JP4344572B2 - Method for producing D-kilo-inositol - Google Patents

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Description

第1の本発明は、D−キロ−イノソースにミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとNADHとを反応させてD−キロ−イノシトールへ変換することを含む、D−キロ−イノシトールの製造方法に関する。   The first aspect of the present invention relates to a method for producing D-kilo-inositol, which comprises reacting D-kilo-inosose with myo-inositol 2-dehydrogenase and NADH to convert to D-kilo-inositol.

また、第2の本発明は、ミオ−イノシトールから出発して、ミオ−イノシトールにミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとNAD+とを反応させ、生成したシロ−イノソースにシロ−イノソース イソメラーゼを反応させ、生成したD−キロ−1−イノソースにミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとNADHとを反応させてD−キロ−イノシトールを生成することを含む、D−キロ−イノシトールの製造方法に関する。 In addition, the second aspect of the present invention is that, starting from myo-inositol, myo-inositol is reacted with myo-inositol 2-dehydrogenase and NAD +, and the produced scyllo-inosose is reacted with scyllo-inosose isomerase. The present invention relates to a method for producing D-kilo-inositol, which comprises reacting D-kilo-1-inosose with myo-inositol 2-dehydrogenase and NADH to produce D-kilo-inositol.

第3の本発明は、ミオ−イノシトールとミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼおよびNAD+との酵素反応と、シロ−イノソースとシロ−イノソース イソメラーゼの酵素反応と、D−キロ−1−イノソースとミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼおよびNADHの酵素反応とを1つの水性反応媒質中で順次進行させることによってD−キロ−イノシトールを効率よく製造できるD−キロ−イノシトールの製造方法に関する。 The third invention relates to an enzymatic reaction of myo-inositol with myo-inositol 2-dehydrogenase and NAD + , an enzymatic reaction of scyllo-inosose with scyllo-inosose isomerase, D-kilo-1-inosose and myo-inositol. The present invention relates to a method for producing D-kilo-inositol capable of efficiently producing D-kilo-inositol by sequentially proceeding with an enzymatic reaction of 2-dehydrogenase and NADH in one aqueous reaction medium.

さらに、第4の本発明は、第2または第3の本発明方法で得られるようなミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールとの混合物の水溶液において、酵素反応で生じたD−キロ−イノシトールから、混在するミオ−イノシトールを、効率良く分離できる、ミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールとを含有する混合物からミオ−イノシトールの分離方法に関する。   Furthermore, the fourth aspect of the present invention relates to an aqueous solution of a mixture of myo-inositol and D-kilo-inositol as obtained by the second or third method of the present invention, from D-kilo-inositol produced by an enzymatic reaction. The present invention relates to a method for separating myo-inositol from a mixture containing myo-inositol and D-kilo-inositol, which can efficiently separate mixed myo-inositol.

第5の本発明は、ミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールをある比率で含む混合物からクロマトグラフィーによりD−キロ−イノシトールを分離する方法に関する。   The fifth aspect of the present invention relates to a method for separating D-kilo-inositol by chromatography from a mixture containing myo-inositol and D-kilo-inositol in a certain ratio.

また、第6の本発明は、バチルス属細菌からのミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼおよびシロ−イノソース イソメラーゼの製造方法に関する。
しかしながら、前記の第2の本発明は請求項1に係る発明に関し、前記の第3の本発明は請求項4に係る発明に関し、前記の第6の本発明は請求項8に係る発明に関する。
The sixth aspect of the present invention also relates to a method for producing myo-inositol 2-dehydrogenase and scyllo-inosose isomerase from Bacillus bacteria.
However, the second invention relates to the invention according to claim 1, the third invention relates to the invention according to claim 4, and the sixth invention relates to the invention according to claim 8.

D−キロ−イノシトールは、経口的または非経口的に投与されると、細胞内情報伝達を活性化するイノシトールリン脂質系に作用して、II型糖尿病に改善効果をもたらすこと(特許文献1:特表平4−505218号公報)、および、多嚢胞生卵巣症候群に改善効果をもたらすこと(特許文献2:USP5906979号明細書参照、非特許文献1:「The New England Journal of Medicine 」、J. E. Nestler et al.、1999年、340巻、p.1314参照)が提唱されている治療剤である。D−キロ−イノシトールは機能的には、広範な代謝系疾患に関与すると考えられ、今後その適応が拡大する可能性が期待される物質である。   When administered orally or parenterally, D-kilo-inositol acts on an inositol phospholipid system that activates intracellular signal transduction, and has an improvement effect on type II diabetes (Patent Document 1: (Japanese Patent Publication No. 4-505218) and the effect of improving polycystic ovary syndrome (Patent Document 2: USP5906979, Non-Patent Document 1: "The New England Journal of Medicine", JE Nestler et al., 1999, 340, p. 1314) are proposed therapeutic agents. D-Chiro-inositol is functionally considered to be involved in a wide range of metabolic diseases, and is a substance that is expected to expand its application in the future.

D−キロ−イノシトール(DCIと略すことがある)は、9種類あるイノシトール立体異性体の一つである。DCIの製造方法としては、これまで、抗生物質であるカスガマイシンの加水分解によりDCIを製造する方法(特許文献3:USP5091596号明細書参照、特許文献4:USP5463142号明細書参照、特許文献5:USP5714643号明細書参照、特許文献6:USP6342645号明細書参照)、マメ科植物に含有されるD−ビニトールを加水分解してD−キロ−イノシトールを製造する方法(特許文献7:USP5827896号明細書参照、特許文献8:PCT/US01/15353号明細書参照、特許文献9:特開平13−261600号公報参照)、有機合成によりD−キロ−イノシトールを製造する方法(特許文献10:USP5406005号明細書参照、特許文献11:WO96/25381号パンフレット参照、特許文献12:特表平8−502255号公報参照、特許文献13:特開平11−280068号公報参照)、微生物をミオ−イノシトールに作用させることにより、ミオ−イノシトールからD−キロ−イノシトールへ変換させるD−キロ−イノシトールの製造方法(特許文献14:特開平9−140388号公報参照)などが知られる。   D-kilo-inositol (sometimes abbreviated as DCI) is one of nine inositol stereoisomers. As a method for producing DCI, a method for producing DCI by hydrolysis of kasugamycin, which is an antibiotic, has been hitherto (see Patent Document 3: USP5091596, Patent Document 4: USP5463142, and Patent Document 5: USP5714643). No. specification, Patent Document 6: USP6342645 specification), a method of producing D-kilo-inositol by hydrolyzing D-vinitol contained in legumes (see Patent Document 7: USP5827896 specification) Patent Document 8: PCT / US01 / 15353, Patent Document 9: Japanese Patent Laid-Open No. 13-261600, and D-kilo-inositol by organic synthesis (Patent Document 10: USP5406005) Reference, Patent Document 11: Refer to pamphlet of WO96 / 25381, Patent Document 12: Refer to Japanese Patent Publication No. 8-502255, Patent Document 13: Refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-280068, and make microorganisms act on myo-inositol. By A method for producing D-kilo-inositol by converting myo-inositol into D-kilo-inositol is known (see Patent Document 14: JP-A-9-140388).

しかしながら、カスガマイシンやD−ビニトールを出発原料とする場合、これらの物質が高価であり、また、有機合成により製造する場合も収率および光学純度が低く、最終産物であるD−キロ−イノシトールは高価なものになる。さらに、ミオ−イノシトールに微生物を作用させてD−キロ−イノシトールへ変換させる反応は、変換の制御が困難であり、微生物により、他の代謝産物も同時に生産されるため、目的生成物の分離と精製が困難である。   However, when starting from kasugamycin or D-vinitol, these materials are expensive, and when produced by organic synthesis, the yield and optical purity are low, and the final product, D-kilo-inositol, is expensive. It will be something. Furthermore, the reaction in which myo-inositol is allowed to act on microorganisms to convert to D-kilo-inositol is difficult to control, and the microorganisms produce other metabolites at the same time. Purification is difficult.

また、近年、アグロバクテリウム属に属し且つミオ−イノシトールをD−キロ−イノシトールに変換できる構成酵素としてのD−ミオ−イノシトール 1−エピメラーゼを生産できる能力を有する細菌を利用して、ミオ−イノシトールからD−キロ−イノシトールを製造する方法が知られている(特許文献15:特開2001−8694号公報及び、特許文献16:WO 02/055715号パンフレット参照)。しかしながら、その細菌を培養しながらミオ−イノシトールに作用させて、D−キロ−イノシトールに変換する方法では、高い基質濃度で細菌を作用させることが困難であり、そのため、膨大な培地の量を取り扱わなくてはならない。   In recent years, myo-inositol has been utilized by utilizing a bacterium belonging to the genus Agrobacterium and capable of producing D-myo-inositol 1-epimerase as a constituent enzyme capable of converting myo-inositol into D-kilo-inositol. There is known a method for producing D-kilo-inositol from Pt (see Patent Document 15: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-8694 and Patent Document 16: WO 02/055715 pamphlet). However, it is difficult to allow bacteria to act at a high substrate concentration by the method of converting to D-kilo-inositol by acting on myo-inositol while culturing the bacteria, and therefore, handling a large amount of medium. Must-have.

さらに、バチルス ズブチリス(枯草菌)の染色体DNAの全塩基配列が公開されている(非特許文献2:「Microbiology」、140巻、p.2289〜2298(1994年)参照)。この染色体DNAの塩基配列の中のイノシトール代謝オペロン中に存在する12種類のオープンリーディングフレーム(ORF)の中に存在する、ミオ−イノシトールをシロ−イノソースへ酸化するミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼの塩基配列ならびに該D−ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼのアミノ酸配列が知られている(特許文献17:特開平05−192163号公報参照、非特許文献3:「Journal of Biological Chemistry」、254巻、p.7684〜7690(1979年)参照)。また、前記のイノシトール代謝オペロン中に存在するiolI遺伝子の塩基配列が知られる(前記の非特許文献2および非特許文献3参照)。   Furthermore, the entire nucleotide sequence of chromosomal DNA of Bacillus subtilis (Bacillus subtilis) has been published (see Non-Patent Document 2: “Microbiology”, 140, p. 2289-2298 (1994)). The nucleotide sequence of myo-inositol 2-dehydrogenase that oxidizes myo-inositol into scyllo-inosose, which is present in 12 open reading frames (ORFs) present in the inositol metabolism operon in the nucleotide sequence of this chromosomal DNA. And the amino acid sequence of the D-myo-inositol 2-dehydrogenase is known (see Patent Document 17: Japanese Patent Laid-Open No. 05-192163, Non-Patent Document 3: “Journal of Biological Chemistry”, Vol. 254, p.7684. ~ 7690 (1979)). In addition, the base sequence of the iolI gene present in the inositol metabolism operon is known (see Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3).

ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは、良く知られており、古くは1956年に存在が確認されている酵素(EC,1.1.1.18)であり、その一例としてエアロバクター エアロゲネス由来のミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼが知られる(非特許文献4:「Archives of Biochemistry and Biophysics」、J. Larner et al.、60巻、p.352〜363(1956年)参照)。ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは原核生物、酵母、動植物に広く存在し、例えばバチルス ズブチリス由来のミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼのアミノ酸配列は特許文献17(特開平05−192163号公報)に示され、バチルスsp. No.3すなわちバチルス ハロデュランス由来のミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼのアミノ酸配列は特許文献18(特開平06−007158号公報参照)に記載される。また、これらミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼのアミノ酸配列がインターネット上で公開されている。本酵素の至適pHは8〜9とされる。   Myo-inositol 2-dehydrogenase is a well-known enzyme that has been confirmed to exist in 1956 (EC, 1.1.1.18). One example is myo-inositol 2-dehydrogenase derived from Aerobacter aerogenes. (See Non-Patent Document 4: “Archives of Biochemistry and Biophysics”, J. Larner et al., 60, p.352-363 (1956)). Myo-inositol 2-dehydrogenase exists widely in prokaryotes, yeasts, and animals and plants. For example, the amino acid sequence of myo-inositol 2-dehydrogenase derived from Bacillus subtilis is shown in Patent Document 17 (Japanese Patent Laid-Open No. 05-192163). The amino acid sequence of myo-inositol 2-dehydrogenase derived from sp. No. 3, ie, Bacillus halodurans, is described in Patent Document 18 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-007158). In addition, the amino acid sequences of these myo-inositol 2-dehydrogenases are published on the Internet. The optimum pH of this enzyme is 8-9.

ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼをNAD+と共にミオ−イノシトールに作用させると、ミオ−イノソースが生成し且つNAD+がNADHになることが知られる(特許文献18:特開平06−007158号公報および特許文献19:特許第3251978号明細書参照)。ミオ−イノソースはシロ−イノソースとも言われる物質である。 It is known that when myo-inositol 2-dehydrogenase is allowed to act on myo-inositol together with NAD + , myo-inosose is produced and NAD + becomes NADH (Patent Document 18: JP 06-007158 A and Patent Document 1). 19: See Japanese Patent No. 3251978). Myo-inosose is a substance also called scyllo-inosose.

また、D−キロ−1−イノソースは既知の物質であり(非特許文献5:「Carbohydrate Research」、79巻、p.121〜130(1979年))、D−キロ−1−イノソースを化学還元剤でに還元すると、D−キロ−イノシトールが生成されることがを先に本発明者らは知見した(特願2003-128065号)。
特表平4−505218号公報(全文:II型糖尿病に対するD−キロ−イノシトールの効果)、 USP5906979号明細書(全文:多嚢胞生卵巣症候群に対するD−キロ−イノシトールの効果) USP5091596号明細書(全文:カスガマイシンの加水分解によりD−キロ−イノシトールを得る方法) USP5463142号明細書(全文:カスガマイシンのアセチル化分解によりD−キロ−イノシトールを得る方法) USP5714643号明細書(全文:カスガマイシンの加水分解によりD−キロ−イノシトールを得る方法) USP6342645号明細書(全文:カスガマイシンの加水分解によりD−キロ−イノシトールを得る方法) USP5827896号明細書(全文:ビニトールを加水分解してD−キロ−イノシトールを得る方法) PCT/US01/15353号明細書(全文:大豆種子から得られるビニトールを加水分解してD−キロ−イノシトールを得る方法) 特開平13−261600号公報(全文:食用資源から得られるビニトールを加水分解してD−キロ−イノシトールを得る方法) USP5406005号明細書(全文:グルクロン酸から10工程でD−キロ−イノシトールを合成する方法) WO96/25381号パンフレット(全文:ジアルドースから有機合成によりD−キロ−イノシトールを得る方法) 特表平8−502255号公報(アセトアニリドから有機合成によりD−キロ−イノシトールを得る方法) 特開平11−280068号公報(ミオ−イノシトールから有機合成によりD−キロ−イノシトールを得る方法) 特開平9−140388号公報(全文:ミオ−イノシトールにアグロバクテリウム属細菌を培養しながら作用させることによりD−キロ−イノシトールを製造する方法) 特開2001−8694号公報(全文:ミオ−イノシトールにアグロバクテリウムsp. AB10121株を培養しながら作用させることによりD−キロ−イノシトールを得る方法) WO 02/055715号パンフレット(全文:ミオ−イノシトールに遺伝子組換えでエピメラーゼを発現させた微生物(大腸菌)を培養しながら作用させることによりD−キロ−イノシトールを製造する方法) 特開平05−192163号公報(全文:バチルス ズブチリス由来のミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとそのアミノ酸配列) 特開平06−007158号公報(全文:バチルス ハロデュランス由来のミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとそのアミノ酸配列) 特許第3251976号公報(全文:バチルス ハロデュランス由来のミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼ) 「The New England Journal of Medicine 」、J. E. Nestler et al.、1999年、340巻、p.1314(全文:多嚢胞生卵巣症候群に対するD−キロ−イノシトールの効果) 「Microbiology」、140巻、p.2289〜2298(1994年)(全文:バチルス ズブチリスの染色体の全DNA中のイノシトール代謝オペロン中の遺伝子に関する論文) 「Journal of Biological Chemistry」、254巻、p.7684〜7690(1979年)(全文:バチルス ズブチリス由来のミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼに関する論文) 「Archives of Biochemistry and Biophysics」、J. Larner et al.、60巻、p.352〜363(1956年)(全文:エアロバクター エアロゲネス由来のイノシトール 2−デヒドロゲナーゼに関する論文) 「Carbohydrate Research」 Stephan J. et al., 79巻,p.121〜130(1979年) 先に、本発明者らは、ミオ−イノシトールに細菌を作用させて生成できるシロ−イノソースを出発原料として用いて、しかもシロ−イノソースから酵素との反応および化学還元剤との反応を介してD−キロ−イノシトールを製造できる新しい方法を開発する研究を行っていた。
Further, D-kilo-1-inosose is a known substance (Non-patent Document 5: “Carbohydrate Research”, 79, p. 121-130 (1979)), and D-kilo-1-inosose is chemically reduced. The present inventors have previously found that D-kilo-inositol is produced by reduction with an agent (Japanese Patent Application No. 2003-128065).
Japanese translation of PCT publication No. 4-505218 (the whole sentence: effect of D-kilo-inositol for type II diabetes), USP5906979 specification (full text: effect of D-kilo-inositol on polycystic ovary syndrome) USP5091596 specification (full text: method for obtaining D-kilo-inositol by hydrolysis of kasugamycin) USP5463142 specification (full text: method for obtaining D-kilo-inositol by acetylation degradation of kasugamycin) USP5714643 (full text: method for obtaining D-kilo-inositol by hydrolysis of kasugamycin) USP6342645 specification (full text: method for obtaining D-kilo-inositol by hydrolysis of kasugamycin) USP5827896 specification (full text: method of hydrolyzing vinylitol to obtain D-kilo-inositol) PCT / US01 / 15353 specification (full text: Method for obtaining D-kilo-inositol by hydrolyzing vinylitol obtained from soybean seeds) JP-A No. 13-261600 (full text: method for obtaining D-kilo-inositol by hydrolyzing vinylitol obtained from edible resources) USP5406005 specification (full text: Method of synthesizing D-kilo-inositol from glucuronic acid in 10 steps) WO96 / 25381 pamphlet (full text: method for obtaining D-kilo-inositol from dialdose by organic synthesis) JP-T 8-502255 Publication (Method for obtaining D-kilo-inositol from acetanilide by organic synthesis) JP 11-280068 A (Method for obtaining D-kilo-inositol from myo-inositol by organic synthesis) JP-A-9-140388 (full text: method for producing D-kilo-inositol by allowing myo-inositol to act while culturing Agrobacterium bacteria) JP 2001-8694 (full text: method for obtaining D-kilo-inositol by allowing Agrobacterium sp. AB10121 strain to act on myo-inositol while culturing) WO 02/055715 pamphlet (full text: method for producing D-kilo-inositol by allowing microorganisms (E. coli) in which epimerase is expressed by genetic recombination to act on myo-inositol while culturing) JP 05-192163 A (full text: Myo-inositol 2-dehydrogenase derived from Bacillus subtilis and its amino acid sequence) Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-007158 (full text: Myo-inositol 2-dehydrogenase derived from Bacillus halodurans and its amino acid sequence) Patent No. 3251976 (full text: Myo-inositol 2-dehydrogenase derived from Bacillus halodurans) “The New England Journal of Medicine”, JE Nestler et al., 1999, 340, p. 1314 (full text: effects of D-kilo-inositol on polycystic ovarian syndrome) “Microbiology”, 140, pp. 2289-2298 (1994) (full text: paper on genes in the inositol metabolism operon in the total DNA of Bacillus subtilis chromosomes) “Journal of Biological Chemistry”, 254, p.7684-7690 (1979) (full text: paper on myo-inositol 2-dehydrogenase from Bacillus subtilis) "Archives of Biochemistry and Biophysics", J. Larner et al., 60, 352-363 (1956) (full text: paper on inositol 2-dehydrogenase from Aerobacter aerogenes) “Carbohydrate Research” Stephan J. et al., 79, p. 121-130 (1979) Previously, the present inventors used scyllo-inosose, which can be produced by acting bacteria on myo-inositol, as a starting material. In addition, research has been conducted to develop a new method capable of producing D-kilo-inositol from scyllo-inosose through reaction with an enzyme and reaction with a chemical reducing agent.

この研究の過程において、バチルス ズブチリス染色体中から分離された既知のiolI遺伝子をプラスミドに組込み、該遺伝子を含有するプラスミドで大腸菌を形質転換し、その形質転換した大腸菌を培養する方法によって該iolI遺伝子を発現させる一連の実験を行った。この一連の実験において、その形質転換大腸菌の培養した細胞から、該iolI遺伝子によりコードされる酵素を単離することに成功した。そしてこの酵素の性質を調べて、この単離された酵素がシロ−イノソースからD−キロ−1−イノソースへの異性化反応と、D−キロ−1−イノソースからシロ−イノソースへの異性化反応とからなる相互変換の平衡的反応を触媒する作用を有することを見出した。この新しい酵素をシロ−イノソース イソメラーゼと命名した(本出願人の2003年5月6日出願に係る特願2003−128065号明細書参照)。   In the course of this research, a known iolI gene isolated from the Bacillus subtilis chromosome was incorporated into a plasmid, E. coli was transformed with the plasmid containing the gene, and the iolI gene was then cultured by culturing the transformed E. coli. A series of experiments for expression were performed. In this series of experiments, the enzyme encoded by the iolI gene was successfully isolated from the cultured cells of the transformed E. coli. The properties of this enzyme were examined, and the isolated enzyme was isomerized from scyllo-inosose to D-kilo-1-inosose and from D-kilo-1-inosose to scyllo-inosose. It has been found to have an action of catalyzing an equilibrium reaction of interconversion consisting of This new enzyme was named scyllo-inosose isomerase (see Japanese Patent Application No. 2003-128065 filed on May 6, 2003 by the present applicant).

