JPH02119796A - Production of l-homophenylalanine - Google Patents

Production of l-homophenylalanine

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JPH02119796A
JPH02119796A JP27085188A JP27085188A JPH02119796A JP H02119796 A JPH02119796 A JP H02119796A JP 27085188 A JP27085188 A JP 27085188A JP 27085188 A JP27085188 A JP 27085188A JP H02119796 A JPH02119796 A JP H02119796A
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homophenylalanine
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benzylmethylhydantoin
hydantoin
hydrolase
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清 中山
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the subject compound useful as a raw material for producing medicines, such as beta-lactam antibiotic substances, in high yield by reacting benzylmethylhydantoin with a specific enzymic system or a microorganism having the above-mentioned enzymic system. CONSTITUTION:5-Benzylmethylhydantoin is reacted with an L-specific hydantoinase system consisting of hydantoin hydrolase and N-carbamylamino acid hydrolase or a microorganism having the above-mentioned enzymic system, preferably at 25-40 deg.C and pH8-9 to produce the objective compound. Furthermore, e.g., a bacterial strain HP-27 (FERM P-10346) of the genus Flavobacterium, is cited as the microorganism having the afore-mentioned enzymic system.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本R明UL−ホモフェニルアラニン(L−4−フェニル
−2−アミノ酪酸)の工業的に有利な製造法に関するも
のである。L−ホモフェニルアラニンは、例えば、いわ
ゆるACEインヒビター(エナラプリル、ラミプリルな
ど)、β−ラクタム抗生物質などの医薬製置原料として
有用なものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Industrial Application Field The present invention relates to an industrially advantageous method for producing UL-homophenylalanine (L-4-phenyl-2-aminobutyric acid). L-homophenylalanine is useful, for example, as a raw material for pharmaceutical preparations such as so-called ACE inhibitors (enalapril, ramipril, etc.) and β-lactam antibiotics.

(ロ)従来の技術 L−ホモフェニルアラニンの製造法に関しては、酵素を
用いた不斉加水分辞去(K、IJobuoら、Mem、
Fac、Sci、  Kynshu  Univ、Se
g、C、13、89(1981))、及びホモフェニル
アラニンをホルミル化後ブルシンでジアステレオマー塩
ヲつくり分割する方法(Vclu Vigneaudら
、J、 Biol。
(b) Conventional technology Regarding the production method of L-homophenylalanine, asymmetric hydrolysis using an enzyme (K, IJobuo et al., Mem.
Fac, Sci, Kynshu Univ, Se
G, C, 13, 89 (1981)), and a method for splitting homophenylalanine to form diastereomeric salts with brucine after formylation (Vclu Vigneaud et al., J. Biol.

Ohem、、  122 、 349 (1957−3
8)  が知らnている。
Ohem, 122, 349 (1957-3
8) I know.

−&だ、最近u−アセチルDL−ホモフェニルアラニン
を光学活性フェニルエチルアミンと反応させてジアステ
レオマー塩として分割する方法(特許出願公開昭63−
65646号)、DLホモフェニルアラニンと光学活性
マンデル酸とのジアステレオマー塩として分割する方法
(特許出願公開昭63−145256号)、2オキンー
4−フェニル酪1駿のトランスアミネーションによるア
ミノ化法(特許出願公開昭60−156394号、米国
特許4.525.454 (1985’) ’)が知ら
れている。
- &da, recently, a method of reacting u-acetyl DL-homophenylalanine with optically active phenylethylamine to resolve diastereomer salts (patent application published in 1983-
65646), a method of separating DL homophenylalanine and optically active mandelic acid as diastereomeric salts (Patent Application Publication No. 145256/1983), and an amination method by transamination of 2-ochine-4-phenylbutylene (1986-145256). Patent Application Publication No. 156394/1985 and US Pat. No. 4.525.454 (1985')') are known.

