes. (6) Inhibitors Inhibited by metal ions of Zn ++ , Cu ++ , Co ++ and Ba ++ and ethylenediaminetetraacetic acid. (7) Activation No coenzyme is required for activation. The addition of L-ascorbic acid to the reaction solution accelerates the reaction. (8) N-tris (hydroxymethyl) methyl-having a Km value of 100 mM
The Km value for L-proline measured in a reaction solution containing 5 mM L-ascorbic acid, 1 mM ferrous sulfate and the enzyme preparation in 2-aminoethane sulfonate buffer (pH 7.0) was 0.49 mM. And the Km value for 2-ketoglutaric acid is 0.11 mM. (9) Isoelectric point The isoelectric point is 4.3. (10) Molecular weight: 35,000 ± 5,000 as measured by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis.
【請求項6】 ストレプトマイセス(Streptomyces)属
またはバチルス(Bacillus)属に属し、かつL−プロリ
ン3位水酸化酵素を生産する能力を有する微生物を培養
し、培養物中にL−プロリン3位水酸化酵素を生成蓄積
させ、該培養物からL−プロリン3位水酸化酵素を採取
することを特徴とするL−プロリン3位水酸化酵素の製
造法。
6. Streptomyces (Streptomyces) belonging to the genus or Bacillus (Bacillus) genus, and culturing a microorganism having an ability to produce 3-hydroxylase enzyme L- proline, cultures in L- proline 3-position A method for producing L-proline 3-position hydroxylase, which comprises collecting and accumulating hydroxylase and collecting L-proline 3-position hydroxylase from the culture.
【請求項7】 ストレプトマイセス(Streptomyces)属
またはバチルス(Bacillus)属に属し、かつL−プロリ
ン3位水酸化酵素を生産する能力を有する微生物が、ス
トレプトマイセス カヌス(Streptomyces canus)ATCC
12647およびATCC12646、ストレプトマイセス エスピー
Streptomycessp.)TH1(FERM BP-4399)、およびバ
チルス エスピー(Bacillus sp.)TH2(FERM BP-439
7)およびTH3(FERM BP-4398)から選ばれる微生物であ
る請求項6記載のL−プロリン3位水酸化酵素の製造
法。
7. A microorganism having a Streptomyces (Streptomyces) genus or Bacillus (Bacillus) belonging to the genus, and ability to produce 3-hydroxylase enzyme L- proline, Streptomyces Kanusu (Streptomyces canus) ATCC
12647 and ATCC12646, Streptomyces sp. TH1 (FERM BP-4399), and Bacillus sp. TH2 (FERM BP-439)
7. The method for producing L-proline 3-position hydroxylase according to claim 6, which is a microorganism selected from 7) and TH3 (FERM BP-4398).
【請求項8】 L−プロリンを水酸化してシス−3−ヒ
ドロキシ−L−プロリンを生成する能力を有するストレ
プトマイセス エスピー(Streptomyces sp.)TH1(F
ERM BP-4399)。
8. Streptomyces sp. TH1 (F) having the ability to hydroxylate L-proline to produce cis-3-hydroxy-L-proline.
ERM BP-4399).
【請求項9】 L−プロリンを水酸化してシス−3−ヒ
ドロキシ−L−プロリンを生成する能力を有する活性を
有するバチルス エスピー(Bacillus sp.)TH2(FER
M BP-4397)。
9. An active Bacillus sp. TH2 (FER) having the ability to hydroxylate L-proline to produce cis-3-hydroxy-L-proline.
M BP-4397).
【請求項10】 L−プロリンを水酸化してシス−3−
ヒドロキシ−L−プロリンを生成する能力を有するバチ
ルス エスピー(Bacillus sp.)TH3(FERM BP-439
8)。
10. L-proline is hydroxylated to give cis-3-.
Bacillus sp. TH3 (FERM BP-439 having the ability to produce hydroxy-L-proline
8).
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