前記のiolI遺伝子のコードする酵素、シロ−イノソース イソメラーゼは、pH5〜pH9の至適pHを有し且つ活性化因子としてMn2+、Zn2+またはCo2+によって活性化される性質をもつことが判明し、また後記で示す配列表の配列番号1に記載される278個のアミノ酸残基よりなるアミノ酸配列をもつ酵素(分子量31.6kダルトン)であることが判明している(前記の特願2003−128065号明細書参照)。 The enzyme encoded by the iolI gene, scyllo-inosose isomerase, has an optimum pH of pH 5 to pH 9, and has the property of being activated by Mn 2+ , Zn 2+ or Co 2+ as an activator And an enzyme having an amino acid sequence consisting of 278 amino acid residues described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing shown below (molecular weight 31.6 kDalton). 2003-128065 specification).

さらに、前記の新しい酵素、シロ−イノソース イソメラーゼは、これをシロ−イノソース水溶液中でシロ−イノソースに作用させると、D−キロ−1−イノソースを生成できることが確認され、またD−キロ−1−イノソースをNaBH4で化学的に還元すると、D−キロ−イノシトールを製造できることが確認された(前記の特願2003−128065号明細書参照)。 Furthermore, it was confirmed that the above-mentioned new enzyme, scyllo-inosose isomerase, can produce D-kilo-1-inosose when it is reacted with scyllo-inosose in an aqueous scyllo-inosose solution. It was confirmed that D-kilo-inositol can be produced by chemically reducing inosource with NaBH 4 (see the aforementioned Japanese Patent Application No. 2003-128065).

安価な原料を用いてD−キロ−イノシトールを製造する方法において、効率的にD−キロ−イノシトールを生成でき、しかも生成されたD−キロ−イノシトールの単離と精製を容易に行い得るD−キロ−イノシトール製造の新しい方法が望まれていた。   In a method for producing D-kilo-inositol using an inexpensive raw material, D-kilo-inositol can be efficiently produced, and the produced D-kilo-inositol can be easily isolated and purified. A new method of producing kilo-inositol has been desired.

本発明者らは、原料に酵素を作用させる反応だけを用いることにより、高い基質濃度でミオ−イノシトールに数種の酵素を作用させて、最終生成物としてのD−キロ−イノシトールを効率的に製造することが可能であると考えた。そこで、ミオ−イノシトールから出発して、各種の酵素との反応によりD−キロ−イノシトールを製造する新しい方法を開発することを目的として研究を重ねた。   By using only the reaction that causes the enzyme to act on the raw material, the present inventors can allow several enzymes to act on myo-inositol at a high substrate concentration, thereby efficiently producing D-kilo-inositol as a final product. We thought that it was possible to manufacture. Therefore, research was repeated for the purpose of developing a new method for producing D-kilo-inositol by reaction with various enzymes starting from myo-inositol.

その研究過程中に本発明者らは、バチルス ズブチリスの既知のiolG遺伝子のコードするミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼに先づ着目した。この酵素は、ミオ−イノシトールのアキシャル水酸基を認識することができ、補酵素NAD+の存在下にミオ−イノシトールの酸化反応を触媒し、ミオ−イノシトールから相当するケトン(すなわちシロ−イノソース)を生成できる酵素であることが判っている。さらに、本発明者らはエンテロバクター エアロゲネシス由来のミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼ(Sigma社市販品)を用いて基礎的実験を行ったところ、このエンテロバクター由来のミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは、従来知られているとおりNAD+の存在下でミオ−イノシトールからシロ−イノソースへの酸化反応を触媒するばかりでなく、NADHの存在下にD−キロ−1−イノソースからD−キロ−イノシトールへの還元反応も触媒することを、本発明者らは今回、見出した。 During the course of the study, the inventors paid attention to myo-inositol 2-dehydrogenase encoded by a known iolG gene of Bacillus subtilis. This enzyme can recognize the axial hydroxyl group of myo-inositol and catalyzes the oxidation reaction of myo-inositol in the presence of the coenzyme NAD + to produce the corresponding ketone (ie, scyllo-inosose) from myo-inositol. It is known to be an enzyme that can be used. Furthermore, the present inventors conducted basic experiments using myo-inositol 2-dehydrogenase derived from Enterobacter aerogenesis (commercially available product from Sigma). As a result, myo-inositol 2-dehydrogenase derived from Enterobacter As is known, it not only catalyzes the oxidation reaction of myo-inositol to scyllo-inosose in the presence of NAD + , but also reduces D-kilo-1-inosose to D-chiro-inositol in the presence of NADH. The present inventors have now found that the reaction is also catalyzed.

さらに、本発明者らは、バチルス ズブチリスを培養し、その培養細胞の破砕液から直接に、バチルス ズブチリスのiolG遺伝子のコードする酵素、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼを分離することに今回成功した(後記の実施例1参照)。このように本発明者らが後記の実施例1で得たバチルス ズブチリス由来のミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは、特許文献17に示す式(I)のアミノ酸配列をもつミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと同じ酵素であると推定した。   Furthermore, the present inventors have succeeded in cultivating Bacillus subtilis and separating myo-inositol 2-dehydrogenase, an enzyme encoded by the iolG gene of Bacillus subtilis, directly from the lysate of the cultured cells (described later). Example 1). Thus, the myo-inositol 2-dehydrogenase derived from Bacillus subtilis obtained in Example 1 described later by the present inventors is the same as the myo-inositol 2-dehydrogenase having the amino acid sequence of the formula (I) shown in Patent Document 17. Presumed to be an enzyme.

本発明者らは、今回、後記の実施例1で得られたバチルス ズブチリス由来ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼを、NADHと共にD−キロ−1−イノソースに作用させると、D−キロ−1−イノソースからD−キロ−イノシトールへの還元反応を触媒できることを今回、見出した。   When the present inventors acted on the D-kilo-1-inosose together with NADH, the present inventors obtained the Bacillus subtilis-derived myo-inositol 2-dehydrogenase obtained in Example 1 below, from the D-kilo-1-inosose. It has now been found that the reduction reaction to D-kilo-inositol can be catalyzed.

従って、第1の本発明においては、次式

Figure 0004344572
のD−キロ−1−イノソースにミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと補酵素として還元型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)とを反応させて次式(IV)
Figure 0004344572
のD−キロ−イノシトールを生成させ、得られた反応液からD−キロ−イノシトールを回収することを特徴とする、D−キロ−イノシトールの製造方法が提供される。 Therefore, in the first present invention, the following formula
Figure 0004344572
D-kilo-1-inosose is reacted with myo-inositol 2-dehydrogenase and reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) as a coenzyme to give the following formula (IV)
Figure 0004344572
Of D-kilo-inositol is produced, and D-kilo-inositol is recovered from the resulting reaction solution.

第1の本発明方法の反応は、反応媒質として水を用いて行うことができる。この反応で使用されるミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは、バチルス ズブチリス由来またはエンテロバクター エアロゲネシス由来のミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼ、であることができ、好ましくはバチルス ズブチリス染色体中に存在する既知のiolG遺伝子のコードするミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼであることができる。   The reaction of the first method of the present invention can be performed using water as a reaction medium. The myo-inositol 2-dehydrogenase used in this reaction can be myo-inositol 2-dehydrogenase derived from Bacillus subtilis or Enterobacter aerogenesis, preferably a known iolG gene present in the Bacillus subtilis chromosome Myo-inositol 2-dehydrogenase encoded by

第1の本発明方法において、使用する原料基質はD−キロ−1−イノソースであり、36℃の水に約40%で溶解できるケトースまたは環状糖ケトンである。生成するD−キロ−イノシトールは、36℃の水に、約60%の濃度まで溶解できる環状糖アルコールである。しかし、本方法での酵素反応における水中の基質(D−キロ−1−イノソース)濃度は、反応温度が36℃の場合、最高のD−キロ−1−イノソース濃度として3%である。反応剤として必要なNADHは36℃で水に対して10%の溶解度をもつものであり、D−キロ−1−イノソース濃度はそれの約1/3であるからである。   In the first inventive method, the raw material substrate used is D-kilo-1-inosose, which is a ketose or cyclic sugar ketone that can be dissolved in water at 36 ° C. at about 40%. The resulting D-kilo-inositol is a cyclic sugar alcohol that can be dissolved in water at 36 ° C. to a concentration of about 60%. However, the substrate concentration (D-kilo-1-inosose) in water in the enzymatic reaction of this method is 3% as the maximum D-kilo-1-inosose concentration when the reaction temperature is 36 ° C. This is because NADH required as a reactant has a solubility of 10% in water at 36 ° C., and the D-kilo-1-inosose concentration is about 1/3 of that.

本方法での反応温度は、酵素反応が進行すれば、特に限定されない。基質の溶解度、NADHの安定性、使用酵素の耐熱性を考慮すると、20℃〜50℃、好ましくは36℃の温度で反応させる方が望ましい。また、均一系の水溶液での反応なので、攪拌する必要は無いが、反応混合物内の温度を均一化するため攪拌した方が望ましい。   The reaction temperature in this method is not particularly limited as long as the enzyme reaction proceeds. Considering the solubility of the substrate, the stability of NADH, and the heat resistance of the enzyme used, it is desirable to carry out the reaction at a temperature of 20 ° C. to 50 ° C., preferably 36 ° C. Further, since the reaction is a homogeneous aqueous solution, it is not necessary to stir, but it is desirable to stir in order to make the temperature in the reaction mixture uniform.

本酵素反応では、反応剤としてNADHが必要であり、反応液中でNADHは還元作用を果した後にNAD+に変換される。NADとNADHは、水溶液中のpH安定性が異なり、NADはpH8.0以下で安定であり、NADHはpH8.0以上で安定である。従って、反応媒質のpHは約pH8.0に保つのがよいと推定される。また、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは、至適pHが約pH8.0にあるため、本反応はpH8.0で進行させるのが適当であり、これを実験的に確認した。 In this enzyme reaction, NADH is required as a reactant, and NADH is converted to NAD + after performing a reducing action in the reaction solution. NAD + and NADH differ in pH stability in aqueous solution, NAD + is stable at pH 8.0 or lower, and NADH is stable at pH 8.0 or higher. Therefore, it is estimated that the pH of the reaction medium should be kept at about pH 8.0. In addition, since myo-inositol 2-dehydrogenase has an optimum pH of about pH 8.0, it is appropriate to proceed this reaction at pH 8.0, and this was confirmed experimentally.

ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは、所期の反応を所望の反応時間内に終わらせるのに必要な量で使用される。通常、25℃でpH9.0にて、1分間あたり、1μモルのミオ−イノシトールとNADを、1μモルのシロ−イノソースとNADHにする活性の量を1ユニット(単位)とする。 Myo-inositol 2-dehydrogenase is used in an amount necessary to complete the desired reaction within the desired reaction time. Usually, the amount of activity to convert 1 μmole myo-inositol and NAD + to 1 μmole scyllo-inosose and NADH per minute at pH 9.0 at 25 ° C. is defined as 1 unit.

さらに、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは、Mg2+イオンで活性化されることから、この金属イオンを添加することで、反応速度は増大することを実験的に確認した。 Furthermore, since myo-inositol 2-dehydrogenase is activated by Mg 2+ ions, it was experimentally confirmed that the reaction rate was increased by adding this metal ion.

従って、第1の本発明方法においては、酵素反応を行う反応媒質にNADHを0.0001%〜10%好ましくは0.004%〜0.1%添加すること、及びMg2+イオンが0.001mM〜10mM、好ましくは1mMになるようにMg塩を添加すること、及び反応媒質のpHを好ましくはpH7.7〜8.3に保つことによって、D−キロ−イノシトールの生成が効率よく行われる。 Accordingly, in the first method of the present invention, NADH is added to the reaction medium for performing the enzyme reaction in an amount of 0.0001% to 10%, preferably 0.004% to 0.1%, and Mg 2+ ions are 0.001 mM to 10 mM, preferably 1 mM. By adding the Mg salt so that the pH of the reaction medium becomes preferably 7.7 to 8.3, D-kilo-inositol is efficiently produced.

第1の本発明方法の酵素反応に使用する反応剤は、NADHであるが、NADPHも利用することもできる。安定性を考慮すると、NADHが望ましく、そのNADH濃度は、0.0001%から10%、好ましくは0.04%〜0.1%の濃度であることが望ましい。   The reactant used in the enzyme reaction of the first method of the present invention is NADH, but NADPH can also be used. In view of stability, NADH is desirable, and the NADH concentration is desirably 0.0001% to 10%, preferably 0.04% to 0.1%.

酵素反応液のpHは、pH7.7〜pH8.3の範囲に調整して反応させるが、好ましくは、pH8.0が望ましい。また、反応中に、このpHを反応中に保つために、必要があれば、緩衝液を加えることもできる。加える緩衝液の種類は特に限定されないが、pH8.0を保つ緩衝能力のある緩衝液が望ましく、さらに好ましくは、リン酸緩衝液、トリス緩衝液などが例示される。   The pH of the enzyme reaction solution is adjusted in the range of pH 7.7 to pH 8.3, and the reaction is preferably carried out at pH 8.0. In addition, a buffer may be added if necessary to keep this pH during the reaction during the reaction. The type of the buffer solution to be added is not particularly limited, but a buffer solution having a buffering ability to maintain pH 8.0 is desirable, and more preferable examples include a phosphate buffer solution and a Tris buffer solution.

なお、第1の本発明方法における酵素反応では、D−キロ−1−イノソースから一旦、生成したD−キロ−イノシトールがNADHから生じたNAD+の存在下にミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼの作用により酸化されてD−キロ−1−イノソースになる逆反応も起り、このようにD−キロ−イノシトールが生成する還元反応とD−キロ−イノシトールからD−キロ−1−イノソースが生成する逆向きの酸化反応とが平衡状態に達することが実験的に認められている。 In the enzyme reaction in the first method of the present invention, D-kilo-inositol once produced from D-kilo-1-inosose is caused by the action of myo-inositol 2-dehydrogenase in the presence of NAD + produced from NADH. There is also a reverse reaction that is oxidized to D-kilo-1-inosose. Thus, a reduction reaction in which D-kilo-inositol is produced and a reverse reaction in which D-kilo-1-inosose is produced from D-kilo-inositol. It has been experimentally observed that the oxidation reaction reaches an equilibrium state.

さらに、使用されるミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは固定化酵素としても使用可能であり、酵素固定化方法としてはゲル抱埋法、イオン交換樹脂吸着法など、一般的な酵素固定化方法が適用できる。   Furthermore, the myo-inositol 2-dehydrogenase used can also be used as an immobilized enzyme, and a general enzyme immobilization method such as a gel embedding method or an ion exchange resin adsorption method can be applied as the enzyme immobilization method. .

本酵素反応の停止は、加熱による酵素の失活、pHの変化、タンパク質変性剤の添加などにより達成できる。しかしながら、次工程のD−キロ−イノシトールの回収と精製を考慮すると、加熱により酵素を失活させるのが望ましい。例えば、酵素反応液を70℃〜120℃、好ましくは80℃〜90℃で10〜20分間加熱することによって酵素を失活できる。   Termination of the enzyme reaction can be achieved by deactivating the enzyme by heating, changing the pH, adding a protein denaturing agent, and the like. However, in consideration of the recovery and purification of D-kilo-inositol in the next step, it is desirable to deactivate the enzyme by heating. For example, the enzyme can be inactivated by heating the enzyme reaction solution at 70 ° C. to 120 ° C., preferably 80 ° C. to 90 ° C. for 10 to 20 minutes.

また、本酵素反応の停止のためには、反応液から酵素を分離、回収することにより、反応を停止させることもできる。このような酵素回収は、イオン交換樹脂カラムに反応液を通過させることにより酵素を分離することで行われる。固定化酵素を使用した場合は、反応液を遠心分離、あるいはろ過操作することによって、固定化酵素を回収することができる。   In order to stop the enzyme reaction, the reaction can be stopped by separating and recovering the enzyme from the reaction solution. Such enzyme recovery is performed by separating the enzyme by passing the reaction solution through an ion exchange resin column. When an immobilized enzyme is used, the immobilized enzyme can be recovered by centrifuging or filtering the reaction solution.

第1の発明方法において、加熱による反応停止処理を行った後の酵素反応液は、これからタンパク質変性で生じた不溶物を除去するために、遠心分離またはろ過する必要がある。さらに、不溶物が除去された反応液は、液中に存在するD−キロ−イノシトール以外のイオン性の物質すなわちNAD+、金属イオンなど、ならびに残留のD−キロ−1−イノソースおよび疎水性物質を除去する目的で、イオン交換樹脂カラムに通過される。この際に使用されるイオン交換樹脂カラムは、強塩基性イオン交換樹脂および弱塩基性イオン交換樹脂の何れか1つ、もしくは、両方の混合物のカラムと、強酸性イオン交換樹脂及び弱酸性イオン交換樹脂の何れか1つ、もしくは、両方の混合物のカラムであることができる。前記のように、イオン交換樹脂カラムに反応溶液を通す方法も使用できるが、不溶物を除去した反応液をイオン交換樹脂粒とバッチ式に攪拌混合し、ろ過することで脱イオンすることも可能である。 In the first invention method, the enzyme reaction solution after the reaction stop treatment by heating needs to be centrifuged or filtered in order to remove insoluble matters generated by protein denaturation. Furthermore, the reaction solution from which insoluble matter has been removed is composed of ionic substances other than D-kilo-inositol existing in the liquid, that is, NAD + , metal ions, etc., and residual D-kilo-1-inosose and hydrophobic substances. Is passed through an ion exchange resin column for the purpose of removing water. The ion exchange resin column used at this time is either a strong basic ion exchange resin or a weak basic ion exchange resin, or a mixture of both, a strong acid ion exchange resin, and a weak acid ion exchange. It can be a column of any one of the resins or a mixture of both. As described above, the method of passing the reaction solution through the ion exchange resin column can also be used, but it is also possible to deionize the reaction liquid from which insoluble matter has been removed with the ion exchange resin particles in a batch-type stirring and filtration. It is.

イオン交換樹脂カラムから最終的に出た溶出液は、D−キロ−イノシトールを含む水溶液である。   The eluate finally discharged from the ion exchange resin column is an aqueous solution containing D-kilo-inositol.

さらに、得られたろ液または遠心分離上清は、D−キロ−イノシトールの水溶液であり、これを必要があれば、活性炭を用いて脱色させることが可能である。活性炭処理法は、カラム状に詰めた活性炭中に溶液を通す方法であることができるが、バッチ式で攪拌混合し、ろ過することで脱色することも可能である。脱色処理されたD−キロ−イノシトール水溶液を濃縮乾固すると、高純度のD−キロ−イノシトール固体が得られる。   Furthermore, the obtained filtrate or centrifugation supernatant is an aqueous solution of D-kilo-inositol, and if necessary, it can be decolorized using activated carbon. The activated carbon treatment method can be a method in which a solution is passed through activated carbon packed in a column shape, but it is also possible to decolorize by stirring and mixing in a batch system and filtering. When the decolorized D-kilo-inositol aqueous solution is concentrated and dried, a high-purity D-kilo-inositol solid is obtained.

更に、本発明者らは研究を進めた。すなわち、前記のとおり、本出願人の先の出願に係る特願2003−128065号に記載の発明において、バチルス ズブチリスの既知のiolI遺伝子を組込んだプラスミドで形質転換された大腸菌を作成し、その形質転換された大腸菌を培養し、その培養細胞の破砕液から、iolI遺伝子のコードする酵素、シロ−イノソース イソメラーゼ(後記の配列表の配列番号1に示すアミノ酸配列を有するタンパク質)を収得することに成功した。この際に得られた経験と知識を利用して、バチルス ズブチリスを培養し、バチルス ズブチリス培養細胞を破砕し、得られたバチルス ズブチリス細胞破砕液から直接にシロ−イノソース イソメラーゼを分離、収得する実験を試みた。   In addition, the inventors proceeded with research. That is, as described above, in the invention described in Japanese Patent Application No. 2003-128065 related to the earlier application of the present applicant, E. coli transformed with a plasmid incorporating a known iolI gene of Bacillus subtilis was prepared, The transformed Escherichia coli is cultured, and the enzyme encoded by the iolI gene, scyllo-inosose isomerase (protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing below) is obtained from the disrupted solution of the cultured cells. Successful. Based on the experience and knowledge gained at this time, Bacillus subtilis was cultured, the cultured cells of Bacillus subtilis were disrupted, and the experiment was conducted to separate and collect scyllo-inosose isomerase directly from the obtained Bacillus subtilis cell lysate. Tried.

この実験の結果に基づいて、前記のシロ−イノソース イソメラーゼをバチルス ズブチリスから直接に製造して分離することに今回成功した(後記される第6の本発明の説明および後記の実施例1、参照)。   Based on the results of this experiment, the above-mentioned scyllo-inosose isomerase was successfully produced and separated directly from Bacillus subtilis (see the description of the sixth invention described later and Example 1 described later). .