(ハ)発明が解決しようとする問題点と問題を解決する
ための手段 従来の技術において、ジアステレオマー塩tつくり分割
する方法は、分割剤が高価で操作が煩雑である。また酵
素を用い不斉加水分解する方法をふくめで、分割によっ
て原料の半分を9体として残すことになり、そのことに
より収量が半減するので、9体の利用法を附加しなけれ
ば不経済である。2−オキノー4−フェニル酪酸のトラ
ンスアミネーションによる方法は、光学活性L−アミノ
酸を必要とし、?f、た原料の合成が複雑であるなどの
欠点を有する。
(c) Problems to be Solved by the Invention and Means for Solving the Problems In the conventional techniques, in the method of preparing and resolving diastereomeric salts, the resolving agent is expensive and the operation is complicated. In addition, including the method of asymmetric hydrolysis using enzymes, half of the raw material is left as 9 bodies due to division, which reduces the yield by half, so it is uneconomical unless a method for using 9 bodies is added. be. The transamination method of 2-okino-4-phenylbutyric acid requires an optically active L-amino acid, and ? f. It has drawbacks such as complicated synthesis of raw materials.

そこで本発明者らfl、L−ホモフェニルアラニンを効
率よくえる方法として一部のアミノ酸裏造に応用されて
いるヒダントインを経由する生化学的方法に着目したが
、非天然アミノ酸であるホモフェニルアラニンのヒダン
トインに作用する酵素または微生物については従来全く
知見がなかった。その為、ホモフェニルアラニンに対応
するDL−ヒダントインである5−ベンジルメチルヒダ
ントインからL−ホモフェニルアラニンを生成するヒダ
ントイナーゼ系(ヒダントインヒドロラーゼとN−カル
バミルアミノ酸ヒドロラーゼ系からなる)を有する微生
物を探索発見することに成功し、さらに研究を進め、5
−ベンジルメチルヒダントインがらL−ホモフェニルア
ラニンを収率よく製造しうる本発明の方法全確立するに
至った。
Therefore, the present inventors focused on a biochemical method using hydantoin, which is applied to the production of some amino acids, as a method to efficiently obtain fl, L-homophenylalanine. Until now, there was no knowledge of enzymes or microorganisms that act on this. Therefore, we need to explore and discover microorganisms that have a hydantoinase system (consisting of hydantoin hydrolase and N-carbamyl amino acid hydrolase system) that produces L-homophenylalanine from 5-benzylmethylhydantoin, which is a DL-hydantoin corresponding to homophenylalanine. Successfully proceeded with further research, 5
The entire process of the present invention has been established which allows L-homophenylalanine to be produced from -benzylmethylhydantoin in good yield.

に)作用 本発明に使用される微生物は、5−ベンジルメチルヒダ
ントインに作用するL−特異的ヒダントイナーゼ系を有
する微生物であ几ばよい。
B) Effect The microorganism used in the present invention may be a microorganism having an L-specific hydantoinase system that acts on 5-benzylmethylhydantoin.

このような微生物としてはフラボバクテリウムげられる
。さらに具体的にはフラボバクテリウム属細菌函株HP
−27、アースロバクター・ウレアファシェンス(Ar
throbacter ureafaciens ’)
  ATC!O7562が挙げられる。フラボバクテリ
ウム属細菌医株HP−27は本発明者らにより土壌から
分離さnたちのである。その菌学的性質は次のとおりで
ある。
Such microorganisms include Flavobacterium. More specifically, the Flavobacterium genus bacteria box strain HP
-27, Arthrobacter ureafaciens (Ar
throbacter ureafaciens')
ATC! O7562 is mentioned. Flavobacterium strain HP-27 was isolated from soil by the present inventors. Its mycological properties are as follows.