バチルス ズブチリスから後記の実施例1の方法により直接に製造して分離されたシロ−イノソース イソメラーゼも、後記の配列表の配列番号1のアミノ酸配列を有し且つ特願2003−128065号の発明で得られたものと一致する酵素学的性質を有することを、本発明者らは確認した。そして、後記の実施例1で得られたバチルス ズブチリス由来のシロ−イノソース イソメラーゼをシロ−イノソースに作用させると、D−キロ−1−イノソースを生成できることが確認された。   The scyllo-inosose isomerase directly produced and isolated from Bacillus subtilis by the method of Example 1 described later also has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing below and is obtained in the invention of Japanese Patent Application No. 2003-128065. The inventors have confirmed that they have enzymological properties consistent with those obtained. Then, it was confirmed that when scyllo-inosose isomerase derived from Bacillus subtilis obtained in Example 1 described later is allowed to act on scyllo-inosose, D-kilo-1-inosose can be produced.

上記の本発明者らの知見に基づいて、本発明者らは、ミオ−イノシトールからシロ−イノソースを製造する既知の酵素的方法に従って、先づ次式(I)

Figure 0004344572
のミオ−イノシトールにミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと、補酵素として知られる酸化型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD+)とを水性反応媒質中で反応させて次式(II)
Figure 0004344572
のシロ−イノソースを生成させる第1の反応ステップを行った。続いて、得られた式(II)のシロ−イノソースに、バチルス ズブチリス染色体中に存在する既知のiolI遺伝子のコードする酵素、すなわちシロ−イノソース イソメラーゼを水性反応媒質中で反応させて次式(III)
Figure 0004344572
のD−キロ−1−イノソースを生成させる第2の反応ステップを実験し、さらに得られた式(III)のD−キロ−1−イノソースに、第1の反応ステップで使用したものと同じミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと、を還元型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)とを水性反応媒質中で反応させて次式(IV)
Figure 0004344572
のD−キロ−イノシトールを生成させる第3の反応ステップを実験したところ、第3の反応ステップの反応溶液中に式(IV)のD−キロ−イノシトールが生成できることを知見した。 Based on the above-mentioned findings of the present inventors, the present inventors have first described the following formula (I) according to a known enzymatic method for producing scyllo-inosose from myo-inositol.
Figure 0004344572
Myo-inositol was reacted with myo-inositol 2-dehydrogenase and an oxidized form of nicotinamide adenine dinucleotide (NAD + ), known as a coenzyme, in an aqueous reaction medium to give the following formula (II)
Figure 0004344572
A first reaction step was performed to produce the scyllo-inosose. Subsequently, the obtained scyllo-inosose of the formula (II) is reacted with an enzyme encoded by a known iolI gene present in the Bacillus subtilis chromosome, that is, scyllo-inosose isomerase, in an aqueous reaction medium to give the following formula (III )
Figure 0004344572
A second reaction step to produce a D-kilo-1-inosose of formula (III), and the resulting D-kilo-1-inosose of formula (III) is subjected to the same myo as used in the first reaction step. -Inositol 2-dehydrogenase is reacted with reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) in an aqueous reaction medium to give the following formula (IV)
Figure 0004344572
When the third reaction step for producing D-kilo-inositol was tested, it was found that D-kilo-inositol of the formula (IV) can be produced in the reaction solution of the third reaction step.

従って、第2の本発明(請求項1の発明)においては、 次式(I)

Figure 0004344572
のミオ−イノシトールにミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと酸化型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD+)とを水性反応媒質中で反応させて次式(II)
Figure 0004344572
のシロ−イノソースを生成させる第1の反応ステップを行い、式(II)のシロ−イノソースに、バチルス ズブチリス染色体中に存在する既知のiolI遺伝子のコードする酵素、すなわち配列表の配列番号1のアミノ酸配列を有する酵素であって、しかもシロ−イノソース イソメラーゼと命名された酵素を水性反応媒質中で反応させて次式(III)
Figure 0004344572
のD−キロ−1−イノソースを生成させる第2の反応ステップを行い、式(III)のD−キロ−1−イノソースに、第1の反応ステップで使用したものと同じミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと、還元型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)とを水性反応媒質中で反応させて次式(IV)
Figure 0004344572
のD−キロ−イノシトールを生成させる第3の反応ステップを行い、第3の反応ステップの反応溶液から式(IV)のD−キロ−イノシトールを回収する工程を行うことから成る、D−キロ−イノシトールの製造方法が提供される。 Accordingly, in the second invention (the invention of claim 1) , the following formula (I)
Figure 0004344572
Myo-inositol was reacted with myo-inositol 2-dehydrogenase and oxidized nicotinamide adenine dinucleotide (NAD + ) in an aqueous reaction medium to give the following formula (II)
Figure 0004344572
A first reaction step of generating a scyllo-inosose of the enzyme, and the scyllo-inosose of formula (II) is converted into an enzyme encoded by a known iolI gene present in the Bacillus subtilis chromosome, that is, the amino acid of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing An enzyme having a sequence, which is also named scyllo-inosose isomerase, is reacted in an aqueous reaction medium to give the following formula (III)
Figure 0004344572
A second reaction step to produce a D-kilo-1-inosose of formula (III) and the same myo-inositol 2-dehydrogenase as used in the first reaction step. Is reacted with reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) in an aqueous reaction medium to give the following formula (IV)
Figure 0004344572
A third reaction step of producing D-kilo-inositol, and a step of recovering D-kilo-inositol of formula (IV) from the reaction solution of the third reaction step. A method for producing inositol is provided.

第2の本発明方法の第1反応ステップと第3反応ステップで使用されるミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼはバチルス ズブチリス由来またはエンテロバクター エアロゲネシス由来のミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼであることができ、好ましくはバチルス ズブチリス染色体中に存在する既知のiolG遺伝子のコードするミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼである。   The myo-inositol 2-dehydrogenase used in the first reaction step and the third reaction step of the second method of the present invention can be myo-inositol 2-dehydrogenase derived from Bacillus subtilis or enterobacter aerogenesis, and preferably Is a myo-inositol 2-dehydrogenase encoded by a known iolG gene present in the Bacillus subtilis chromosome.

第2の本発明方法において、第1反応ステップで得られた反応液、すなわち前記の2−デヒドロゲナーゼと、NAD+から変換されたNADHと生成したシロ−イノソースと残存するミオ−イノシトールとを含有する反応液を、そのまま直ちに第2反応ステップに用いることができ、そして該反応液にシロ−イノソース イソメラーゼを添加して第2反応ステップを進行できる。また、第2反応ステップで得られた反応液、すなわちNADHと、生成されたD−キロ−1−イノソースと、残存するシロ−イノソース イソメラーゼおよび前記2−デヒドロゲナーゼならびにミオ−イノシトールとを含有する反応液を、そのまま直ちに第3反応ステップに用いることができ、そして該反応液に必要に応じてNADHおよび(または)ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼを添加または補足して第3反応ステップを進行できる。このようにして、第3反応ステップの反応液中には、D−キロ−イノシトールが生成でき且つ未反応のD−キロ−1−イノソースの多少が残留し、しかもNADHから変換したNAD+ならびに残留したシロ−イノソース イソメラーゼおよびミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼおよびミオ−イノシトールが含有される。 In the second method of the present invention, the reaction solution obtained in the first reaction step, that is, the above-mentioned 2-dehydrogenase, NADH converted from NAD + , generated scyllo-inosose and residual myo-inositol are contained. The reaction solution can be used immediately in the second reaction step as it is, and scyllo-inosose isomerase can be added to the reaction solution to proceed with the second reaction step. The reaction solution obtained in the second reaction step, that is, a reaction solution containing NADH, the produced D-kilo-1-inosose, the remaining scyllo-inosose isomerase, the 2-dehydrogenase, and myo-inositol. Can be used immediately in the third reaction step, and NADH and / or myo-inositol 2-dehydrogenase can be added or supplemented to the reaction solution as necessary to proceed with the third reaction step. In this way, in the reaction solution of the third reaction step, D-kilo-inositol can be formed and some unreacted D-kilo-1-inosose remains, and NAD + converted from NADH and the residual The scyllo-inosose isomerase and myo-inositol 2-dehydrogenase and myo-inositol are contained.

前記の第3反応ステップで得た反応液からD−キロ−イノシトールを回収するためには、先ず残留する酵素を加熱変性させて沈殿させ、その沈殿を除去し、残りの上清からイオン性物質ならびにイノソース類を強塩基性イオン交換樹脂処理で除去し、こうして得られるD−キロ−イノシトールとミオ−イノシトールとの混合物の水溶液から濃縮法などによりD−キロ−イノシトールを採取することができる。   In order to recover D-kilo-inositol from the reaction solution obtained in the third reaction step, first, the remaining enzyme is denatured by heating and precipitated, the precipitate is removed, and the ionic substance is removed from the remaining supernatant. Inosose can be removed by treatment with a strongly basic ion exchange resin, and D-kilo-inositol can be collected from an aqueous solution of a mixture of D-kilo-inositol and myo-inositol thus obtained by a concentration method or the like.

第2の本発明方法の第1反応ステップに使用する基質はミオ−イノシトールであり、36℃の水に21%まで溶解できる環状糖アルコールである。第3反応ステップで生成するD−キロ−イノシトールは、36℃の水に、約60%まで溶解できる環状糖アルコールである。36℃の反応温度を用いる時に、第1反応ステップでミオ−イノシトールを21%まで添加できるが、さらに温度を上げることにより、21%以上の濃度で反応させることもできる。   The substrate used in the first reaction step of the second method of the present invention is myo-inositol, which is a cyclic sugar alcohol that can be dissolved up to 21% in water at 36 ° C. D-kilo-inositol produced in the third reaction step is a cyclic sugar alcohol that can be dissolved in water at 36 ° C. to about 60%. When using a reaction temperature of 36 ° C., myo-inositol can be added up to 21% in the first reaction step, but the reaction can also be carried out at a concentration of 21% or more by further raising the temperature.

第2の本発明方法における第1、第2および第3の反応ステップでの反応温度は、反応が進行すれば、特に限定されない。基質の溶解度、NAD+およびNADHの安定性、使用される酵素の耐熱性を考慮すると、20℃〜50℃、好ましくは36℃の温度で反応させる方が望ましい。また、水に酵素を溶解して用いるときには均一系の溶液での反応なので、反応液を攪拌する必要は無いが、温度を均一化するため攪拌した方が望ましい。 The reaction temperatures in the first, second and third reaction steps in the second method of the present invention are not particularly limited as long as the reaction proceeds. Considering the solubility of the substrate, the stability of NAD + and NADH, and the heat resistance of the enzyme used, it is desirable to carry out the reaction at a temperature of 20 ° C. to 50 ° C., preferably 36 ° C. Further, when the enzyme is dissolved in water and used, it is a reaction in a homogeneous solution, so that it is not necessary to stir the reaction solution, but it is desirable to stir to make the temperature uniform.

各々の反応ステップにおける酵素反応液のpHは、pH7.0〜pH9.0の範囲に調整して反応を進行させるが、NAD+およびNADHの安定性、シロ−イノソースの安定性を考慮して、好ましくはpH7.7〜pH8.3、さらに好ましくは、pH8.0が望ましい。また、反応中に、適当なpHを反応中に保つために、必要があれば、緩衝液を加えることもできる。加える緩衝液の種類は特に限定されないが、pH8.0を保つ緩衝能力のある緩衝液が望ましく、さらに好ましくは、リン酸緩衝液、トリス緩衝液などが例示される。 The pH of the enzyme reaction solution in each reaction step is adjusted to a range of pH 7.0 to pH 9.0 to allow the reaction to proceed, but considering the stability of NAD + and NADH and the stability of scyllo-inosose, The pH is preferably 7.7 to 8.3, more preferably 8.0. In addition, a buffer solution can be added if necessary to keep an appropriate pH during the reaction. The type of buffer solution to be added is not particularly limited, but a buffer solution having a buffering ability that maintains pH 8.0 is desirable, and more preferably, a phosphate buffer solution, a Tris buffer solution, and the like are exemplified.

第2の本発明方法の第1反応ステップにおいて、ミオ−イノシトールにミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとNAD+とを反応させて、酸化によりシロ−イノソース(すなわちミオ−イノソース)を生成する反応系では、反応剤としてのNAD+の存在が必要であり、その反応液中で反応の進行につれてNAD+はNADHに変換される。NAD+とNADHは、水溶液中のpH安定性が異なり、NAD+はpH8.0以下で安定であり、NADHはpH8.0以上で安定である。従って、第1反応ステップで反応媒質のpHは約8.0に保つのがよい。 In the first reaction step of the second method of the present invention, in the reaction system in which myo-inositol is reacted with myo-inositol 2-dehydrogenase and NAD + to generate scyllo-inosose (ie, myo-inosose) by oxidation, The presence of NAD + as a reactant is necessary, and NAD + is converted to NADH as the reaction proceeds in the reaction solution. NAD + and NADH have different pH stability in an aqueous solution, NAD + is stable at pH 8.0 or lower, and NADH is stable at pH 8.0 or higher. Therefore, the pH of the reaction medium should be maintained at about 8.0 in the first reaction step.

さらに、この第1反応ステップでは、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは、Mg2+イオンで活性化されることから、この金属イオンを添加することで、反応速度は増大することを実験的に確認した。 Furthermore, in this first reaction step, since myo-inositol 2-dehydrogenase is activated by Mg 2+ ions, it was experimentally confirmed that the reaction rate is increased by adding this metal ion. .

従って、第2の本発明方法の第1反応ステップにおいては、ミオ−イノシトール水溶液に反応剤としてNAD+を0.0001%〜10%、好ましくは0.004%の濃度で添加すること、及び、Mg2+イオンが0.001mM〜10mM、好ましくは1mMになるようにMg塩を添加すること、及び、反応媒質のpHをpH7.0〜9.0、好ましくはpH7.7〜8.3に保つことによってシロ−イノソースの生成が効率よく行われる。 Therefore, in the first reaction step of the second method of the present invention, NAD + is added as a reactant to the aqueous myo-inositol solution at a concentration of 0.0001% to 10%, preferably 0.004%, and Mg 2+ ions By adding Mg salt so that the pH of the reaction medium is 0.001 mM to 10 mM, preferably 1 mM, and maintaining the pH of the reaction medium at pH 7.0 to 9.0, preferably pH 7.7 to 8.3. It is done efficiently.

第1反応ステップでは、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼの触媒作用により、NAD+の作用下に、ミオ−イノシトールの2位水酸基が酸化され、シロ−イノソースを生成する酸化反応が起り、この時、同時にNAD+からNADHが生成する。また、一旦生成したシロ−イノソースがNADHの作用下に該2−デヒドロゲナーゼの触媒作用でミオ−イノシトールを生成する逆向きの還元反応も起る。従って、ミオ−イノシトールからシロ−イノソースが生成する酸化反応と、シロ−イノソースからミオ−イノシトールが生成する逆向きの還元反応とが平衡状態に達することが実験的に認められた。 In the first reaction step, the 2-hydroxyl group of myo-inositol is oxidized under the action of NAD + due to the catalytic action of myo-inositol 2-dehydrogenase, and an oxidation reaction that generates scyllo-inosose occurs at the same time. NADH is generated from NAD + . In addition, the reductive reaction in which the produced scyllo-inosose once produces myo-inositol by the catalytic action of the 2-dehydrogenase under the action of NADH also occurs. Therefore, it was experimentally observed that the oxidation reaction in which scyllo-inosose is produced from myo-inositol and the reverse reduction reaction in which myo-inositol is produced from scyllo-inosose reach an equilibrium state.

第2の本発明方法の第2反応ステップにおいて、シロ−イノソースにシロ−イノソース イソメラーゼを作用させてD−キロ−1−イノソースを生成する反応を行うのに当っては、第1反応ステップで得たシロ−イノソースを含有する水溶液に対して、シロ−イノソース イソメラーゼを添加する。そのシロ−イノソースの水溶液では、反応開始時にシロ−イノソース濃度が1%〜15%、好ましくは10%であるのが望ましい。   In the second reaction step of the second method of the present invention, the reaction of scyllo-inosose with scyllo-inosose isomerase to produce D-kilo-1-inosose is obtained in the first reaction step. To the aqueous solution containing scyllo-inosose, scyllo-inosose isomerase is added. In the aqueous solution of scyllo-inosose, the scyllo-inosose concentration at the start of the reaction is desirably 1% to 15%, preferably 10%.

このシロ−イノソースの水溶液に作用させるシロ−イノソース イソメラーゼは、単離されたシロ−イノソース イソメラーゼであることもでき、またこれを含む粗酵素液であることもできる。さらに、使用されるシロ−イノソース イソメラーゼは固定化酵素としても使用可能である。酵素固定化方法としては、ゲル抱埋法、イオン交換樹脂吸着法など、一般の酵素固定化方法が適用できる。   The scyllo-inosose isomerase acting on the scyllo-inosose aqueous solution may be an isolated scyllo-inosose isomerase or a crude enzyme solution containing the same. Furthermore, the scyllo-inosose isomerase used can also be used as an immobilized enzyme. As an enzyme immobilization method, a general enzyme immobilization method such as a gel embedding method or an ion exchange resin adsorption method can be applied.

使用されるシロ−イノソース水溶液のpHは、シロ−イノソース イソメラーゼの至適pHであるpH5〜9、好ましくはpH5〜9、さらに好ましくはpH7.5に調整されてあるのが望ましい。また、活性化因子として、Mn2+とZn2+イオンを最終濃度0.01mM〜10mM、好ましくは0.5mMになるようにMn塩とZn塩を添加、存在させることが望ましい。使用されるMn塩、Zn塩は水溶性の塩であれば使用することができる。また、反応温度は、バチルス由来のシロ−イノソース イソメラーゼを使用する場合、20℃〜50℃、好ましくは40℃が望ましい。 The pH of the aqueous solution of scyllo-inosose to be used is desirably adjusted to pH 5-9, preferably pH 5-9, more preferably pH 7.5, which is the optimum pH of scyllo-inosose isomerase. Furthermore, as an activator, Mn 2 + and Zn 2+ ions to a final concentration 0.01MM~10mM, preferably adding Mn salt and Zn salt to be 0.5 mM, there is to be desirable. The Mn salt and Zn salt used can be used as long as they are water-soluble salts. The reaction temperature is 20 ° C. to 50 ° C., preferably 40 ° C., when using a Bacillus derived scyllo-inosose isomerase.

シロ−イノソース水溶液に前記シロ−イノソース イソメラーゼ水溶液を加えてなる反応混合物は均一溶液になるために撹拌する必要は無いが、温度を均一化するため攪拌した方が好ましい。この第2反応ステップの反応はシロ−イノソース濃度とD−キロ−1−イノソース濃度が70:30の平衡値に達するまで進行させることができる。   The reaction mixture obtained by adding the aqueous scyllo-inosose isomerase solution to the aqueous scyllo-inosose solution does not need to be stirred in order to become a homogeneous solution, but is preferably stirred to make the temperature uniform. The reaction of this second reaction step can proceed until the scyllo-inosose concentration and the D-kilo-1-inosose concentration reach an equilibrium value of 70:30.

第2反応ステップの反応終了後に、酵素を反応液から回収することもできる。該イソメラーゼ酵素水溶液を使用した場合に得られる反応液を、イオン交換樹脂カラムに通過させることにより酵素を分離、回収することができる。固定化された酵素を使用した場合は、反応液を遠心分離あるいはろ過することによって、固定化酵素を回収できる。   After completion of the reaction in the second reaction step, the enzyme can be recovered from the reaction solution. The enzyme can be separated and recovered by passing the reaction solution obtained when the aqueous isomerase enzyme solution is used through an ion exchange resin column. When an immobilized enzyme is used, the immobilized enzyme can be recovered by centrifuging or filtering the reaction solution.

このようにして、酵素を除いた後の残液である反応液は、未反応のシロ−イノソースと生成されたD−キロ−1−イノソースを含み且つ場合によっては金属イオン、NADHおよびNAD+を含んでいる。次にこの残液から金属イオンとNADHとNAD+のようなイオン性物質を除去するためには、イオン交換樹脂カラムに残液を通す。得られたカラム流出液を濃縮しその濃縮液を室温で静置すると、シロ−イノソースは、選択的に結晶化するからこれを分別し水で結晶を洗浄する。この操作により、未反応のシロ−イノソースが回収できる。結晶分別後の母液には、反応で生成したD−キロ−1−イノソースが溶解して居り、その母液を濃縮乾固すると、D−キロ−1−イノソースの粉末を回収できる。 In this way, the reaction solution, which is the remaining solution after removing the enzyme, contains unreacted scyllo-inosose and the produced D-kilo-1-inosose, and optionally contains metal ions, NADH and NAD + . Contains. Next, in order to remove metal ions, ionic substances such as NADH and NAD + from the residual liquid, the residual liquid is passed through an ion exchange resin column. When the obtained column effluent is concentrated and the concentrate is allowed to stand at room temperature, scyllo-inosose is selectively crystallized, so that it is separated and washed with water. By this operation, unreacted scyllo-inosose can be recovered. The D-kilo-1-inosose produced by the reaction is dissolved in the mother liquor after the crystal fractionation, and the D-kilo-1-inosose powder can be recovered by concentrating the mother liquor to dryness.

第2の本発明方法の第2反応ステップでは、シロ−イノソース イソメラーゼの触媒作用により、シロ−イノソースのケトン基が位置特異的に、隣接のアルコール基に移動させられて、D−キロ−1−イノソースを生成する異性化反応が起る。また、一旦生成したD−キロ−1−イノソースが該イソメラーゼの作用によりシロ−イノソースに戻る逆向きの異性化反応も起るので、シロ−イノソースからのD−キロ−1−イノソースの生成反応と、D−キロ−1−イノソースからのシロ−イノソースの生成反応とが平衡状態に達することが認められている。   In the second reaction step of the second method of the present invention, the ketone group of scyllo-inosose is regiospecifically transferred to the adjacent alcohol group by the catalytic action of scyllo-inosose isomerase, and D-kilo-1- An isomerization reaction that produces inosose occurs. In addition, since the once-generated D-kilo-1-inosose also undergoes a reverse isomerization reaction that returns to the scyllo-inosose by the action of the isomerase, the reaction of producing D-kilo-1-inosose from the scyllo-inosose It has been observed that the formation reaction of scyllo-inosose from D-kilo-1-inosose reaches an equilibrium state.

第2の本発明方法の第3反応ステップでは、第2反応ステップで得たD−キロ−1−イノソースを含有する水溶液(前記の第2反応ステップの反応終了後の反応液そのままも使用できる)中のD−キロ−1−イノソースに対して、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼおよびNADHを必要に応じて添加または補足した後に反応させ、D−キロ−1−イノソースから還元的にD−キロ−イノシトールを生成させる。この第3の反応ステップでは、第1の本発明方法と同じ要領で実施できる。すなわち、反応温度が20℃〜50℃、好ましくは36℃の温度で、反応媒質のpHをpH7.7〜8.3に保って、反応を行うことができる。反応の開始に先立ち、または反応の途中で必要に応じて、NADHおよびMg2+イオンを補給することができる。 In the third reaction step of the second method of the present invention, an aqueous solution containing D-kilo-1-inosose obtained in the second reaction step (the reaction solution after completion of the reaction in the second reaction step can be used as it is). D-kilo-1-inosose is added with or supplemented with myo-inositol 2-dehydrogenase and NADH as necessary, and reacted with D-kilo-1-inosose in a reductive manner. Is generated. This third reaction step can be carried out in the same manner as in the first method of the present invention. That is, the reaction can be performed at a reaction temperature of 20 ° C. to 50 ° C., preferably 36 ° C., while maintaining the pH of the reaction medium at pH 7.7 to 8.3. NADH and Mg 2+ ions can be replenished prior to the start of the reaction or as needed during the reaction.

この第3反応ステップでは、第1反応ステップで使用した酵素と同じであるミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼの触媒作用により、NADHの反応でD−キロ−1−イノソースの1位ケトン基が還元され、D−キロ−イノシトールを生成する還元反応が行われる。この時、同時にNADHからNAD+が生成する。 In this third reaction step, the 1-position ketone group of D-kilo-1-inosose is reduced by the reaction of NADH by the catalytic action of myo-inositol 2-dehydrogenase which is the same as the enzyme used in the first reaction step, A reduction reaction is performed to produce D-kilo-inositol. At the same time, NAD + is generated from NADH.

この第3の反応ステップでは、該2−デヒドロゲナーゼの作用によりD−キロ−1−イノソースからD−キロ−イノシトールを生成する還元反応が起るが、一旦生成したD−キロ−イノシトールからD−キロ−1−イノソースを生成する逆向きの酸化反応も起り、両方の反応が平衡状態に達することが認められる。   In this third reaction step, a reduction reaction for producing D-kilo-inositol from D-kilo-1-inosose occurs by the action of the 2-dehydrogenase. It can be seen that the reverse oxidation reaction producing -1-inosose also occurs and both reactions reach equilibrium.

この第3反応ステップの反応終了後には、生成したD−キロ−イノシトールと、残留するD−キロ−1−イノソースと、NAD+と、NADHと、残留する酵素とを含有し且つ場合によっては残留するシロ−イノソースも含有する水溶液が最終の反応液として得られる。 After the completion of this third reaction step, it contains the produced D-kilo-inositol, the remaining D-kilo-1-inosose, NAD + , NADH, and the remaining enzyme, and possibly residual. An aqueous solution containing scyllo-inosose is obtained as the final reaction solution.

この最終の反応液からは、先づ、酵素を回収し、次いで酵素回収後の反応液から所望のD−キロ−イノシトールを回収する。反応液からのD−キロ−イノシトールの回収は、第1の本発明方法について説明したと同じ要領で行なうことができる。   From this final reaction solution, the enzyme is first recovered, and then the desired D-kilo-inositol is recovered from the reaction solution after the enzyme recovery. The recovery of D-kilo-inositol from the reaction solution can be performed in the same manner as described for the first method of the present invention.

第2の本発明方法の第1〜第3反応ステップで起る一連の反応を反応チャート(A)として示すと、次のとおりである。   A series of reactions occurring in the first to third reaction steps of the second method of the present invention is shown as a reaction chart (A) as follows.

Figure 0004344572
第2の本発明方法は、その第1、第2および第3の各々の反応ステップをそれぞれ別々の反応容器中で行うことによりバッチ方式でも実施できるものであるけれども、第2の本発明方法を、単一の反応容器中でワン・ポット(one-pot)方式で実施できるように改変できるのではないかと本発明者らは考えた。
Figure 0004344572
The second method of the present invention can be carried out in a batch mode by carrying out the first, second and third reaction steps in separate reaction vessels. The present inventors thought that it could be modified so that it could be carried out in a one-pot system in a single reaction vessel.

すなわち、第2の本発明方法を研究した結果を参照すると、ミオ−イノシトール水溶液にミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼおよびNAD+を添加して、成る反応混合物中でシロ−イノソース生成の第1反応ステップを行うのに先立ち、ミオ−イノシトール、該2−デヒドロゲナーゼおよびNAD+を含有する水溶液(すなわち反応混合物)中に、シロ−イノソースからD−キロ−1−イノソースへの異性化反応を触媒する前記のシロ−イノソース イソメラーゼも添加して共存させる場合には、前記の反応混合物の中で、ミオ−イノシトールからシロ−イノソースへの変換と、シロ−イノソースからD−キロ−1−イノソースへの変換とを経由してD−キロ−1−イノソースからD−キロ−イノシトールへの変換を行うことができ、その得られた反応液中にD−キロ−イノシトールが最終生成物として生成して、これを収得できると考えた。 That is, referring to the result of studying the second method of the present invention, the first reaction step of scyllo-inosose formation in a reaction mixture comprising adding myo-inositol 2-dehydrogenase and NAD + to an aqueous myo-inositol solution is described. Prior to carrying out, the above-mentioned sciro which catalyzes the isomerization reaction from scyllo-inosose to D-kilo-1-inosose in an aqueous solution (ie reaction mixture) containing myo-inositol, the 2-dehydrogenase and NAD +. -Inosource When isomerase is also added and coexists, in the above reaction mixture, the conversion from myo-inositol to scyllo-inosose and the conversion from scyllo-inosose to D-kilo-1-inosose D-kilo-1-inosose can be converted to D-kilo-inositol, and D Km - inositol is produced as a final product, it was considered to be Shutoku this.

そこで、シロ−イノソース イソメラーゼと、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとを同時にミオ−イノシトール水溶液に添加し、しかも補酵素NAD+も添加して共存させてミオ−イノシトールに作用させて一連の酵素反応を進めたところ、反応液中に最終段階でD−キロ−イノシトールが生成されており検出できることを見出した。従って、第2の本発明方法について、ミオ−イノシトールの水溶液に対して当初からミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼおよびシロ−イノソース イソメラーゼの両者ならびに補酵素としてNAD+を添加して、これにより得られた反応混合物中で第1の反応ステップ、第2の反応ステップおよび第3の反応ステップを順次に進行させて行うことから成るように方法を改変する場合にも、反応液中に最終的にD−キロ−イノシトールを生成できることを本発明者らは知見した。 Therefore, scyllo-inosose isomerase and myo-inositol 2-dehydrogenase are simultaneously added to myo-inositol aqueous solution, and coenzyme NAD + is also added to coexist and act on myo-inositol to proceed a series of enzyme reactions. As a result, it was found that D-kilo-inositol was generated in the reaction solution at the final stage and could be detected. Therefore, for the second method of the present invention, the reaction obtained by adding both myo-inositol 2-dehydrogenase and scyllo-inosose isomerase and NAD + as a coenzyme from the beginning to an aqueous solution of myo-inositol. Even when the process is modified to consist of carrying out the first reaction step, the second reaction step and the third reaction step in sequence in the mixture, it is finally possible to add D-kilo in the reaction solution. -The inventors have found that inositol can be produced.

それ故、第2の本発明方法の改変法として、第3の本発明(請求項4の発明)においては、ミオ−イノシトール水溶液に対してミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼおよび酸化型もしくは還元型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD+もしくはNADH)ならびに配列表の配列番号1のアミノ酸配列を有する酵素であって、しかもシロ−イノソース イソメラーゼと命名された酵素を添加し、得られた反応混合物中で、NAD+の作用とミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼの触媒作用によってミオ−イノシトールからシロ−イノソースを生成させる第1の反応と、NAD+からNADHへの変換反応と、配列番号1のアミノ酸配列を有する前記の酵素であるシロ−イノソース イソメラーゼの触媒作用によってシロ−イノソースからD−キロ−1−イノソースを生成させる第2の反応と、生成したNADHの作用とミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼの触媒作用によりD−キロ−1−イノソースからD−キロ−イノシトールを生成させる第3の反応と、NADHからNAD+への変換反応とを行わせ、さらにそれら反応の終了後に、得られた反応液からD−キロ−イノシトールを回収することから成る、D−キロ−イノシトールの製造方法が提供される。 Therefore, as a modification of the second method of the present invention, in the third present invention (the invention of claim 4) , myo-inositol 2-dehydrogenase and oxidized or reduced nicotine with respect to an aqueous myo-inositol solution are used. An enzyme having the amidoadenine dinucleotide (NAD + or NADH) and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence list, which is also named scyllo-inosose isomerase, was added, and NAD was obtained in the resulting reaction mixture. A first reaction for producing scyllo-inosose from myo-inositol by the action of + and catalysis of myo-inositol 2-dehydrogenase, a conversion reaction from NAD + to NADH, and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 The enzyme scyllo-inosose is converted from scyllo-inosose to D-kilo-1-inos by the catalytic action of isomerase. A second reaction for producing a source, a third reaction for producing D-kilo-inositol from D-kilo-1-inosose by the action of the produced NADH and the catalytic action of myo-inositol 2-dehydrogenase, and NADH There is provided a method for producing D-kilo-inositol, which comprises carrying out a conversion reaction to NAD + and recovering D-kilo-inositol from the obtained reaction liquid after the completion of these reactions.

第3の本発明方法において、使用されるミオ−イノシトール水溶液中には、20〜50℃の温度でミオ−イノシトールを10〜21%(重量)の濃度で添加できるが、さらに温度を上げることにより、21%以上の濃度で添加することもできる。   In the third method of the present invention, myo-inositol can be added to the aqueous myo-inositol solution used at a temperature of 20 to 50 ° C. at a concentration of 10 to 21% (by weight). By increasing the temperature further, Also, it can be added at a concentration of 21% or more.

更に、そのミオ−イノシトール水溶液に対して、反応中間体であるシロ−イノソースあるいはD−キロ−1−イノソースの少量を添加することにより、シロ−イノソース イソメラーゼの反応速度が増大することも実験的に確認した。ミオ−イノシトール水溶液に添加される反応中間体のシロ−イノソースは、D−キロ−1−イノソースとの混合物としても添加できるが、安定性を考慮すると、シロ−イノソース単独の添加が望ましく、ミオ−イノシトール水溶液へのそのシロ−イノソースの濃度は0.0001%〜10%、好ましくは0.3%(重量)であることが望ましい。   Furthermore, the reaction rate of scyllo-inosose isomerase can be increased experimentally by adding a small amount of scyllo-inosose or D-kilo-1-inosose, which is a reaction intermediate, to the aqueous myo-inositol solution. confirmed. The reaction intermediate scyllo-inosose added to the aqueous myo-inositol solution can also be added as a mixture with D-kilo-1-inosose, but in consideration of stability, it is desirable to add scyllo-inosose alone. It is desirable that the concentration of the scyllo-inosose in the inositol aqueous solution is 0.0001% to 10%, preferably 0.3% (weight).

ミオ−イノシトール水溶液に添加される反応剤または補酵素は、NAD+であるが、その代りにNADHも利用することができる。安定性を考慮すると、NAD+が望ましく、そのNAD+の添加濃度は、0.0001%から0.2%、好ましくは0.004%〜0.1%であることが望ましい。 The reactant or coenzyme added to the aqueous myo-inositol solution is NAD + , but NADH can also be used instead. In view of stability, NAD + is desirable, and the concentration of NAD + added is desirably 0.0001% to 0.2%, preferably 0.004% to 0.1%.

一連の酵素反応の進行中の反応媒質のpHは、pH7.0〜pH9.0の範囲に調整する。NAD+およびNADHの安定性、シロ−イノソースの安定性を考慮して、pH7.7〜pH8.3、さらに好ましくは、pH8.0に調整するのが望ましい。また、反応中に、このpHを保つために、必要があれば、緩衝液を加えることもできる。加える緩衝液の種類は特に限定されないが、pH8.0を保つ緩衝能力のある緩衝液が望ましく、さらに好ましくは、リン酸緩衝液、トリス緩衝液などが例示される。 The pH of the reaction medium during the series of enzyme reactions is adjusted to a range of pH 7.0 to pH 9.0. In consideration of the stability of NAD + and NADH and the stability of scyllo-inosose, it is desirable to adjust the pH to pH 7.7 to pH 8.3, more preferably pH 8.0. In addition, a buffer solution can be added if necessary to maintain this pH during the reaction. The type of buffer solution to be added is not particularly limited, but a buffer solution having a buffering ability that maintains pH 8.0 is desirable, and more preferably, a phosphate buffer solution, a Tris buffer solution, and the like are exemplified.

さらに、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは、Mg2+イオンで活性化され、シロ−イノソース イソメラーゼは、Mn2+イオンで活性化されることから、これらの金属イオンを添加することで、反応速度は増大することを実験的に確認した。 Furthermore, since myo-inositol 2-dehydrogenase is activated by Mg 2+ ions and scyllo-inosose isomerase is activated by Mn 2+ ions, the reaction rate is increased by adding these metal ions. It was confirmed experimentally that it increased.

従って、第3の本発明方法においては、ミオ−イノシトール水溶液にNAD+を0.0001%〜0.2%、好ましくは0.004%〜0.1%の濃度で添加すること、及び、シロ−イノソースを0.0001%〜10%、好ましくは0.3%の濃度で添加すること、及び、Mg2+イオンが0.001mM〜10mM、好ましくは1mMになるようにMg塩を添加すること、及び、Mn2+イオンが0.0001mM〜1mM、好ましくは0.1mMになるようにMn塩を添加すること、及び、反応混合物のpHをpH7.0〜9.0、好ましくはpH7.7〜8.3に保つことが好ましく、これによってD−キロ−イノシトールの生成が効率よく行われる。 Therefore, in the third method of the present invention, NAD + is added to the myo-inositol aqueous solution at a concentration of 0.0001% to 0.2%, preferably 0.004% to 0.1%, and scyllo-inosose is added to 0.0001% to 10%. , Preferably at a concentration of 0.3%, and Mg salt is added so that the Mg 2+ ion is 0.001 mM to 10 mM, preferably 1 mM, and the Mn 2+ ion is 0.0001 mM to 1 mM, Preferably, it is preferable to add Mn salt to 0.1 mM, and to maintain the pH of the reaction mixture at pH 7.0 to 9.0, preferably pH 7.7 to 8.3, thereby producing D-kilo-inositol. Is done efficiently.

ミオ−イノシトール水溶液に添加されるミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとシロ−イノソース イソメラーゼとは、単離されたミオ−イノシトール2−デヒドロゲナーゼと単離されたシロ−イノソース イソメラーゼとであることもでき、またはこれらを含む粗酵素液であることもできる。   The myo-inositol 2-dehydrogenase and scyllo-inosose isomerase added to the aqueous myo-inositol solution can be an isolated myo-inositol 2-dehydrogenase and an isolated scyllo-inosose isomerase, or these It can also be a crude enzyme solution containing.

さらに、使用されるミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとシロ−イノソース イソメラーゼとは固定化酵素であることも可能であり、酵素固定化方法としてはゲル抱埋法、イオン交換樹脂吸着法など、一般的な酵素固定化方法が適用できる。   Furthermore, the myo-inositol 2-dehydrogenase and scyllo-inosose isomerase used can be immobilized enzymes, and the enzyme immobilization methods include general methods such as gel embedding and ion exchange resin adsorption. Enzyme immobilization methods can be applied.

反応温度は、反応が進行すれば、特に限定されない。基質の溶解度、NAD+およびNADHの安定性、酵素の耐熱性を考慮すると、20℃〜50℃、好ましくは36℃の温度で反応させる方が望ましい。 The reaction temperature is not particularly limited as long as the reaction proceeds. Considering the solubility of the substrate, the stability of NAD + and NADH, and the heat resistance of the enzyme, it is desirable to react at a temperature of 20 ° C. to 50 ° C., preferably 36 ° C.

本法で起る酵素反応は平衡に達する反応であり、そのため、反応途中にミオ−イノシトールが析出しない程度に、ミオ−イノシトールを追加することもできる。   The enzyme reaction that occurs in this method is a reaction that reaches equilibrium, so that myo-inositol can be added to the extent that myo-inositol does not precipitate during the reaction.

第3の本発明方法では、一連の酵素反応により生成した反応生成物が平衡に達した段階で酵素反応を停止することができる。酵素反応は得られる反応液中のミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールとの濃度比が88:12の平衡値に達するまで進行させるのが望ましい。それらの濃度値の測定は、各種分析機器で、ミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールのどちらか一方、もしくは、両方を定量できる方法で行うことができる。具体的には、旋光度測定器またはHPLCによる分析で測定することができる。   In the third method of the present invention, the enzymatic reaction can be stopped when the reaction product produced by a series of enzymatic reactions reaches equilibrium. The enzymatic reaction is preferably allowed to proceed until the concentration ratio of myo-inositol and D-kilo-inositol in the resulting reaction solution reaches an equilibrium value of 88:12. The measurement of these concentration values can be carried out by various analytical instruments by a method capable of quantifying one or both of myo-inositol and D-kilo-inositol. Specifically, it can be measured by an optical rotation meter or analysis by HPLC.

酵素反応の停止は、加熱による酵素の失活、pHの変化、タンパク質変性剤の添加などにより達成できる。しかしながら、次工程のD−キロ−イノシトールの回収と精製を考慮すると、加熱により酵素を失活させるのが望ましい。例えば、酵素反応終了後の反応液を70℃〜120℃、好ましくは80℃〜90℃で10〜20分間加熱することによって酵素を失活させ沈殿させることができる。   Termination of the enzyme reaction can be achieved by deactivating the enzyme by heating, changing the pH, adding a protein denaturing agent, or the like. However, in consideration of the recovery and purification of D-kilo-inositol in the next step, it is desirable to deactivate the enzyme by heating. For example, the enzyme can be deactivated and precipitated by heating the reaction solution after completion of the enzyme reaction at 70 ° C. to 120 ° C., preferably 80 ° C. to 90 ° C. for 10 to 20 minutes.

また、酵素反応の停止のためには、反応液から酵素を回収することにより、反応を停止させることもできる。このような酵素回収は、イオン交換樹脂カラムに反応液を通過させることにより酵素を分離することで行われる。固定化酵素を使用した場合は、反応液を遠心分離、あるいはろ過操作することによって、固定化酵素を回収することができる。   In order to stop the enzyme reaction, the reaction can be stopped by recovering the enzyme from the reaction solution. Such enzyme recovery is performed by separating the enzyme by passing the reaction solution through an ion exchange resin column. When an immobilized enzyme is used, the immobilized enzyme can be recovered by centrifuging or filtering the reaction solution.