0.4〜0.6 X 0.8〜1.0μの犬さの桿菌で
多形性は認められず、運動性はない。胞子をつくらず、
ダラム陰性であり、抗酸性はない。肉汁寒天平板培養で
円形、金縁の隆起した集落をつくり、集落は薄黄色であ
る。肉汁寒天斜面培養では薄黄色で半透明によく生育す
る。肉汁液体培養では均一に濁った生育をする。肉汁ゼ
ラチン穿刺培養でゼラチンを液化する。l) トマヌミ
ルクの培養でリドマスを還元せず、反応は中性にとどま
る。
0.4-0.6 x 0.8-1.0 micron dog rods, no pleomorphism was observed, and they were not motile. Does not produce spores,
Durham negative, no acid fasting. Cultured on broth agar plates, it produces circular, raised colonies with golden edges, and the colonies are pale yellow in color. When cultured on a broth agar slant, it grows pale yellow and translucent. When cultured in broth liquid, it grows uniformly and turbidly. Liquefy gelatin in broth gelatin puncture culture. l) Lidomas is not reduced in the culture of Tomanu milk, and the reaction remains neutral.

好気性で硝酸塩を還元し、脱窒反応は陰性、MRテスト
、■Pテストは何、托も陰性、イントル、硫化水素を生
成せず、でん粉を分解しない。KOBerの培地ではク
エン酸の利用は陽性であるが、0hristensen
の培地では陰性である。
It reduces nitrates aerobically, the denitrification reaction is negative, the MR test, ■P test is negative, the test is negative, it does not produce hydrogen sulfide, and it does not decompose starch. KOber's medium is positive for citric acid utilization, but Ohristensen's
It is negative in the culture medium.

硝酸塩およびアンモニウム塩を利用しない。水浴性色素
をつくらず、ウレアーゼ陰性で、オキシダーゼ、カタラ
ーゼは共に陽性である。pH6〜9.15〜35℃で生
育し、5℃ではほとんど、40℃では全く生育しない。
Does not utilize nitrates and ammonium salts. It does not produce bath dye, is negative for urease, and positive for both oxidase and catalase. It grows at pH 6-9.15-35°C, hardly grows at 5°C, and does not grow at all at 40°C.

O−Fテストは酸化的である。D−グルコース、D−フ
ラクトース、マルト一ヌ、D−キンロース、D−アラビ
ノース、D−マンノース、D−ガラクj・ス、シュクロ
ース、ラクトース、トレハローヌ、D−ンルビトール、
D−マニトール、イノシトール、グリセリン、でん粉か
らは何れでも酸、ガスを生成せず。カゼインを分解す。
The O-F test is oxidative. D-glucose, D-fructose, maltoine, D-quinlose, D-arabinose, D-mannose, D-galax, sucrose, lactose, trehalone, D-lubitol,
D-mannitol, inositol, glycerin, and starch do not generate acid or gas. Decomposes casein.

グルコース、キンロースを資化し、ラクトースを資fヒ
しない。
Assimilates glucose and quinlose, but does not utilize lactose.

以上の諸注質f Bergey’e Manual o
f Systematic Bacteriology
第1巻(1984年〕に照合して、本菌株がフラボバク
テリウム(Flavobacterium )属に属す
ると判定されるが、同書記載の菌種に(は一致するもの
がない。菌株HP−27は微生物工業技術研究所に寄託
した。
The above various instructions f Bergey'e Manual o
f Systematic Bacteriology
Volume 1 (1984), this strain is determined to belong to the genus Flavobacterium, but there is no match to the bacterial species described in the book. Strain HP-27 is a microorganism. Deposited at the Institute of Industrial Technology.

受託着分は微工研菌寄第1o:r4−1s号である。The entrusted item is Microtechnical Research Institute No. 1o:r4-1s.