第3の発明方法において、反応停止処理を行った後の酵素反応液は、これからタンパク質変性で生じたタンパク質不溶物を除去するために、遠心分離またはろ過する必要がある。さらに、タンパク質不溶物が除去された除タンパク液は、液中に溶解するD−キロ−イノシトールおよびミオ−イノシトールを含み、しかも残留するD−キロ−1−イノソースおよびシロ−イノソースならびにイオン性物質および疎水性物質を含んでいる。タンパク質不溶物が除去された除タンパク液中に残留するD−キロ−1−イノソースおよびシロ−イノソース、ならびにNAD+、NADH、金属イオンなどのイオン性の物質および疎水性物質を除去する目的で、イオン交換樹脂カラムに除タンパク液を通過させる。この際に使用されるイオン交換樹脂カラムは、強塩基性イオン交換樹脂および弱塩基性イオン交換樹脂の何れか1つ、もしくは、両方の混合物のカラムと、強酸性イオン交換樹脂及び弱酸性イオン交換樹脂の何れか1つ、もしくは、両方の混合物のカラムとから成るものであることができる。前記のように、イオン交換樹脂カラムに除タンパク液を通す方法も使用できるが、タンパク質不溶物を除去した除タンパク液をイオン交換樹脂粒子とバッチ式に攪拌混合し、ろ過することでイノソース化合物の除去と脱イオンすることも可能である。 In the third invention method, the enzyme reaction solution after the reaction stop treatment needs to be centrifuged or filtered in order to remove protein insoluble matter produced by protein denaturation. Further, the deproteinized solution from which protein insoluble matter has been removed contains D-kilo-inositol and myo-inositol dissolved in the solution, and the remaining D-kilo-1-inosose and scyllo-inosose as well as ionic substances and Contains hydrophobic material. In order to remove D-kilo-1-inosose and scyllo-inosose remaining in the deproteinized solution from which protein insolubles have been removed, as well as ionic substances and hydrophobic substances such as NAD + , NADH and metal ions, The deproteinized solution is passed through an ion exchange resin column. The ion exchange resin column used at this time is either a strong basic ion exchange resin or a weak basic ion exchange resin, or a mixture of both, a strong acid ion exchange resin, and a weak acid ion exchange. It can consist of any one of the resins, or a column of a mixture of both. As described above, a method of passing a deproteinized solution through an ion exchange resin column can also be used. However, the deproteinized solution from which protein insolubles have been removed is mixed with ion exchange resin particles in a batch manner and filtered, and the inosource compound is filtered. It is also possible to remove and deionize.

イオン交換樹脂カラムから最終的に出た溶出液は、D−キロ−イノシトールおよびミオ−イノシトールを含む水溶液であり、これを濃縮すると、D−キロ−イノシトールは溶解したままであるがミオ−イノシトールが析出するので、これを濾取して回収できる。   The eluate finally discharged from the ion exchange resin column is an aqueous solution containing D-kilo-inositol and myo-inositol. When this is concentrated, D-kilo-inositol remains dissolved but myo-inositol is not dissolved. It precipitates and can be collected by filtration.

イオン交換樹脂カラムから最終的に出た前記の溶出液が普通はD−キロ−イノシトールおよびミオ−イノシトールを含む水溶液であることは前述のとおりであるが、残留するシロ−イノソースおよび(または)D−キロ−1−イノソースの相当な量を未だ含有する場合もある。この場合には、前記の溶出液として出たところの、D−キロ−イノシトール、ミオ−イノシトール、シロ−イノソースおよびD−キロ−1−イノソースを含む水溶液を、強塩基性イオン交換樹脂、例えばデュオライトA116(OH-タイプ)のカラムに通過させると、シロ−イノソースおよびD−キロ−1−イノソースはカラム樹脂に吸着、除去でき、そして最後尾の樹脂カラムから最終的に収得できる溶出液は、D−キロ−イノシトールおよびミオ−イノシトールのみを含む水溶液である。 As described above, the eluate finally leaving the ion exchange resin column is usually an aqueous solution containing D-kilo-inositol and myo-inositol, but the remaining scyllo-inosose and / or D In some cases, it still contains significant amounts of kilo-1-inosose. In this case, an aqueous solution containing D-kilo-inositol, myo-inositol, scyllo-inosose, and D-kilo-1-inosose, which has been discharged as the eluate, is used as a strongly basic ion exchange resin such as duo. When passed through a column of Wright A116 (OH - type), scyllo-inosose and D-kilo-1-inosose can be adsorbed and removed by the column resin, and the eluate that can finally be collected from the last resin column is: It is an aqueous solution containing only D-kilo-inositol and myo-inositol.

さらに、必要があれば、前記の溶出液を脱色のため、また中性脂質、糖脂質の除去のため活性炭で処理することが可能である。活性炭処理の仕方は、カラム状に詰めた活性炭中に溶出液を通す方法も使用できるが、バッチ式で攪拌混合し、ろ過することで脱色することも可能である。   Furthermore, if necessary, the eluate can be treated with activated carbon for decolorization and for removal of neutral lipids and glycolipids. The activated carbon treatment can be carried out by passing the eluate through activated carbon packed in a column, but it can also be decolorized by stirring and mixing in a batch system and filtering.

第3の本発明方法において、一連の酵素反応を停止または終了した後に、得られた反応液から前述した方法により酵素を加熱法などにより変性させ、沈殿させ、沈殿を遠心分離またはろ過により除去し、得られた上清を強酸性イオン交換樹脂カラムおよび強塩基性樹脂カラムに通して処理すると、ミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールをほぼ9:1の重量比で含む水溶液が得られるのが普通である。   In the third method of the present invention, after stopping or ending the series of enzyme reactions, the enzyme is denatured from the obtained reaction solution by the above-mentioned method by heating or the like and precipitated, and the precipitate is removed by centrifugation or filtration. When the obtained supernatant is processed through a strongly acidic ion exchange resin column and a strongly basic resin column, an aqueous solution containing myo-inositol and D-kilo-inositol in a weight ratio of approximately 9: 1 is obtained. It is normal.

そこで、ミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールとを含む水溶液から別々にミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールを回収できる新しい方法を開発すべく研究した。   Therefore, research was conducted to develop a new method capable of recovering myo-inositol and D-kilo-inositol separately from an aqueous solution containing myo-inositol and D-kilo-inositol.

その研究では、はじめに9:1の重量比のミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールとの固体混合物を、1:1の容量比の水と各種の水溶性有機溶媒との混合溶媒に溶解させることを試みる一連の試験を行った。これら試験の結果として、前記の固体混合物を溶解のために、水とイソプロパノールまたはn−プロパノール(水溶性有機溶媒)との1:1混合溶媒に混合して溶解させようとする時に、該混合溶媒へのミオ−イノシトールの溶解度がかなり小さく且つD−キロ−イノシトールの溶解度が大きいことが見出された。前記の固体混合物を水とほかの水溶性有機溶媒との1:1混合溶媒に混合して溶解させようとする時には、該混合溶媒に対するミオ−イノシトールの溶解度とD−キロ−イノシトールの溶解度との間に有意な差があるとは認められなかった。そして、それら試験の結果として、ミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールを80:20〜90:10の重量比で含有する水溶液に、適当な割合のイソプロパノールまたはn−プロパノールもしくはその両者を加えて混合すると、ミオ−イノシトールが優先的に析出できること、およびD−キロ−イノシトールが溶液中に残留でき且つミオ−イノシトールの少量が溶液中に溶解したまま残ることが発見できた。   In that study, a solid mixture of myo-inositol and D-kilo-inositol at a weight ratio of 9: 1 was first dissolved in a mixed solvent of water and various water-soluble organic solvents at a volume ratio of 1: 1. A series of trials were conducted. As a result of these tests, when the solid mixture was dissolved in a 1: 1 mixed solvent of water and isopropanol or n-propanol (water-soluble organic solvent) for dissolution, the mixed solvent It has been found that the solubility of myo-inositol in water is quite low and that of D-kilo-inositol is high. When the solid mixture is mixed and dissolved in a 1: 1 mixed solvent of water and another water-soluble organic solvent, the solubility of myo-inositol and the solubility of D-kilo-inositol in the mixed solvent is determined. There was no significant difference between them. As a result of these tests, an appropriate proportion of isopropanol and / or n-propanol or both are added to and mixed with an aqueous solution containing myo-inositol and D-kilo-inositol in a weight ratio of 80:20 to 90:10. It was then found that myo-inositol can preferentially precipitate and that D-kilo-inositol can remain in solution and a small amount of myo-inositol remains dissolved in the solution.

従って、第4の本発明においては、ミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールとを80:20〜90:10の重量比で含有する水溶液に、イソプロパノールまたはn−プロパノールもしくはそれら両者を混合し、得られた混合物からミオ−イノシトールを優先的に析出させ、しかしD−キロ−イノシトールを水溶液中に溶解したまま残すことから成る、D−キロ−イノシトールからミオ−イノシトールを分離する方法が提供される。   Therefore, in the fourth aspect of the present invention, isopropanol or n-propanol or both are mixed in an aqueous solution containing myo-inositol and D-kilo-inositol in a weight ratio of 80:20 to 90:10, and obtained. A method for separating myo-inositol from D-kilo-inositol is provided, comprising preferentially precipitating myo-inositol from the resulting mixture, but leaving D-kilo-inositol dissolved in the aqueous solution.

第4の本発明方法に用いられるミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールとを含有する水溶液は、ミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールを80:20〜90:10の重量比で含有し且つミオ−イノシトールおよびD−キロ−イノシトールの合計の濃度が40〜60重量%であって水含量が60〜40重量%である水溶液であるのがよい。該水溶液に30%〜100%(容量)の量のイソプロパノールまたはn−プロパノールを攪拌下に混合することによって、その混合物からミオ−イノシトールが析出して分離できる。但し、前記の析出したミオ−イノシトールを含有する前記混合物を一晩放置し、その後に、析出しているミオ−イノシトール結晶をろ別または遠心分離すると、ミオ−イノシトール結晶が採取でき且つミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールを40:60〜20:80の重量比で含有する水溶液が母液または上清として得られることが見出だされた。   The aqueous solution containing myo-inositol and D-kilo-inositol used in the fourth method of the present invention contains myo-inositol and D-kilo-inositol in a weight ratio of 80:20 to 90:10, and myo. It may be an aqueous solution having a total concentration of inositol and D-kilo-inositol of 40-60% by weight and a water content of 60-40% by weight. By mixing 30% to 100% (volume) of isopropanol or n-propanol with stirring into the aqueous solution, myo-inositol can be precipitated and separated from the mixture. However, if the mixture containing the precipitated myo-inositol is left overnight, and then the precipitated myo-inositol crystals are filtered or centrifuged, the myo-inositol crystals can be collected and myo-inositol can be collected. And an aqueous solution containing D-kilo-inositol in a weight ratio of 40:60 to 20:80 was found to be obtained as a mother liquor or supernatant.

さらに、上記のろ液または上清として得られた40:60〜20:80の重量比でミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールを含有する水溶液を次に濃縮すると、イソプロパノールまたはn−プロパノールは、共沸により濃縮液から除去される。この濃縮操作によって、ミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールを40:60〜20:80の重量比で含有する粉末またはシロップを収得できる。このようにして得た粉末またはシロップの30〜90重量部を70〜10重量部の水に溶かして水溶液を作り、この水溶液を次に強塩基性イオン交換樹脂カラムに通すクロマトグラフィーによって、ミオ−イノシトールの画分とD−キロ−イノシトールの画分とを相互に分離して回収できることが見出された。   Further, when the aqueous solution containing myo-inositol and D-kilo-inositol in a weight ratio of 40:60 to 20:80 obtained as the filtrate or supernatant is concentrated next, isopropanol or n-propanol is obtained. It is removed from the concentrate by azeotropy. By this concentration operation, a powder or syrup containing myo-inositol and D-kilo-inositol in a weight ratio of 40:60 to 20:80 can be obtained. 30-90 parts by weight of the powder or syrup thus obtained is dissolved in 70-10 parts by weight of water to form an aqueous solution, which is then subjected to myo-chromatography by chromatography through a strongly basic ion exchange resin column. It has been found that the inositol fraction and the D-kilo-inositol fraction can be separated and recovered from each other.

ここでミオ−イノシトール画分からD−キロ−イノシトール画分として分離されて最終的に得られたD−キロ−イノシトールの水溶液は、濃縮乾固して粉末化することができる。水と混和性の有機溶媒を添加して溶解させ、D−キロ−イノシトールを再結晶化させることもできる。ここで加えられる水混和性有機溶媒は、特に限定されないが、好ましくは、エタノールである。   Here, the aqueous solution of D-kilo-inositol, which is finally obtained as a D-kilo-inositol fraction from the myo-inositol fraction, can be concentrated to dryness and powdered. It is also possible to add and dissolve water-miscible organic solvent to recrystallize D-kilo-inositol. The water-miscible organic solvent added here is not particularly limited, but is preferably ethanol.

上記の第4の本発明方法の研究に際して、一般的には、ミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールとを20:80〜30:70の重量比で含有し且つミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールとの合計の濃度が30〜80%(重量)であるミオ−イノシトールおよびD−キロ−イノシトールの水溶液を、強塩基性イオン交換樹脂カラムに通すクロマトグラフィーにかけることによって、ミオ−イノシトールのみを含む溶出液画分と、D−キロ−イノシトールのみを含む溶出液画分とを別々に分離して収得できることが知見された。   In the study of the fourth method of the present invention, generally, myo-inositol and D-kilo-inositol are contained in a weight ratio of 20:80 to 30:70 and myo-inositol and D-kilo- By chromatography an aqueous solution of myo-inositol and D-kilo-inositol, which has a total concentration of 30-80% (by weight) with inositol, through a strongly basic ion exchange resin column, only myo-inositol is obtained. It was found that the eluate fraction containing and the eluate fraction containing only D-kilo-inositol can be separated and obtained separately.

従って、第5の本発明においては、ミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールとを20:80〜30:70の重量比で含有し且つミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールとの合計の濃度が30〜80%(重量)であるミオ−イノシトールおよびD−キロ−イノシトールの水溶液を調製し、そして該水溶液を強塩基性イオン交換樹脂カラムによるクロマトグラフィーにかけてミオ−イノシトールのみを含む溶出液画分と、D−キロ−イノシトールのみを含む溶出液画分とを別々に収得し、後者の画分を濃縮し、その濃縮液からD−キロ−イノシトールを単離することから成る、ミオ−イノシトールおよびD−キロ−イノシトールを含む水溶液からD−キロ−イノシトールの分離方法が提供される。   Accordingly, in the fifth aspect of the present invention, myo-inositol and D-kilo-inositol are contained in a weight ratio of 20:80 to 30:70, and the total concentration of myo-inositol and D-kilo-inositol is Preparing an aqueous solution of myo-inositol and D-kilo-inositol, which is 30-80% (by weight), and subjecting the aqueous solution to chromatography on a strongly basic ion exchange resin column, an eluate fraction containing only myo-inositol; And the eluate fraction containing only D-kilo-inositol, myo-inositol and D, consisting of concentrating the latter fraction and isolating D-kilo-inositol from the concentrate. A method for separating D-kilo-inositol from an aqueous solution containing kilo-inositol is provided.

第1の本発明、第2の本発明および第3本発明方法で用いられるミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは、バチルス ズブチリス染色体に存在する既知のiolG遺伝子のコードするミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼであることができる。iolG遺伝子のコードするミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは、特許文献17(特開平05−192163号公報)の配列表の配列−1に示される344個のアミノ酸残基からなる分子量38.3 kダルトンの酵素である(特許文献17の7頁右欄参照)。   The myo-inositol 2-dehydrogenase used in the first invention, the second invention, and the third invention method is a myo-inositol 2-dehydrogenase encoded by a known iolG gene present in the Bacillus subtilis chromosome. Can do. Myo-inositol 2-dehydrogenase encoded by the iolG gene is an enzyme having a molecular weight of 38.3 k Dalton consisting of 344 amino acid residues shown in Sequence-1 of Sequence Listing of Patent Document 17 (Japanese Patent Laid-Open No. 05-192163). Yes (see the right column on page 7 of Patent Document 17).

さらに、第2および第3の本発明方法で用いられるシロ−イノソース イソメラーゼは、後記の配列番号1に示される278個のアミノ酸残基からなる分子量約31.6 kダルトンの酵素であることができる。このシロ−イノソース イソメラーゼは、前記で説明したとおり、バチルス ズブチリス染色体中に存在する既知のiolI遺伝子のコードする酵素であり、この酵素は、本出願人の先の出願に係る特願2003−128065号に記載の発明によりiolI遺伝子を導入した形質転換大腸菌から遺伝子工学的手法で単離できたものである。   Furthermore, the scyllo-inosose isomerase used in the second and third methods of the present invention can be an enzyme having a molecular weight of about 31.6 k Dalton consisting of 278 amino acid residues shown in SEQ ID NO: 1 described later. As described above, this scyllo-inosose isomerase is an enzyme encoded by a known iolI gene present in the Bacillus subtilis chromosome, and this enzyme is disclosed in Japanese Patent Application No. 2003-128065 according to the earlier application of the present applicant. According to the invention described in 1), it was isolated by genetic engineering techniques from transformed E. coli introduced with the iolI gene.

今回、本発明者らは更に研究を行い、その結果、バチルス ズブチリスを培養し、その培養菌体から、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとシロ−イノソース イソメラーゼとをそれぞれ別々に単離することに成功した。すなわち、バチルス ズブチリスを、ミオ−イノシトールを含有する既知の細菌培養用液体培地中で、30℃〜55℃の培養温度で培養し、得られた培養液から、培養された細菌の菌体を集菌し、集菌されたペレット状の菌体を水で洗浄後、遠心分離し、洗浄菌体を集め、さらにこの洗浄菌体を0.6%トライトンX-100を含む100mMトリス緩衝液(pH7.5)に懸濁させ、超音波によって菌体を破砕した。菌体の破砕後、遠心分離し、上清として粗酵素抽出液を集め、その後に、粗酵素抽出液に50%になるように硫酸アンモニウムを加えて、タンパク質を塩析させた。   This time, the present inventors conducted further research, and as a result, cultured Bacillus subtilis and succeeded in isolating myo-inositol 2-dehydrogenase and scyllo-inosose isomerase separately from the cultured cells. . That is, Bacillus subtilis is cultured in a known bacterial culture medium containing myo-inositol at a culture temperature of 30 ° C. to 55 ° C., and the cells of the cultured bacteria are collected from the obtained culture solution. Bacteria and the collected pellet-like cells are washed with water and then centrifuged to collect the washed cells, and the washed cells are further added to 100 mM Tris buffer (pH 7.5) containing 0.6% Triton X-100. And the cells were crushed by ultrasonic waves. After disrupting the cells, the mixture was centrifuged, and the crude enzyme extract was collected as a supernatant. Thereafter, ammonium sulfate was added to the crude enzyme extract to 50% to salt out the protein.

このようにして分離したタンパク質を水または100mMトリス緩衝液(pH7.5)にとかした溶液を、これから不溶分の除去のためさらに遠心分離し、上清を得た。この上清として得た粗酵素溶液を4℃でゲル濾過のためSephadex G100カラム(直径12cm高さ50cm)に加えて20mMトリス緩衝液(pH7.0)で溶出し、カラムクロマトを行なった。溶出液をフラクション別に分画すると、分子量100kダルトン以上の物質を含むフラクションとして、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼを含む画分が得られ、また分子量20〜50kダルトンの物質を含むフラクションとしてシロ−イノソース イソメラーゼを含む画分が得られた。   A solution in which the protein thus separated was dissolved in water or 100 mM Tris buffer (pH 7.5) was further centrifuged from this to remove insoluble matter, and a supernatant was obtained. The crude enzyme solution obtained as the supernatant was added to a Sephadex G100 column (diameter 12 cm, height 50 cm) for gel filtration at 4 ° C., and eluted with 20 mM Tris buffer (pH 7.0), followed by column chromatography. When the eluate is fractionated into fractions, a fraction containing myo-inositol 2-dehydrogenase is obtained as a fraction containing a substance having a molecular weight of 100 kD or more, and scyllo-inosose isomerase is used as a fraction containing a substance having a molecular weight of 20 to 50 kD. A fraction containing was obtained.

次に、前記の分子量100kダルトン以上の物質を含むフラクションを集めて、これをDEAEトヨパールカラムに加えて通液した後に、20mMトリス緩衝液(pH7.0)にNaClの直線濃度勾配にかけた溶離液を溶出剤を用いてカラムクロマトを行なった。溶出液をフラクション別に分画すると、約250mM NaClで溶出されたフラクションに、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼ活性が検出された。このフラクションを集めて、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼの溶液を得た。溶液から硫安沈殿法により酵素を析出できる。   Next, the fraction containing the above-mentioned substance having a molecular weight of 100 k Dalton or more is collected, added to a DEAE Toyopearl column, passed through, and then eluted with a NaCl concentration gradient in 20 mM Tris buffer (pH 7.0). The solution was subjected to column chromatography using an eluent. When the eluate was fractionated by fraction, myo-inositol 2-dehydrogenase activity was detected in the fraction eluted with about 250 mM NaCl. This fraction was collected to obtain a solution of myo-inositol 2-dehydrogenase. The enzyme can be precipitated from the solution by ammonium sulfate precipitation.

更に、前記の分子量20〜50kダルトンの物質を含むフラクションを集めて、これをDEAEトヨパールカラムに加えて通液した後に、20mMトリス緩衝液(pH7.0)にNaClの直線濃度勾配にかけた溶離液を用いて、カラムクロマトを行なった。溶出液をフラクション別に分画すると、約30mM NaClで溶出されたフラクションにシロ−イノソース イソメラーゼ活性が検出された。このフラクションを集めて、シロ−イノソース イソメラーゼの溶液を得た。この溶液から硫安沈殿法により酵素を析出できる。タンパク質沈殿として得られた目的の酵素は100mMトリス緩衝液(pH7.5)に溶解して保存できる。   Further, the fraction containing the substance having a molecular weight of 20 to 50 kDa is collected, added to a DEAE Toyopearl column, passed, and then eluted with a NaCl concentration gradient in 20 mM Tris buffer (pH 7.0). Column chromatography was performed using the solution. When the eluate was fractionated by fraction, scyllo-inosose isomerase activity was detected in the fraction eluted with about 30 mM NaCl. This fraction was collected to obtain a solution of scyllo-inosose isomerase. The enzyme can be precipitated from this solution by the ammonium sulfate precipitation method. The target enzyme obtained as a protein precipitate can be dissolved and stored in 100 mM Tris buffer (pH 7.5).

以上の説明において、前記の粗酵素液から硫安塩析で得たタンパク質沈殿を、20mMトリス緩衝液(pH7.0)に溶解し、透析後、イオン交換樹脂に吸着させ、塩濃度による直線濃度勾配を利用したカラムクロマトグラフィーにかけて分離し、精製を行なったが、ゲルろ過による分子量分画による精製も可能である。また、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼはNADを補酵素とするため、ブルートヨパールなどのアフィニティカラムによる精製も可能である。   In the above description, the protein precipitate obtained by salting out ammonium sulfate from the above crude enzyme solution is dissolved in 20 mM Tris buffer (pH 7.0), and after dialysis, adsorbed on an ion exchange resin and linear concentration gradient due to salt concentration. Although it isolate | separated and refine | purified by column chromatography using, purification by molecular weight fractionation by gel filtration is also possible. Also, since myo-inositol 2-dehydrogenase uses NAD as a coenzyme, it can be purified using an affinity column such as Brute Yopal.

従って、第6の本発明(請求項8の発明)においては、バチルス ズブチリスの染色体中に存在する既知のiolG遺伝子のコードするミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと、該染色体中に存在する既知のiolI遺伝子のコードする酵素、すなわち配列表の配列番号1のアミノ酸配列を有する酵素であって、しかもシロ−イノソース イソメラーゼと命名された酵素との両者を生産する能力をもつバチルス属細菌を培養し、培養された細胞内に前記2つの酵素を蓄積させ、次いで、培養された細胞を集菌し、集菌した菌体を緩衝液中で破砕し、得られ細胞破砕液を遠心分離し、上清として得られた粗酵素抽出液から前記の2つの酵素を別々に採取することを特徴とする、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと、配列表の配列番号1のアミノ酸配列を有する酵素であって、しかもシロ−イノソース イソメラーゼと命名された酵素との製造法が提供される。 Accordingly, in the present invention of the sixth (the invention of claim 8), myo encoding known iolG gene present in the chromosome of Bacillus subtilis - and inositol 2-dehydrogenase, known to be present in the chromosome iolI gene code for enzymes, an enzyme having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, yet scyllo - culturing a Bacillus ShokuHoso bacteria capable of producing both the inosose isomerase named enzyme, cultured is obtained by accumulating the two enzymes in the cells, then harvested cultured cells were disrupted were harvested in buffer, centrifuged and the resulting cell lysate, supernatant and recovering separately from the resulting crude enzyme extract the two enzymes Examples, myo - inositol and 2-dehydrogenase, of SEQ ID No. 1 amino An enzyme having the sequence, yet scyllo - inosose isomerase and named the preparation of the enzyme is provided.

第6の本発明方法において、培養されるバチルス ズブチリスとしては既知の菌株、例えばATCC寄託株を使用できる。用いる液体培地は既知の組成のものが用いられ、遺伝子発現の誘導のためにミオ−イノシトールが1〜10%(重量)添加するのがよい。培養温度は30〜55℃の範囲であるのがよい。培養後に集菌した菌体を破砕するのには菌体を緩衝液、例えば100mMトリス緩衝液(pH7.5)に懸濁した後に超音波照射が便利である。得られた細胞破砕液を遠心分離するが、ここで上清として得た粗酵素抽出液から、目的の2つの酵素を採取するためには種々な酵素分離手段を利用できる。   In the sixth method of the present invention, a known strain such as an ATCC deposited strain can be used as the Bacillus subtilis to be cultured. The liquid medium to be used has a known composition, and it is preferable to add 1 to 10% (by weight) of myo-inositol for the induction of gene expression. The culture temperature is preferably in the range of 30 to 55 ° C. In order to disrupt the cells collected after culturing, it is convenient to irradiate the cells with a ultrasonic wave after suspending the cells in a buffer solution such as 100 mM Tris buffer (pH 7.5). The obtained cell lysate is centrifuged, and various enzyme separation means can be used to collect the two target enzymes from the crude enzyme extract obtained as a supernatant.

例えば、上記の上清として得た粗酵素抽出液に50%濃度の硫安を加えて、タンパク質を塩析し、沈殿したタンパク質を集め、水に溶解し、その水溶液を遠心分離して沈殿を捨て、得られたタンパク質含有の上清液(粗酵素溶液)をSephadex G100カラムでゲル分画クロマトグラフィーにかける。これによってミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼを含む画分と、シロ−イノソース イソメラーゼを含む画分とが別々に分離して得ることができる。それぞれの画分を、それぞれに、DEAEトヨパールカラムに通液した後に、NaClの直線濃度勾配下に20mMトリス緩衝液(pH7.0)で溶出するカラムクロマトグラフィーを行うと、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼのみを含む画分と、シロ−イノソース イソメラーゼのみを含む画分とがそれぞれ別々の酵素溶液として得られる。これら酵素溶液の各々から、硫安沈殿法によって酵素タンパク質を析出させて固体として分離できる。   For example, 50% strength ammonium sulfate is added to the crude enzyme extract obtained as the above supernatant, the protein is salted out, the precipitated protein is collected, dissolved in water, the aqueous solution is centrifuged, and the precipitate is discarded. The resulting protein-containing supernatant (crude enzyme solution) is subjected to gel fraction chromatography using a Sephadex G100 column. Thereby, the fraction containing myo-inositol 2-dehydrogenase and the fraction containing scyllo-inosose isomerase can be obtained separately. Each fraction was passed through a DEAE Toyopearl column and then subjected to column chromatography eluting with 20 mM Tris buffer (pH 7.0) under a linear NaCl gradient, and myo-inositol 2- A fraction containing only dehydrogenase and a fraction containing only scyllo-inosose isomerase are obtained as separate enzyme solutions. From each of these enzyme solutions, the enzyme protein can be precipitated and separated as a solid by ammonium sulfate precipitation.

第1の本発明によれば、ミオ−イノシトールから酵素反応で調製できるD−キロ−1−イノソースを基質として用い、またD−キロ−1−イノソースにミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼおよびNADHを作用させることにより、簡易に且つ迅速にD−キロ−イノシトールを生成でき、さらに純度の高いD−キロ−イノシトールを容易に回収できる。   According to the first aspect of the present invention, D-kilo-1-inosose that can be prepared by enzymatic reaction from myo-inositol is used as a substrate, and myo-inositol 2-dehydrogenase and NADH are allowed to act on D-kilo-1-inosose. As a result, D-kilo-inositol can be produced easily and rapidly, and D-kilo-inositol with higher purity can be easily recovered.

また、第2の本発明方法および第3の本発明方法によれば、安価なミオ−イノシトールから出発して、高い基質濃度で一連の酵素反応を行うことによって、簡易に且つ迅速にD−キロ−イノシトールを生成でき、さらに、最終の酵素反応液から純度の高いD−キロ−イノシトールを簡便な方法により回収できる。   Further, according to the second and third methods of the present invention, starting from inexpensive myo-inositol, a series of enzyme reactions are performed at a high substrate concentration, so that D-kilo can be easily and rapidly performed. -Inositol can be produced, and D-kilo-inositol with high purity can be recovered from the final enzyme reaction solution by a simple method.

さらに、第4の本発明方法および第5の本発明方法によれば、ミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールとを含む水溶液から、ミオ−イノシトールまたはD−キロ−イノシトールを簡易に且つ効率よく分離でき、回収できる。   Furthermore, according to the fourth method of the present invention and the fifth method of the present invention, myo-inositol or D-kilo-inositol can be easily and efficiently separated from an aqueous solution containing myo-inositol and D-kilo-inositol. Can be recovered.

第6の本発明方法によれば、遺伝子工学的手法を用いずに、バチルス属細菌、特にバチルス ズブチリスの培養された菌体から、種々な分野で有用な酵素であるミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとシロ−イノソース イソメラーゼを効率よく製造できる。   According to the sixth method of the present invention, myo-inositol 2-dehydrogenase, which is an enzyme useful in various fields, can be obtained from cultured cells of Bacillus bacteria, particularly Bacillus subtilis, without using genetic engineering techniques. Scyllo-inosose isomerase can be produced efficiently.

以下に、先づ第6の本発明を実施例1について具体的に説明する。   Hereinafter, the sixth aspect of the present invention will be specifically described with reference to Example 1.

バチルス ズブチリス菌体からミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとシロ−イノソース イソメラーゼの調製
(a) 粗酵素抽出液の調製
トリプトン 1.0%、酵母抽出物 1.5%、KH2PO4 0.23%、K2HPO4 1.25%、MgCl2 0.1%を含み且つミオ−イノシトール2%を添加された液体培地(pH7.0)の100mlづつを10本の坂口フラスコに入れ、121℃、15分間、オートクレーブ滅菌し、室温まで冷却した。フラスコ10本の中の培地に、それぞれバチルス ズブチリスATCC6633株のスラント培養物から1白金耳加えて、接種した。その後、接種された培地(計1000ml)をレシプロシェーカー上で36℃で16時間振とう培養した。得られた培養液は、次に、ジャーファメンター中で上記と同じ組成をもち且つオートクレーブ滅菌された100リットルの培地に、無菌的に加えた。このように接種された培地をジャーファーメンター中で200rpmの攪拌下、通気量1vvmにて、36℃で7時間好気的に培養した。得られた培養液は、遠心分離して、菌体を集め、集菌した菌体(湿重量約400g)を400mlの水に懸濁した。この菌体懸濁液を10℃以下の温度で、超音波破砕装置(出力600W・冷却水循環型)に流速50ml/分の流速でポンプで送り、菌体を破砕した。破砕装置の洗浄に100mlの水を使用して、その洗液を菌体破砕液に加えた。得られた菌体破砕液を、遠心分離して不溶固体を捨て且つ500mlの上清を取り出した。この上清は、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとシロ−イノソース イソメラーゼを含有する粗酵素抽出液(500ml)である。
Preparation of myo-inositol 2-dehydrogenase and scyllo-inosose isomerase from Bacillus subtilis cells
(a) Preparation of crude enzyme extract liquid containing tryptone 1.0%, yeast extract 1.5%, KH 2 PO 4 0.23%, K 2 HPO 4 1.25%, MgCl 2 0.1% and myo-inositol 2% added Each 100 ml of medium (pH 7.0) was placed in 10 Sakaguchi flasks, autoclaved at 121 ° C. for 15 minutes, and cooled to room temperature. One platinum loop from a slant culture of Bacillus subtilis ATCC6633 was added to each medium in 10 flasks and inoculated. Thereafter, the inoculated medium (1000 ml in total) was cultured with shaking at 36 ° C. for 16 hours on a reciprocating shaker. The resulting culture was then aseptically added to 100 liters of medium having the same composition as above and autoclaved in a jar fermenter. The inoculated medium was aerobically cultured for 7 hours at 36 ° C. with aeration of 1 vvm under stirring at 200 rpm in a jar fermenter. The obtained culture broth was centrifuged to collect the cells, and the collected cells (wet weight of about 400 g) were suspended in 400 ml of water. The bacterial cell suspension was pumped at a temperature of 10 ° C. or less to an ultrasonic crusher (output 600 W, cooling water circulation type) at a flow rate of 50 ml / min to crush the bacterial cells. 100 ml of water was used for washing the crushing apparatus, and the washing solution was added to the cell disruption solution. The obtained bacterial cell disruption solution was centrifuged to discard insoluble solids, and 500 ml of the supernatant was taken out. This supernatant is a crude enzyme extract (500 ml) containing myo-inositol 2-dehydrogenase and scyllo-inosose isomerase.

(b) 粗酵素抽出液からのミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼ粗酵素溶液の調製およびシロ−イノソース イソメラーゼ粗酵素溶液の調製
次に、上記の粗酵素抽出液に、4℃で、450gの硫酸アンモニウムを加えて、タンパク質を塩析させた。得られた混合物を遠心分離して、タンパク質沈殿を得た。上清は捨てた。得られたタンパク質沈殿を300mlの水に溶解し、得られた水溶液中に生じる不溶物を遠心分離により除去した。ここで得られた上清を4℃でゲル濾過のためSephadex G100カラム(直径12cm 高さ50cm)を通して通過させ、次にカラムを20mMトリス緩衝液(pH7.0)で溶出することにより、カラムクロマトを行なった。カラム溶出液を10ml−フラクション別に分画すると、分子量100kダルトン以上の物質を含むフラクションとしてミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼの粗酵素溶液が得られ、また分子量20〜50kダルトンの物質を含むフラクションとしてシロ−イノソース イソメラーゼの粗酵素溶液が得られた。
(b) Preparation of myo-inositol 2-dehydrogenase crude enzyme solution from crude enzyme extract and preparation of scyllo-inosose isomerase crude enzyme solution Next, 450 g of ammonium sulfate was added to the above crude enzyme extract at 4 ° C. The protein was salted out. The resulting mixture was centrifuged to obtain a protein precipitate. The supernatant was discarded. The obtained protein precipitate was dissolved in 300 ml of water, and insoluble matters generated in the obtained aqueous solution were removed by centrifugation. The supernatant obtained here is passed through a Sephadex G100 column (diameter 12 cm, height 50 cm) for gel filtration at 4 ° C., and the column is then eluted with 20 mM Tris buffer (pH 7.0) to obtain column chromatography. Was done. When the column eluate is fractionated into 10 ml fractions, a crude enzyme solution of myo-inositol 2-dehydrogenase is obtained as a fraction containing a substance having a molecular weight of 100 kDa or more, and as a fraction containing a substance having a molecular weight of 20 to 50 kDa. A crude enzyme solution of inosource isomerase was obtained.

(c) ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼ酵素の分離
分子量100kダルトン以上の上記フラクションを集めて得られた粗酵素溶液を、DEAEヨバールカラム(直径5cm高さ25cm)に通し、次に該カラムを20mMトリス緩衝液(pH7.0)でNaClの直線濃度勾配下に溶出することによって、カラムクロマトを行なった。カラム溶出液を10ml−フラクション別に分画すると、約250mM NaClの濃度で溶出したフラクションにミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼ活性が検出された。これらのフラクションを集めてミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼを含む精製酵素溶液の100mlを得た。この酵素溶液に50%濃度で硫安を加えると、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼの100mgが沈殿した。
(c) Separation of myo-inositol 2-dehydrogenase enzyme The crude enzyme solution obtained by collecting the above fractions having a molecular weight of 100 kDa or more was passed through a DEAE Yovar column (diameter 5 cm, height 25 cm), and then the column was subjected to 20 mM Tris buffer. Column chromatography was performed by elution with a solution (pH 7.0) under a linear NaCl gradient. When the column eluate was fractionated into 10 ml fractions, myo-inositol 2-dehydrogenase activity was detected in the fraction eluted at a concentration of about 250 mM NaCl. These fractions were collected to obtain 100 ml of a purified enzyme solution containing myo-inositol 2-dehydrogenase. When ammonium sulfate was added to the enzyme solution at a concentration of 50%, 100 mg of myo-inositol 2-dehydrogenase was precipitated.

(d) シロ−イノソース イソメラーゼ酵素の分離
分子量20〜50kダルトンの上記フラクションを集めて得られた粗酵素溶液をDEAEヨバールカラム(直径5cm高さ25cm)に通し、次に該カラムを20mMトリス緩衝液(pH7.0)でNaClの直線濃度勾配下に溶出することによって、カラムクロマトを行なった。カラム溶出液を10ml−フラクション別に分画すると、約300mM NaClの濃度で溶出されたフラクションにシロ−イノソース イソメラーゼ活性が検出された。これらのフラクションを集めて、シロ−イノソース イソメラーゼ酵素溶液100mlを得た。この酵素溶液に50%濃度で硫安を加えると、シロ−イノソース イソメラーゼ100mgが沈殿した。
(d) Separation of scyllo-inosose isomerase enzyme The crude enzyme solution obtained by collecting the above fractions having a molecular weight of 20 to 50 kDa was passed through a DEAE Yovar column (diameter 5 cm, height 25 cm), and then the column was subjected to 20 mM Tris buffer ( Column chromatography was performed by eluting under a linear concentration gradient of NaCl at pH 7.0). When the column eluate was fractionated into 10 ml fractions, scyllo-inosose isomerase activity was detected in the fraction eluted at a concentration of about 300 mM NaCl. These fractions were collected to obtain 100 ml of scyllo-inosose isomerase enzyme solution. When ammonium sulfate was added to the enzyme solution at a concentration of 50%, 100 mg of scyllo-inosose isomerase was precipitated.

なお、上記した2つの酵素の酵素活性の検定には以下の方法を用いた。
ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼ活性の検定は次のように行う。すなわち、酵素を含むフラクション溶液100μlと10%ミオ−イノシトール水溶液100μlと1Mトリス緩衝液(pH8.0)100μlと100mM MgSO4水溶液10μlと1%NAD+水溶液10μlとジアホラーゼ 5Uと1%NTB溶液2μlとの混合物に水を加えて全量1mlになるようにした反応混合物溶液を調製した。この反応混合物溶液を27℃、10分間保持して酵素反応させた。反応後、還元型NTBに由来する565nmの光における吸光度を測定することにより、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼ活性を検定できる。
The following method was used for the assay of the enzyme activities of the two enzymes described above.
The assay for myo-inositol 2-dehydrogenase activity is performed as follows. That is, 100 μl of enzyme-containing fraction solution, 100 μl of 10% myo-inositol aqueous solution, 100 μl of 1M Tris buffer (pH 8.0), 10 μl of 100 mM MgSO 4 aqueous solution, 10 μl of 1% NAD + aqueous solution, diaphorase 5U and 2 μl of 1% NTB solution A reaction mixture solution was prepared by adding water to the mixture so that the total volume was 1 ml. This reaction mixture solution was kept at 27 ° C. for 10 minutes for enzyme reaction. After the reaction, myo-inositol 2-dehydrogenase activity can be assayed by measuring absorbance at 565 nm light derived from reduced NTB.

シロ−イノソース イソメラーゼ活性の検定は次のように行う。すなわち、酵素を含むフラクション溶液100μlと10%シロ−イノソース溶液100μlと1Mトリス緩衝液(pH7.5)100μlと100mM MnCl2溶液10μlと100mM ZnCl2溶液10μlとの混合物に水を加えて全量1mlとなるようにした反応混合物溶液を調製した。このように作った基本反応混合物を27℃、16時間保持して酵素反応させた。反応後、1Mリン酸(pH2.0)10μlを加えて、酵素反応を停止させた。さらに、得られた混合物を70℃、10分加熱して、タンパク質の変性と沈殿を行い、遠心分離した。得られた上清をHPLC分析にかけて、D−キロ−1−イノソースの生成量を検定すると、シロ−イノソース イソメラーゼ活性を検定できた。この際のHPLCの操作は、WakosilNH2カラム(内径4.6mm×25cm)を用い、移動相は80%アセトニトリル水溶液、カラム温度20℃、流速2ml/min、検出器はUV検出器、OR検出器を用いて行った。この条件でのHPLCでは、D−キロ−1−イノソースを溶出時間18分で検出できる。 The assay for scyllo-inosose isomerase activity is performed as follows. That is, 100 μl of enzyme-containing fraction solution, 100 μl of 10% scyllo-inosose solution, 100 μl of 1M Tris buffer (pH 7.5), 10 μl of 100 mM MnCl 2 solution and 10 μl of 100 mM ZnCl 2 solution were added to make a total volume of 1 ml. A reaction mixture solution was prepared. The basic reaction mixture prepared in this way was kept at 27 ° C. for 16 hours for enzyme reaction. After the reaction, 10 μl of 1M phosphoric acid (pH 2.0) was added to stop the enzyme reaction. Furthermore, the obtained mixture was heated at 70 ° C. for 10 minutes to denature and precipitate the protein, and then centrifuged. The obtained supernatant was subjected to HPLC analysis, and when the amount of D-kilo-1-inosose produced was assayed, scyllo-inosose isomerase activity could be assayed. For the HPLC operation, a WakosilNH 2 column (inner diameter 4.6 mm × 25 cm) was used, the mobile phase was 80% acetonitrile aqueous solution, the column temperature was 20 ° C., the flow rate was 2 ml / min, the detector was a UV detector, and the OR detector. Used. HPLC under these conditions can detect D-kilo-1-inosose with an elution time of 18 minutes.

次に、第1の本発明を実施例2について具体的に説明する。   Next, the first embodiment of the present invention will be specifically described with reference to Example 2.

ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼとNADHとの作用によるD−キロ−1−イノソースからD−キロ−イノシトールの生成
100ml容の三角フラスコに、ミオ−イノシトール デヒドロゲナーゼ(Sigma社製、エンテロバクター由来)20ユニット、D−キロ−1−イノソース2g(純度97%、3%のシロ−イノソースを含む)、NADH(オリエンタル酵母社製)9g、100mM塩化マグネシウム溶液1mlおよび1Mトリス塩酸バッファー溶液(pH8.0)5mlを入れ、さらに100mlになるように水を加えて反応混合物溶液を調製した。この溶液を、36℃、16時間、静置にて酵素反応させた。
Production of D-kilo-inositol from D-kilo-1-inosose by the action of myo-inositol 2-dehydrogenase and NADH
In a 100 ml Erlenmeyer flask, 20 units of myo-inositol dehydrogenase (manufactured by Sigma, Enterobacter), 2 g of D-kilo-1-inosose (containing 97% purity and 3% scyllo-inosose), NADH (oriental yeast) 9 g), 1 ml of 100 mM magnesium chloride solution and 5 ml of 1M Tris-HCl buffer solution (pH 8.0) were added, and water was added to a volume of 100 ml to prepare a reaction mixture solution. This solution was allowed to undergo an enzyme reaction by standing at 36 ° C. for 16 hours.