ナオ、77 来り一特異的ヒダントイナーゼ系の存在が
他のアミノ酸生成について知られているフラボバクテリ
ウム属[fi ti FERM−P6901 、  )
−yボバクテリウム・アミノ酸生成(Flavobac
teriumaminogenes ’)  FERM
−P 31ろ6、アースロバクター属菌味FERM−p
 8191 、同じ(FERM−P 8190 。
Nao, 77 Since the existence of a specific hydantoinase system is known for the production of other amino acids, the genus Flavobacterium [fiti FERM-P6901, )
-y Bobacterium amino acid production (Flavobac
teriumaminogenes') FERM
-P 31ro 6, Arthrobacter taste FERM-p
8191, same (FERM-P 8190).

アーヌロバクター属菌沫FERM−P 7472、アー
スロバクター属菌法DSM 3747  なども本発明
において有効なものと思われる。
Arnulobacter genus bacteria FERM-P 7472, Arthrobacter genus bacteria method DSM 3747, etc. are also considered to be effective in the present invention.

これらの微生物を培養して必要なL−特異的ヒダントイ
ナーゼ系の酵累活注をもっ標品をえるには通常の培養法
によればよく、この分野の技術者には特に説明を要しな
いが、基質として用いる5−ベンジルメチルヒダントイ
ンその他の5−ヒダントイン化合物を含有する培地に微
生物を生育せしめた場合にL−特異的ヒダントイナーゼ
活性の高い培養物?えることができる。
In order to culture these microorganisms and obtain specimens with the necessary L-specific hydantoinase fermentation, conventional culture methods may be used, and no special explanation is required for engineers in this field. , a culture with high L-specific hydantoinase activity when microorganisms are grown in a medium containing 5-benzylmethylhydantoin or other 5-hydantoin compounds used as a substrate? You can get it.

また固形培地、液体培地の回れも使用可能である。In addition, solid media and liquid media can also be used.

上記のようにしてえたL−特異的ヒダントイナーゼ系活
性をふくむ微生物またはそれに由来する酵素標品を5−
ベンジルメチルヒダントインに作用せしめる方法は、基
質をふくむ溶液に酵素標品を加えて反応が進行するまで
培養すればよいが、微生物を酵素標品とする培養は、微
生物の培養液に基質を加え反応せしめてもよく、また微
生物の培養液から分離した酵素標品、菌体、洗浄菌体、
凍結乾燥菌体など物理化学的、生化学的に処理1〜た菌
体、抽出液、精製物、固定化処理標品などの形で基質に
作用させることもできる。
The microorganism containing the L-specific hydantoinase activity obtained as described above or the enzyme preparation derived therefrom is
To make benzylmethylhydantoin react, add an enzyme preparation to a solution containing the substrate and incubate until the reaction progresses. Enzyme preparations, bacterial cells, washed bacterial cells, isolated from microbial culture solutions,
It can also be applied to the substrate in the form of physicochemically or biochemically treated microbial cells such as freeze-dried microbial cells, extracts, purified products, immobilized preparations, and the like.

基質濃度は、バッチ式、連続式の何れによるかによって
も異るが、バッチ式では一般に媒質中01〜30%、好
ましくは1〜20%程度で、連続式ではこれよりや\濃
度を低くする方がよい。
The substrate concentration differs depending on whether it is a batch method or a continuous method, but in a batch method it is generally 01 to 30% in the medium, preferably about 1 to 20%, and in a continuous method the concentration is lower than this. It's better.

反応は普通5〜60℃、好ましくは25〜40℃附近、
pH7〜10附近で好ましくは8〜9附近で行われる。
The reaction is usually carried out at 5 to 60°C, preferably around 25 to 40°C.
The pH is around 7-10, preferably around 8-9.

反応時間は、静置、攪拌、流下などの手段、あるいは酵
素系標品の形、カ師基質濃度などによって異ってくるの
で一様でないが、パッチ法では通常1〜1Do時間程度
である。
The reaction time varies depending on the method of standing, stirring, flowing down, etc., the shape of the enzyme preparation, the concentration of the matrix substrate, etc., and is therefore not uniform, but in the patch method, it is usually about 1 to 1 Do hour.