反応終了後、得られた酵素反応液100mlを、50mlの強酸性イオン交換樹脂(デュオライトC20 H+タイプ)カラムと、50mlの強塩基性イオン交換樹脂(デュオライトA1160OH-タイプ)カラムと、20mlの活性炭カラムとに順次、流速2ml/分で通液した。最後に、イオン交換水80mlで各カラムを洗浄し、それら水洗液を合して総量180mlの通過溶液を得た。この溶液をエバポレーターで濃縮乾固させ、0.82gの固体を得た。 After completion of the reaction, 100 ml of the obtained enzyme reaction solution is mixed with a 50 ml strongly acidic ion exchange resin (Duolite C20 H + type) column, a 50 ml strongly basic ion exchange resin (Duolite A1160OH - type) column, and 20 ml. Were sequentially passed through the activated carbon column at a flow rate of 2 ml / min. Finally, each column was washed with 80 ml of ion-exchanged water, and these washing solutions were combined to obtain a passing solution having a total amount of 180 ml. This solution was concentrated to dryness with an evaporator to obtain 0.82 g of a solid.

この固体をHPLCにより分析すると、D−キロ−イノシトール:ミオ−イノシトール(シロ−イノソースの還元体)=97:3からなる組成のD−キロ−イノシトールとミオ−イノシトールとの混合物であった。   When this solid was analyzed by HPLC, it was a mixture of D-kilo-inositol and myo-inositol having a composition of D-kilo-inositol: myo-inositol (reduced form of scyllo-inosose) = 97: 3.

次に、500mlの強塩基性イオン交換樹脂(デュオライトA1160 OH-タイプ)カラムを調製し、このカラムに上記の固体0.82gを水で溶解して4mlとした溶液を通液してクロマト分離を行った。未反応のD−キロ−1−イノソースは強塩基性イオン交換樹脂により吸着されて除去できた。4ml−フラクション毎に分画し、先に溶出するミオ−イノシトール画分と、後から溶出するD−キロ−イノシトール画分とが分離して得られた。各分画した溶液のHPLC分析から、D−キロ−イノシトールのみを含む画分を集め、エバポレーターで濃縮し、D−キロ−イノシトールの白色粉末0.74gを得た。 Then, 500 ml of a strong basic ion exchange resins - a (Duolite A1160 OH type) column was prepared and the chromatographic separation was passed through the solution and 4ml of the above mentioned solid 0.82g this column was dissolved in water went. Unreacted D-kilo-1-inosose could be adsorbed and removed by the strongly basic ion exchange resin. Fractions were fractionated every 4 ml, and the myo-inositol fraction eluting first and the D-kilo-inositol fraction eluting later were obtained separately. From the HPLC analysis of each fractionated solution, fractions containing only D-kilo-inositol were collected and concentrated with an evaporator to obtain 0.74 g of a white powder of D-kilo-inositol.

この白色粉末は、HPLC分析の結果とNMR解析の結果とから見て99.5%以上の純度のD−キロ−イノシトールであった。2gのD−キロ−1−イノソースから、0.74gのD−キロ−イノシトールが得られたことになり、収率は37%であった。   This white powder was D-kilo-inositol having a purity of 99.5% or more from the results of HPLC analysis and NMR analysis. From 2 g of D-kilo-1-inosose, 0.74 g of D-kilo-inositol was obtained, and the yield was 37%.

さらに、第2の本発明を、実施例3(バッチ方式)について具体的に説明する。   Furthermore, the second aspect of the present invention will be specifically described with respect to Example 3 (batch method).

ミオ−イノシトールからシロ−イノソースの生成反応、シロ−イノソースからD−キロ−1−イノソースの生成反応およびD−キロ−1−イノソースからD−キロ−イノシトールの生成反応の各ステップを含む方法によるD−キロ−イノシトールの製造
(1) 第1の反応ステップとしては、1リットル容の三角フラスコに、ミオ−イノシトール デヒドロゲナーゼ(Sigma社製、エンテロバクター由来)200ユニット、ミオ−イノシトール20g、NAD+(オリエンタル酵母社製)90g、100mM塩化マグネシウム溶液100mlおよび1Mトリス塩酸バッファー溶液(pH8.0)50 mlを入れて、1リットルになるように水を加えて反応混合物溶液を調製した。この調製された溶液を、36℃、16時間、静置にて酵素反応させた。
D by a method comprising the steps of myo-inositol to scyllo-inosose, scyllo-inosose to D-kilo-1-inosose, and D-kilo-1-inosose to D-kilo-inositol. -Production of kilo-inositol
(1) As the first reaction step, in a 1 liter Erlenmeyer flask, 200 units of myo-inositol dehydrogenase (manufactured by Sigma, Enterobacter), 20 g of myo-inositol, 90 g of NAD + (manufactured by Oriental Yeast), 100 ml of 100 mM magnesium chloride solution and 50 ml of 1M Tris-HCl buffer solution (pH 8.0) were added, and water was added to make 1 liter to prepare a reaction mixture solution. This prepared solution was allowed to undergo an enzyme reaction by standing at 36 ° C. for 16 hours.

反応終了後、得られた酵素反応液1リットルを、500mlの強酸性イオン交換樹脂(デュオライトC20 H+タイプ)カラムと、500mlの弱塩基性イオン交換樹脂(デュオライト368S OH-タイプ)カラムと、200mlの活性炭カラムとに順次、流速10ml/分で通液した。最後に、イオン交換水800mlで各カラムを洗浄し、水洗液を合して総量1.8リットルの通過溶液を得た。この溶液をエバポレーターで濃縮乾固させ、19.3gの固体を得た。 After completion of the reaction, the enzyme reaction solution 1 liter obtained a strongly acidic ion exchange resin (Duolite C20 H + type) column of 500 ml, weakly basic ion exchange resin of 500 ml (Duolite 368S OH - type) column and The solution was sequentially passed through a 200 ml activated carbon column at a flow rate of 10 ml / min. Finally, each column was washed with 800 ml of ion-exchanged water, and the washing solution was combined to obtain a passing solution having a total amount of 1.8 liters. This solution was concentrated to dryness with an evaporator to obtain 19.3 g of a solid.

この固体をHPLCにより分析すると、シロ−イノソース:ミオ−イノシトール=56:44からなる組成のシロ−イノソースとミオ−イノシトールとの混合物であった。   When this solid was analyzed by HPLC, it was a mixture of scyllo-inosose and myo-inositol having a composition of scyllo-inosose: myo-inositol = 56: 44.

(2) 第2反応ステップとしては、500ml容の三角フラスコに、実施例1(c)で、調製したシロイノソース イソメラーゼ酵素溶液(バチルス ズブチリス培養液1リットル相当から精製した酵素液)20ml、上記の反応ステップで得られた固体19.3g、100mM塩化マンガン溶液0.2mlおよび1Mトリス塩酸バッファー溶液(pH7.5)10mlを入れて、200mlになるように水を加えて反応混合物溶液を調製した。この調製された溶液を、36℃、16時間、静置にて酵素反応させてシロ−イノソースからD−キロ−1−イノソースを生成させた。   (2) As the second reaction step, in a 500 ml Erlenmeyer flask, 20 ml of the syleuno source isomerase enzyme solution (enzyme solution purified from 1 liter of Bacillus subtilis culture solution) prepared in Example 1 (c) and the above reaction 19.3 g of the solid obtained in the step, 0.2 ml of 100 mM manganese chloride solution and 10 ml of 1M Tris-HCl buffer solution (pH 7.5) were added, and water was added to 200 ml to prepare a reaction mixture solution. This prepared solution was allowed to stand still at 36 ° C. for 16 hours to produce D-kilo-1-inosose from scyllo-inosose.

反応終了後、得られた酵素反応液200mlを、100mlの強酸性イオン交換樹脂(デュオライトC20 H+タイプ)カラムと、100mlの弱塩基性イオン交換樹脂(デュオライト368S OH-タイプ)カラムと、40mlの活性炭カラムとに順次、流速2Aml/分で通液した。最後に、イオン交換水160mlで各カラムを洗浄し、水洗液を合せて、総量360mlの通過溶液を得た。この溶液をエバポレーターで濃縮乾固させ、17.9gの固体を得た。 After completion of the reaction, the enzyme reaction solution 200ml obtained, and strongly acidic ion exchange resin (Duolite C20 H + type) column of 100 ml, weakly basic ion exchange resin 100 ml - and (Duolite 368S OH type) column, The solution was sequentially passed through a 40 ml activated carbon column at a flow rate of 2 Aml / min. Finally, each column was washed with 160 ml of ion-exchanged water, and the washing solutions were combined to obtain a total amount of 360 ml of passing solution. This solution was concentrated to dryness with an evaporator to obtain 17.9 g of a solid.

この固体をHPLCにより分析すると、D−キロ−1−イノソース:シロ−イノソース:ミオ−イノシトール=15:36:49からなる組成の混合物であった。   When this solid was analyzed by HPLC, it was a mixture having a composition of D-kilo-1-inosose: shiro-inosose: myo-inositol = 15: 36: 49.

(3) 第3の反応ステップとしては、1リットル容の三角フラスコに、ミオ−イノシトール デヒドロゲナーゼ(Sigma社製、エンテロバクター由来)100ユニット、第2の反応ステップで得られた固体17.9g、NADH(オリエンタル酵母社製)41g、100mM塩化マグネシウム溶液5ml、1Mトリス塩酸バッファー溶液(pH8.0)25mlを入れて、500mlになるように水を加えて反応混合物溶液を調製した。この調製された溶液を、36℃、16時間、静置にて酵素反応させた。D−キロ−1−イノソースからD−キロ−イノシトールが生成された。   (3) As the third reaction step, in a 1-liter Erlenmeyer flask, 100 units of myo-inositol dehydrogenase (manufactured by Sigma, Enterobacter), 17.9 g of solid obtained in the second reaction step, NADH ( (Oriental Yeast Co., Ltd.) (41 g), 100 mM magnesium chloride solution (5 ml), 1M Tris-HCl buffer solution (pH 8.0) (25 ml) was added, and water was added to a volume of 500 ml to prepare a reaction mixture solution. This prepared solution was allowed to undergo an enzyme reaction by standing at 36 ° C. for 16 hours. D-kilo-inositol was produced from D-kilo-1-inosose.

反応終了後、得られ酵素反応液500mlを、250mlの強酸性イオン交換樹脂(デュオライトC20 H+タイプ)カラムと、250mlの強塩基性イオン交換樹脂(デュオライトA1160 OH-タイプ)カラムと、100mlの活性炭カラムを順次、流速5ml/分で通液させた。最後に、イオン交換水150mlでカラムを洗浄し、水洗液を合して、総量650mlの通過溶液を得た。この溶液をエバポレーターで濃縮乾固させ、14.0gの固体を得た。 After completion of the reaction, 500 ml of the resulting enzyme reaction solution is added to a 250 ml strongly acidic ion exchange resin (Duolite C20 H + type) column, a 250 ml strongly basic ion exchange resin (Duolite A1160 OH type) column, and 100 ml. The activated carbon column was sequentially passed at a flow rate of 5 ml / min. Finally, the column was washed with 150 ml of ion-exchanged water, and the water washes were combined to obtain a passing solution having a total amount of 650 ml. This solution was concentrated to dryness with an evaporator to obtain 14.0 g of a solid.

この固体をHPLCにより分析すると、D−キロ−イノシトール:ミオ−イノシトール=11:89からなるD−キロ−イノシトールとミオ−イノシトールとの混合物であった。   When this solid was analyzed by HPLC, it was a mixture of D-kilo-inositol and myo-inositol consisting of D-kilo-inositol: myo-inositol = 11: 89.

次に、3リットルの強塩基性イオン交換樹脂(デュオライトA1160 OH-タイプ)カラムを調製し、このカラムに上記の固体14.0gを水で溶解した。30mlの溶液を通液してクロマト分離を行った。15ml−フラクション毎に分画し、先に溶出するミオ−イノシトール画分と、後から溶出するD−キロ−イノシトール画分とが分離して得られた。各分画した溶液のHPLC分析から、D−キロ−イノシトールのみを含む画分を集め、エバポレーターで濃縮し、白色粉末1.22gを得た。 Next, a 3 liter strongly basic ion exchange resin (Duolite A1160 OH - type) column was prepared, and 14.0 g of the solid was dissolved in water in this column. Chromatographic separation was performed by passing 30 ml of the solution. Fractionation was carried out for each 15 ml fraction, and the myo-inositol fraction eluting first and the D-kilo-inositol fraction eluting later were obtained separately. From the HPLC analysis of each fractionated solution, fractions containing only D-kilo-inositol were collected and concentrated with an evaporator to obtain 1.22 g of a white powder.

この白色粉末は、HPLC分析の結果とNMR解析の結果とから見て99.5%以上の純度のD−キロ−イノシトールであった。20gのミオ−イノシトールから、第1、第2、及び第3の反応ステップを通じて、1.22gのD−キロ−イノシトールが得られたことになり、収率は6.1%であった。   This white powder was D-kilo-inositol having a purity of 99.5% or more from the results of HPLC analysis and NMR analysis. From 20 g of myo-inositol, 1.22 g of D-kilo-inositol was obtained through the first, second and third reaction steps, and the yield was 6.1%.

次に、第3の本発明を実施例4(ワン・ポット方式)および実施例5について具体的に説明する。   Next, the third aspect of the present invention will be specifically described with respect to Example 4 (one-pot system) and Example 5.

ミオ−イノシトールならびにミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼ、NAD+およびシロ−イノソース イソメラーゼを含む反応混合物中で一連の酵素反応を行うことによるD−キロ−イノシトールの製造
(a) ジャーファーメンター内で70℃の水1.7リットルにミオ−イノシトール1.0kg、硫酸マグネシウム・7水和物1.2g、塩化マンガン・4水和物0.1gを加えて溶解し、さらに総量が4.5リットルになるように水を加えて水溶液を作った。この水溶液を40℃まで冷却し、5%シロ−イノソース水溶液0.3リットルを加えた。得られた混合物溶液をさらに、36℃に冷却し、1NのNaOH水溶液の添加によりpHを8.0に調整した。次に、実施例1(c)および(d)で調製した2つの精製酵素溶液の各0.1リットル、すなわち、実施例1(c)で調製したミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼの精製酵素溶液0.1リットルと実施例1(d)で調製したシロ−イノソース イソメラーゼの精製酵素溶液0.1リットルとを前記の混合物溶液に加えた。上記の酵素溶液を入れた容器を0.02リットルの水で洗い、その洗液も加えた。酵素溶液の添加された上記の混合物溶液がpH8.0を示した段階で、NAD+(オリエンタル酵母社製)の粉末の0.2gを加え、溶解させた。ここで得られた反応混合物5.0リットル中のミオ−イノシトールの当初濃度は20%(重量)に相当した。
Production of D-kilo-inositol by conducting a series of enzymatic reactions in a reaction mixture containing myo-inositol and myo-inositol 2-dehydrogenase, NAD + and scyllo-inosose isomerase
(a) In a jar fermenter, 1.0 kg of myo-inositol, 1.2 g of magnesium sulfate heptahydrate and 0.1 g of manganese chloride tetrahydrate were dissolved in 1.7 liters of water at 70 ° C., and the total amount was 4.5 Water was added to make a liter to make an aqueous solution. The aqueous solution was cooled to 40 ° C. and 0.3 liter of 5% aqueous scyllo-inosose solution was added. The resulting mixture solution was further cooled to 36 ° C., and the pH was adjusted to 8.0 by addition of 1N NaOH aqueous solution. Next, 0.1 liter of each of the two purified enzyme solutions prepared in Examples 1 (c) and (d), that is, 0.1 liter of the purified enzyme solution of myo-inositol 2-dehydrogenase prepared in Example 1 (c) 0.1 liter of purified enzyme solution of scyllo-inosose isomerase prepared in Example 1 (d) was added to the above mixture solution. The container containing the enzyme solution was washed with 0.02 liters of water, and the washings were also added. When the above mixture solution to which the enzyme solution was added showed pH 8.0, 0.2 g of NAD + (manufactured by Oriental Yeast) powder was added and dissolved. The initial concentration of myo-inositol in 5.0 liters of reaction mixture obtained here corresponded to 20% (weight).

上記で得られた反応混合物を、36℃に攪拌下に保持することによりインキュベートし、これにより酵素反応を進めた。酵素反応の進行中は、反応混合物のpH値を、0.05NのNaOH水溶液と0.05Nの塩酸水溶液の適当な添加によりpH8.0に調整した。このようにして酵素反応を36℃で10時間続けた。   The reaction mixture obtained above was incubated by keeping it under agitation at 36 ° C., thereby proceeding with the enzyme reaction. While the enzyme reaction was in progress, the pH value of the reaction mixture was adjusted to pH 8.0 by appropriate addition of 0.05N aqueous NaOH and 0.05N aqueous hydrochloric acid. The enzyme reaction was thus continued at 36 ° C. for 10 hours.

酵素反応10時間行った後、得られた酵素反応液をジャーファーメンター中に入れたまま85℃、25分間の加熱することにより、酵素を変性させて、酵素反応を停止した。その後、反応液を、60℃に冷却して反応液から変性タンパク質を沈殿させ且つ遠心分離により上清5.1リットルを得た。ジャーファーメンターの洗浄に0.1リットルの水を使用して、その洗液を上記の上清に加えてある。   After performing the enzyme reaction for 10 hours, the resulting enzyme reaction solution was heated in a jar fermenter at 85 ° C. for 25 minutes to denature the enzyme and stop the enzyme reaction. Thereafter, the reaction solution was cooled to 60 ° C. to precipitate the denatured protein from the reaction solution, and 5.1 liter of supernatant was obtained by centrifugation. The jar fermenter was washed with 0.1 liter of water and the wash was added to the supernatant.

上記の実験で10時間酵素反応後に反応停止させた酵素反応液は、加熱により酵素タンパク質の変性を受けたものであり、これから変性タンパク質の除去のための遠心分離にかけると、上記の上清が得られた。この上清をHPLC分析すると、目的のD−キロ−イノシトールを含み、それに加えてD−キロ−1−イノソース、シロ−イノソースおよびミオ−イノシトールを含有することが認められた。   The enzyme reaction solution that was stopped after the enzyme reaction for 10 hours in the above experiment was subjected to denaturation of the enzyme protein by heating, and when subjected to centrifugation for removal of the denatured protein, the above supernatant was Obtained. This supernatant was analyzed by HPLC and was found to contain the desired D-kilo-inositol, plus D-kilo-1-inosose, scyllo-inosose and myo-inositol.

上記の上清から、D−キロ−イノシトールを回収するため、またミオ−イノシトールを分離するために、該上清を後記の実施例5に示す方法により処理した。   In order to recover D-kilo-inositol from the supernatant and to separate myo-inositol, the supernatant was treated by the method shown in Example 5 below.

(b) なお、上記の反応混合物を36℃でpH8.0にて13時間にわたって酵素反応させ続ける別の実験を行った。この別の実験では、13時間の反応時間中に、反応液から反応液の20μlを、1時間間隔でサンプリングし、直ちにサンプル液を80℃、10分間加熱し、水300μlを加え、混合し、さらに遠心分離して沈殿を捨て且つ上清を得た。この上清をHPLC分析した。 (b) Another experiment was performed in which the above reaction mixture was allowed to undergo an enzymatic reaction at 36 ° C. and pH 8.0 for 13 hours. In this separate experiment, during a reaction time of 13 hours, 20 μl of the reaction solution was sampled from the reaction solution at 1 hour intervals, immediately the sample solution was heated at 80 ° C. for 10 minutes, 300 μl of water was added, mixed, Further, the precipitate was discarded by centrifugation, and a supernatant was obtained. The supernatant was analyzed by HPLC.

上記のサンプル上清のHPLC分析は、WakosilNH2カラム(φ4.6mm×250mm)にサンプル上清を通液し、その後に移動相として80%アセトニトリル水溶液(流速2ml/分)を流し、検出器はRI検出器を用い、カラム温度40℃の条件下で行った。 The HPLC analysis of the above sample supernatant was performed by passing the sample supernatant through a WakosilNH 2 column (φ4.6 mm × 250 mm), and then flowing 80% acetonitrile aqueous solution (flow rate 2 ml / min) as the mobile phase. An RI detector was used and the column temperature was 40 ° C.

このHPLC分析により、定時的に採取した一連のサンプル上清中のD−キロ−イノシトール濃度、ミオ−イノシトールの濃度、D−キロ−1−イノソースの濃度、シロ−イノソースの濃度を測定した。反応時間1時間ごとに採取したサンプル上清中のD−キロ−イノシトール濃度とミオ−イノシトール濃度から、D−キロ−イノシトール変換率(%)を次の計算式で算定した。   By this HPLC analysis, the concentration of D-kilo-inositol, myo-inositol, D-kilo-1-inosose and scyllo-inosose in a series of sample supernatants collected at regular intervals was measured. From the D-kilo-inositol concentration and myo-inositol concentration in the sample supernatant collected every reaction time, the D-kilo-inositol conversion rate (%) was calculated by the following formula.

D−キロ−イノシトール変換率(%)=〔(D−キロ−イノシトール濃度)/反応開始時のミオ−イノシトール濃度〕〕×100
測定されたD−キロ−イノシトール(DCI)の変換率(%)と反応時間との関係を次表に示す。
D-kilo-inositol conversion rate (%) = [(D-kilo-inositol concentration) / myo-inositol concentration at the start of reaction]] × 100
The relationship between the measured conversion rate (%) of D-kilo-inositol (DCI) and reaction time is shown in the following table.

Figure 0004344572
算定されたDCI変換率(%)と反応時間(h)との関係曲線を添付図面の図1に示す。図1に示すように、反応時間が8時間目で反応液中のミオ−イノシトールからD−キロ−イノシトールへの変換率(%)が12%になって、ほぼこの点で平衡に達したことが判る。
Figure 0004344572
A relationship curve between the calculated DCI conversion rate (%) and the reaction time (h) is shown in FIG. 1 of the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, the conversion time (%) from myo-inositol to D-kilo-inositol in the reaction solution was 12% at the reaction time of 8 hours, and the equilibrium was almost reached at this point. I understand.

次に、第4の本発明および第5の本発明を下記の実施例5について具体的に説明する。   Next, the fourth aspect of the present invention and the fifth aspect of the present invention will be specifically described with reference to Example 5 below.

酵素反応液からのD−キロ−イノシトールの回収と精製およびミオ−イノシトールの分離
実施例4(a)で10時間酵素反応して得た反応液から、酵素を沈殿させ且つ遠心分離により除去して得られた上清5.1リットルを本例では使用した。
Recovery and purification of D-kilo-inositol from the enzyme reaction solution and separation of myo-inositol The enzyme was precipitated from the reaction solution obtained by enzymatic reaction in Example 4 (a) for 10 hours and removed by centrifugation. The resulting supernatant 5.1 liter was used in this example.

(a) 酵素反応液上清からのD−キロ−イノシトールおよびミオ−イノシトールの水溶液の分離
上記の上清(5.1L)は、目的生成物であるD−キロ−イノシトールを含み、これに加えてミオ−イノシトール、D−キロ−1−イノソースおよびシロ−イノソースを含み、さらに金属イオン、NAD+およびNADHおよび疎水性物質を含む水溶液である。この上清から先ずD−キロ−1−イノソースおよびシロ−イノソースならびにイオン性物質および疎水性物質を除去するために、該上清(5.1L)を0.3リットルの強酸性イオン交換樹脂(デュオライトC20、H+タイプ)カラムと、0.4リットルの強塩基性イオン交換樹脂(デュオライトA116、OH-タイプ)カラムに流速5ml/分で順次通液し、また0.1リットルの活性炭カラムに順次、流速5ml/分で通液させた。活性炭カラムからの通過液(5.0リットル)を貯めた。
(a) Separation of aqueous solutions of D-kilo-inositol and myo-inositol from the enzyme reaction supernatant The above supernatant (5.1 L) contains the target product D-kilo-inositol, in addition to this An aqueous solution containing myo-inositol, D-kilo-1-inosose and scyllo-inosose, and further containing metal ions, NAD + and NADH and a hydrophobic substance. To remove D-kilo-1-inosose and scyllo-inosose as well as ionic and hydrophobic substances from this supernatant, 0.3 liters of strongly acidic ion exchange resin (Duolite C20 , H + type) column and 0.4 liter of strongly basic ion exchange resin (Duolite A116, OH type) column sequentially at a flow rate of 5 ml / min, and sequentially through a 0.1 liter activated carbon column at a flow rate of 5 ml / min. Allowed to pass in minutes. The passing liquid (5.0 liters) from the activated carbon column was stored.

次いで、上記の3つのカラムに1.0リットルの脱イオン交換水を順次に流してカラムを洗浄し、得られた洗液を上記の活性炭カラム通過液に合した。これにより、D−キロ−イノシトールおよびミオ−イノシトールの水溶液(総量6.0リットル)を得た。   Subsequently, 1.0 liter of deionized exchange water was sequentially passed through the three columns to wash the column, and the resulting washing solution was combined with the activated carbon column passing solution. As a result, an aqueous solution of D-kilo-inositol and myo-inositol (total amount 6.0 liters) was obtained.

D−キロ−イノシトールおよびミオ−イノシトールの上記水溶液(6.0リットル)をエバポレーターに入れ、該水溶液を2.0kg(約1.6リットル)になるまで濃縮した。得られた濃縮液はミオ−イノシトールの一部が結晶化したのでスラリー状を呈した。このスラリー状濃縮液を遠心分離にかけ、結晶化ミオ−イノシトールを分離し且つ上清を得た。ここで上清として得られたミオ−イノシトールおよびD−キロ−イノシトール水溶液をHPLC分析すると、その中のミオ−イノシトール:D−キロ−イノシトールの濃度比は69:31であった。   The above aqueous solution (6.0 liters) of D-kilo-inositol and myo-inositol was placed in an evaporator, and the aqueous solution was concentrated to 2.0 kg (about 1.6 liters). The resulting concentrated solution was in the form of a slurry because part of myo-inositol was crystallized. The slurry concentrate was centrifuged to separate crystallized myo-inositol and to obtain a supernatant. When the myo-inositol and D-kilo-inositol aqueous solution obtained as supernatants were analyzed by HPLC, the concentration ratio of myo-inositol: D-kilo-inositol was 69:31.

(b) ミオ−イノシトールおよびD−キロ−イノシトール水溶液からミオ−イノシトール固体の分離(第4の本発明による)
上記の(a)で得た上清として得たミオ−イノシトールおよびD−キロ−イノシトール水溶液に0.3リットルのイソプロパノールを攪拌しながら加えていった。イソプロパノールの混合に伴って、ミオ−イノシトール固体が析出した。この固体は遠心分離により分離できた。固体を含むその混合物全体を静置し、その上清をHPLC分析すると、上澄液中のミオ−イノシトール:D−キロ−イノシトール濃度比は46:54であった。
(b) Separation of myo-inositol solids from myo-inositol and D-kilo-inositol aqueous solution (according to the fourth invention)
To the myo-inositol and D-kilo-inositol aqueous solutions obtained as the supernatant obtained in (a) above, 0.3 liters of isopropanol was added with stirring. With the mixing of isopropanol, myo-inositol solid precipitated. This solid could be separated by centrifugation. The whole mixture containing the solid was allowed to stand, and the supernatant was analyzed by HPLC. The myo-inositol: D-kilo-inositol concentration ratio in the supernatant was 46:54.

析出したミオ−イノシトール固体と該上清とから成る前記の混合物を室温で一晩放置すると、ミオ−イノシトールの固体析出が進み、上清部分中のミオ−イノシトール:D−キロ−イノシトール濃度比は30:70になった。   When the above mixture consisting of the precipitated myo-inositol solid and the supernatant was allowed to stand at room temperature overnight, solid precipitation of myo-inositol progressed, and the myo-inositol: D-kilo-inositol concentration ratio in the supernatant portion was 30:70.

室温で一晩放置した上記の混合物を攪拌すると、結晶を含み且つスラリー状を呈するミオ−イノシトールおよびD−キロ−イノシトールの水溶液を得た。このスラリー状水溶液をろ過し、これによりミオ−イノシトールを含む結晶と、ろ液としてミオ−イノシトールおよびD−キロ−イノシトール水溶液(1.34リットル)を得た。その結晶は50%イソプロパノール水溶液(0.2リットル)で洗浄し、結晶(820g)を得た。この結晶に含まれたミオ−イノシトールとD−キロ−イノシトールの重量比は99:1であった。ろ液に含まれるミオ−イノシトール:D−キロ−イノシトールの濃度比は29:71であった。   The above mixture that was allowed to stand overnight at room temperature was stirred to obtain an aqueous solution of myo-inositol and D-kilo-inositol containing crystals and forming a slurry. This slurry aqueous solution was filtered to obtain crystals containing myo-inositol and myo-inositol and D-kilo-inositol aqueous solution (1.34 liters) as filtrate. The crystals were washed with 50% aqueous isopropanol (0.2 liter) to obtain crystals (820 g). The weight ratio of myo-inositol and D-kilo-inositol contained in this crystal was 99: 1. The concentration ratio of myo-inositol: D-kilo-inositol contained in the filtrate was 29:71.

上記のろ液として得たミオ−イノシトールおよびD−キロ−イノシトール水溶液を、次にエバポレーターで濃縮すると、146gの結晶を得た。この結晶はミオ−イノシトール42gとD−キロ−イノシトール104gを含むものである。   The myo-inositol and D-kilo-inositol aqueous solution obtained as the above filtrate was then concentrated by an evaporator to obtain 146 g of crystals. This crystal contains 42 g of myo-inositol and 104 g of D-kilo-inositol.

(c) ミオ−イノシトールおよびD−キロ−イノシトール水溶液からD−キロ−イノシトールのクロマトグラフィー的分離(第5の本発明による)
上記の(b)で得たところの、ミオ−イノシトール42gおよびD−キロ−イノシトール104gを含む結晶(146g)を、水に溶解して水溶液(0.3リットル)を調製した。
(c) Chromatographic separation of D-kilo-inositol from myo-inositol and D-kilo-inositol aqueous solution (according to the fifth invention)
Crystals (146 g) containing 42 g of myo-inositol and 104 g of D-kilo-inositol obtained in (b) above were dissolved in water to prepare an aqueous solution (0.3 liter).

この調製されたミオ−イノシトールおよびD−キロ−イノシトール水溶液(ミオ−イノシトール:D−キロ−イノシトールの濃度比が約12:15)を、6.0リットルの強塩基性イオン交換樹脂、デュオライトA116(OH-タイプ)カラムに通液して、クロマト分離を行った。200ml−フラクションでカラム溶出液を分画し、先に溶出するミオ−イノシトール画分を得ると共に、これと別に後から溶出するD−キロ−イノシトール画分とを得て、分離した。各フラクションの分画した溶液のHPLC分析から、D−キロ−イノシトールのみを含む画分を選別し、そしてこれらを集めた。集めた水溶液をエバポレーターで濃縮し、白色粉末の201gを得た。 This prepared myo-inositol and D-chiro-inositol aqueous solution (myo-inositol: D-chiro-inositol concentration ratio of about 12:15) was added to 6.0 liter of strongly basic ion exchange resin, Duolite A116 (OH - type) was passed through the column, it was carried out chromatographic separation. The column eluate was fractionated with 200 ml fraction to obtain the myo-inositol fraction eluting first, and the D-kilo-inositol fraction eluting later was obtained and separated. From HPLC analysis of fractionated solutions of each fraction, fractions containing only D-kilo-inositol were selected and collected. The collected aqueous solution was concentrated with an evaporator to obtain 201 g of a white powder.

この白色粉末は、HPLC分析の結果とNMR解析の結果とから、99.5%より高い純度のD−キロ−イノシトールであることが明らかにされた。実施例4と実施例5の結果を綜合すると1.0kgのミオ−イノシトールから、101gのD−キロ−イノシトールが得られたことになり、ミオ−イノシトールからの収率が10.1%であった。   From the results of HPLC analysis and NMR analysis, this white powder was found to be D-kilo-inositol with a purity higher than 99.5%. When the results of Example 4 and Example 5 were combined, 101 g of D-kilo-inositol was obtained from 1.0 kg of myo-inositol, and the yield from myo-inositol was 10.1%.

また、回収段階で得られるミオ−イノシトール(少量のD−キロ−イノシトールを含む)としては、結晶化段階とクロマト分画段階とで合計888gのミオ−イノシトールが回収された。これは再度、酵素反応に利用できる。   Moreover, as myo-inositol (including a small amount of D-kilo-inositol) obtained in the recovery stage, a total of 888 g of myo-inositol was recovered in the crystallization stage and the chromatographic fractionation stage. This can again be used for enzymatic reactions.

以上の説明から明らかなように、第1〜第6の本発明の方法の何れもが医薬として有用であるD−キロ−イノシトールの製造に利用できるものであり、よって産業上で有用である。   As is clear from the above description, any of the first to sixth methods of the present invention can be used for the production of D-kilo-inositol which is useful as a medicine, and thus is industrially useful.

実施例4で行われた一連の酵素反応の反応液中に生成したD−キロ−イノシトールの変換率(%)と反応時間との関係を示す曲線グラフである。6 is a curve graph showing the relationship between the conversion rate (%) of D-kilo-inositol produced in the reaction solution of the series of enzyme reactions performed in Example 4 and the reaction time.

Figure 0004344572
Figure 0004344572
Figure 0004344572
Figure 0004344572

Claims (8)

次式(I)
Figure 0004344572
のミオ−イノシトールにミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと酸化型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD + )とを水性反応媒質中で反応させて次式(II)
Figure 0004344572
のシロ−イノソースを生成させる第1の反応ステップを行い、式(II)のシロ−イノソースに、バチルス ズブチリス染色体中に存在する既知のiolI遺伝子のコードする酵素、すなわち配列表の配列番号1のアミノ酸配列を有する酵素であって、しかもシロ−イノソース イソメラーゼと命名された酵素を水性反応媒質中で反応させて次式(III)
Figure 0004344572
のD−キロ−1−イノソースを生成させる第2の反応ステップを行い、式(III)のD−キロ−1−イノソースに、第1の反応ステップで使用したものと同じミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと、還元型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)とを水性反応媒質中で反応させて次式(IV)
Figure 0004344572
のD−キロ−イノシトールを生成させる第3の反応ステップを行い、第3の反応ステップの反応溶液から式(IV)のD−キロ−イノシトールを回収する工程を行うことから成る、D−キロ−イノシトールの製造方法。
Formula (I)
Figure 0004344572
Myo-inositol was reacted with myo-inositol 2-dehydrogenase and oxidized nicotinamide adenine dinucleotide (NAD + ) in an aqueous reaction medium to give the following formula (II)
Figure 0004344572
A first reaction step of generating a scyllo-inosose of the enzyme, and the scyllo-inosose of formula (II) is converted into an enzyme encoded by a known iolI gene present in the Bacillus subtilis chromosome, that is, the amino acid of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing An enzyme having a sequence, which is also named scyllo-inosose isomerase, is reacted in an aqueous reaction medium to give the following formula (III)
Figure 0004344572
A second reaction step to produce a D-kilo-1-inosose of formula (III) and the same myo-inositol 2-dehydrogenase as used in the first reaction step. Is reacted with reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) in an aqueous reaction medium to give the following formula (IV)
Figure 0004344572
A third reaction step of producing D-kilo-inositol, and a step of recovering D-kilo-inositol of formula (IV) from the reaction solution of the third reaction step. A method for producing inositol.
使用されるミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼはバチルス ズブチリス由来またはエンテロバクター エアロゲネシス由来のミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼである、請求項1に記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the myo-inositol 2-dehydrogenase used is myo-inositol 2-dehydrogenase from Bacillus subtilis or from Enterobacter aerogenesis. 使用されるミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼは、バチルス ズブチリス染色体中の既知のiolG遺伝子のコードするミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼである、請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the myo-inositol 2-dehydrogenase used is myo-inositol 2-dehydrogenase encoded by a known iolG gene in the Bacillus subtilis chromosome. ミオ−イノシトール水溶液に対してミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼおよび酸化型もしくは還元型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADMyo-inositol 2-dehydrogenase and oxidized or reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) against myo-inositol aqueous solution ++ もしくはNADH)ならびに配列表の配列番号1のアミノ酸配列を有する酵素であって、しかもシロ−イノソース イソメラーゼと命名された酵素を添加し、得られた反応混合物中で、NADOr NADH) and an enzyme having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing, and an enzyme designated as scyllo-inosose isomerase, and NAD in the resulting reaction mixture. ++ の作用とミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼの触媒作用によってミオ−イノシトールからシロ−イノソースを生成させる第1の反応と、NADAnd the first reaction of generating scyllo-inosose from myo-inositol by the catalytic action of myo-inositol 2-dehydrogenase, and NAD ++ からNADHへの変換反応と、配列番号1のアミノ酸配列を有する前記の酵素であるシロ−イノソース イソメラーゼの触媒作用によってシロ−イノソースからD−キロ−1−イノソースを生成させる第2の反応と、生成したNADHの作用とミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼの触媒作用によりD−キロ−1−イノソースからD−キロ−イノシトールを生成させる第3の反応と、NADHからNADA second reaction of generating D-kilo-1-inosose from scyllo-inosose by the catalytic action of scyllo-inosose isomerase, which is the aforementioned enzyme having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, A third reaction in which D-kilo-1-inositol is produced from D-kilo-1-inosose by the action of NADH and myo-inositol 2-dehydrogenase, and NADH to NAD ++ への変換反応とを行わせ、さらにそれら反応の終了後に、得られた反応液からD−キロ−イノシトールを回収することから成る、D−キロ−イノシトールの製造方法。And a method for producing D-kilo-inositol, which comprises recovering D-kilo-inositol from the obtained reaction solution after completion of the reaction. ミオ−イノシトール水溶液に当初から(1)NAD(1) NAD from the beginning in myo-inositol aqueous solution ++ もしくはNADHを0.0001%〜0.2%の濃度で添加すること、(2)MgOr add NADH at a concentration of 0.0001% to 0.2%, (2) Mg 2+2+ イオンが0.001mM〜10mMの濃度になるようにMg塩を添加すること、(3)MnAdding Mg salt so that the ion concentration is 0.001 mM to 10 mM, (3) Mn 2+2+ イオンが0.0001mM〜1mMの濃度になるようにMn塩を添加すること、及び(4)反応混合物のpHをpH7.7〜8.3に保つことを特徴とする、請求項4に記載の方法。The method according to claim 4, characterized in that the Mn salt is added so that the ions have a concentration of 0.0001 mM to 1 mM, and (4) the pH of the reaction mixture is kept at pH 7.7 to 8.3. ミオ−イノシトール水溶液に、当初からシロ−イノソースを0.0001%〜10%(重量)の濃度で添加する、請求項4に記載の方法。The method according to claim 4, wherein scyllo-inosose is initially added to the aqueous myo-inositol solution at a concentration of 0.0001% to 10% (by weight). ミオ−イノシトールの水溶液に当初に添加されるミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと、配列表の配列番号1のアミノ酸配列を有する酵素であって、しかもシロ−イノソース イソメラーゼと命名された酵素とは、これら2つの酵素を共に生産する能力を有する細菌としてのバチルス ズブチリスを培養して該細菌の細胞内に前記2つの酵素を蓄積させ、前記の培養された細胞を破砕し、得られた細胞破砕液から抽出することにより得られた前記2つの酵素を含む粗酵素液の形であるか、もしくは前記の細胞破砕液から、既知の酵素分離法および酵素精製法でそれぞれに単離され精製したミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと精製した配列番号1のアミノ酸配列を有する前記のシロ−イノソース イソメラーゼという酵素の形である、請求項4に記載の方法。The myo-inositol 2-dehydrogenase initially added to the aqueous solution of myo-inositol and the enzyme having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing and also named scyllo-inosose isomerase are these 2 Bacillus subtilis as a bacterium having the ability to produce two enzymes together, accumulate the two enzymes in the cells of the bacterium, disrupt the cultured cells, and extract from the obtained cell lysate Myo-inositol 2 in the form of a crude enzyme solution containing the two enzymes obtained as described above, or isolated and purified from the cell lysate by the known enzyme separation method and enzyme purification method, respectively. -Dehydrogenase and the above-mentioned scyllo-inosose isomerase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 The method of claim 4. バチルス ズブチリスの染色体中に存在する既知のiolG遺伝子のコードするミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと、該染色体中に存在する既知のiolI遺伝子のコードする酵素、すなわち配列表の配列番号1のアミノ酸配列を有する酵素であって、しかもシロ−イノソース イソメラーゼと命名された酵素との両者を生産する能力をもつバチルス属細菌を培養し、培養された細胞内に前記2つの酵素を蓄積させ、次いで、培養された細胞を集菌し、集菌した菌体を緩衝液中で破砕し、得られた細胞破砕液を遠心分離し、上清として得られた粗酵素抽出液から前記の2つの酵素を別々に採取することを特徴とする、ミオ−イノシトール 2−デヒドロゲナーゼと、配列表の配列番号1のアミノ酸配列を有する酵素であって、しかもシロ−イノソース イソメラーゼと命名された酵素との製造法。It has a myo-inositol 2-dehydrogenase encoded by a known iolG gene present in the chromosome of Bacillus subtilis and an enzyme encoded by the known iolI gene present in the chromosome, that is, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. A Bacillus bacterium, which is an enzyme and has the ability to produce both the enzyme named scyllo-inosose isomerase, was cultured, the two enzymes were accumulated in the cultured cells, and then cultured. Cells are collected, the collected cells are crushed in a buffer solution, the obtained cell lysate is centrifuged, and the above two enzymes are collected separately from the crude enzyme extract obtained as a supernatant. A myo-inositol 2-dehydrogenase, an enzyme having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, and scyllo-inosose Preparation of an enzyme, designated isomerase.
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