反応の進行は薄層クロマトグラフィー 高速液体クロマ
トグラフィーなどの分析手段にょ逆L−ホモフェニルア
ラニンの生成全分析してしらべる。一般に有機合成法で
製造される5−ベンジルメチルヒダントインはラセミ体
であるが、本発明方法によれば、このラセミ体を高収率
でL−ホモフェニルアラニンに変溪でキル。
The progress of the reaction is investigated by analyzing the production of reverse L-homophenylalanine using analytical means such as thin layer chromatography and high performance liquid chromatography. Generally, 5-benzylmethylhydantoin produced by organic synthesis is a racemate, but according to the method of the present invention, this racemate is converted into L-homophenylalanine in high yield and killed.

(ホ)実施例 実施例1 グルコース5?、硫酸アンモニウム5F、燐酸−カリウ
ム12、燐酸二カリウム6?、硫酸マグネシウム・7水
塩0.1f、塩化カルンウム・2水塩0.01 ’?、
コーンスチーダリヵ−50−を水道水にとかして1tと
した培地(pH7,2)の30mを3DOmA(7)三
角フラスコに入れて滅菌したものに、フラボバクテリウ
ム属菌株HP−27を植菌して、26℃で48時間振と
う培養した。この培養液から遠心分Ia+cより菌体を
分離し、燐;浚緩衡液で2回洗浄した菌体を1%のDL
−5−ベンジルメチルヒダントインをふくむ11nlの
0.1モルのpI48.0の燐酸緩衝液にけん濁して、
さらに26℃で72時間振とり培養することにょシ反応
させた後、菌体を遠心分離で除いた上清液中にo、66
〜/Tn1.の濃度にL−ホモフェニルアラニンが生成
していた。
(E) Examples Example 1 Glucose 5? , ammonium sulfate 5F, potassium phosphate 12, dipotassium phosphate 6? , magnesium sulfate heptahydrate 0.1f, carunium chloride dihydrate 0.01'? ,
Flavobacterium strain HP-27 was inoculated into a 3DOmA (7) Erlenmeyer flask and sterilized with 30 m of a culture medium (pH 7, 2) made by dissolving 1 t of Corn Steed Liquor 50 in tap water. The cells were cultured with shaking at 26°C for 48 hours. Bacterial cells were separated from this culture solution by centrifugation Ia+c, washed twice with phosphorus;
- Suspended in 11 nl of 0.1 molar pI 48.0 phosphate buffer containing -5-benzylmethylhydantoin,
After further shaking culture at 26°C for 72 hours, the bacterial cells were removed by centrifugation, and the supernatant was filled with 66% o.
~/Tn1. L-homophenylalanine was produced at a concentration of .

なおこのL−ホモフェニルアラニン中のL体の率は96
%であった。
The ratio of L-isomer in this L-homophenylalanine is 96
%Met.

実施例2 実施例って菌株としてアースロバクター・ウレアファシ
ェンスATCC! 7562を用いる他は実施例1と同
様に実施した。反応液上清中のL−ホモフェニルアラニ
ンの生成濃度(・よ24μr/ml−?l’めった。な
おり−ホモフェニルアラニンの生成はなかった。
Example 2 In this example, the bacterial strain is Arthrobacter ureafaciens ATCC! The same procedure as in Example 1 was carried out except that 7562 was used. The concentration of L-homophenylalanine produced in the supernatant of the reaction solution was 24 μr/ml.

実施例6 実施例1で菌株としてアースロバクター・グロビホルミ
ス(Arthrobactθr  lobiformi
s )ATOO8010を用いる他は実施列1と同様に
実施した。反応液上清中にL−ホモフェニルアラニンが
生成した。
Example 6 In Example 1, Arthrobacter globiformis was used as the bacterial strain.
s) The same procedure as in Example 1 was carried out except that ATOO8010 was used. L-homophenylalanine was produced in the reaction supernatant.

以上の実施例でホモフェニルアラニンの光学異性体の分
離分析は、反応液から陽イオン交換閏脂(Dowex 
50 W −X 8、200〜400メツシユ、H型)
に吸着後、0.1 N 111a2HPO4−H,P 
O,緩衝1(pH7,(II)で溶出してホモフェニル
アラニン画分をえた後、東ソー株式会社製の高速液体ク
ロマトグラフィー用のカラムTSKゲ# Enanti
o L 1 (46X 250 mm ’) f用い、
移動相として0.5 mM   CuSO4溶1夜を用
い流速毎分1.0 ml 、温度40℃で検出は紫外部
吸収という条件で9体とL体を分離定数した。
In the above examples, the separation and analysis of optical isomers of homophenylalanine was carried out using cation exchange resin (Dowex) from the reaction solution.
50 W-X 8, 200-400 mesh, H type)
After adsorption to 0.1 N 111a2HPO4-H,P
After elution with O, buffer 1 (pH 7, (II)) to obtain a homophenylalanine fraction, a column TSK gel for high performance liquid chromatography manufactured by Tosoh Corporation was used.
o L 1 (46X 250 mm') using f,
The 9-isomer and the L-isomer were separated using 0.5 mM CuSO4 solution overnight as the mobile phase at a flow rate of 1.0 ml per minute, a temperature of 40° C., and ultraviolet absorption for detection.

(へ)発明の効果 本発明により5−ベンジルヒダントインから医薬製造原
料などとして有用なL−ホモフェニルアラニンを高収率
で製造することができる。
(F) Effects of the Invention According to the present invention, L-homophenylalanine, which is useful as a raw material for producing pharmaceuticals, can be produced from 5-benzylhydantoin in high yield.

特許出願人   パイオール株式会社 代表者甲山 清 手続補正書(自発) 平成1年2月2z日Patent applicant: Piall Co., Ltd. Representative Kiyoshi Koyama Procedural amendment (voluntary) February 2z, 1999

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、5−ベンジルメチルヒダントインにヒダントイン・
ヒドロラーゼとN−カルバミルアミノ酸ヒドロラーゼか
らなるL−特異的ヒダントイナーゼ系、もしくはこの酵
素系を有する微生物を作用させて、L−ホモフェニルア
ラニンを生成せしめることを特徴とするL−ホモフェニ
ルアラニンの製造法。 2、5−ベンジルメチルヒダントインにフラボバクテリ
ウム属もしくはアースロバクター属の細菌、あるいはこ
れらの菌に由来するヒダントイン分解系酵素を作用せし
めてL−ホモフェニルアラニンを生成せしめることを特
徴とするL−ホモフェニルアラニンの製造法。 3、使用する微生物またはヒダントイン分解系酵素の起
源が、フラボバクテリウム属菌株HP−27(微工研菌
寄第10346号)で代表される分類学的性質を有する
細菌あるいはアースロバクター・ウレアファシエンスで
ある特許請求範囲第2項記載の製造法。
[Claims] 1,5-benzylmethylhydantoin and hydantoin.
A method for producing L-homophenylalanine, which comprises producing L-homophenylalanine through the action of an L-specific hydantoinase system consisting of hydrolase and N-carbamyl amino acid hydrolase, or a microorganism having this enzyme system. L-homophenylalanine is produced by reacting 2,5-benzylmethylhydantoin with bacteria of the genus Flavobacterium or Arthrobacter, or with hydantoin-degrading enzymes derived from these bacteria. Method for producing phenylalanine. 3. The origin of the microorganism or hydantoin-degrading enzyme to be used is a bacterium with taxonomic properties such as Flavobacterium strain HP-27 (Feikoken Bibliography No. 10346) or Arthrobacter ureafaci. 2. The manufacturing method according to claim 2, which is
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