JPH0426837B2 - - Google Patents

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JPH0426837B2
JPH0426837B2 JP21620782A JP21620782A JPH0426837B2 JP H0426837 B2 JPH0426837 B2 JP H0426837B2 JP 21620782 A JP21620782 A JP 21620782A JP 21620782 A JP21620782 A JP 21620782A JP H0426837 B2 JPH0426837 B2 JP H0426837B2
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atp
reaction
adenosine
physiologically active
reactor
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Kazutomo Imahori
Hitoshi Kondo
Hiroshi Nakajima
Tatsuo Iwasaki
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RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アデノシン−5′−三リン酸(以下
ATPという。)を補助因子とする酵素反応による
生理活性物質の製造法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides adenosine-5'-triphosphate (hereinafter referred to as
It's called ATP. ) as a cofactor for the production of physiologically active substances by enzymatic reactions.

近年、現行の化学工業の見直しから、生体内の
化学反応が注目されるようになり、生体内の化学
反応を工場内の反応器で再現しようとする試みが
盛んに行なわれるようになつてきている。元々、
生体内では生命を維持するために、数多くの生合
成反応が酵素を触媒として営なまれており、これ
らは、化学合成反応では合成困難な化合物を容易
に与えるだけでなく、省エネルギー性、無公害性
など社会の要請に応える要素も有しているので、
化学工業界における必須の技術になろうとしてい
る。これらの中でも、加水分解反応、異性化反応
などの技術分野においては、既に実用化のレベル
に達しているものもある。
In recent years, due to a review of the current chemical industry, attention has been focused on chemical reactions in living organisms, and many attempts have been made to reproduce chemical reactions in living organisms using reactors in factories. There is. originally,
In order to maintain life in living organisms, many biosynthetic reactions are carried out using enzymes as catalysts.These reactions not only easily produce compounds that are difficult to synthesize using chemical synthesis reactions, but also are energy-saving and non-polluting. Because it also has elements that respond to society's demands such as gender,
It is about to become an essential technology in the chemical industry. Among these, some have already reached the level of practical use in technical fields such as hydrolysis reactions and isomerization reactions.

しかし、生合成反応の中でも、特に重要な反応
である結合反応を行なうに当つては、ATPがエ
ネルギー源または補助因子として必要である。こ
の際、ATPはエネルギー源または補助因子とし
て働いた後、アデノシン−5′−二リン酸(以下
ADPという。)またはアデノシン−5′−一リン酸
(以下AMPという。)に分解され、消費されてし
まうことになる。従つて、結合反応を工業的な再
現するためには、ATPが安価に供給されること
が必要であるが、現実にはATPは極めて高価な
物質である。それ故に、ATPの消費後の姿であ
るADP、AMP、特に最低のエネルギーレベルに
消費されつくしたAMPをATPに再生変換するこ
とが、この問題点を打開する重要な技術となるの
である。
However, in the binding reaction, which is a particularly important reaction among biosynthetic reactions, ATP is required as an energy source or a cofactor. At this time, ATP acts as an energy source or a cofactor, and then adenosine-5'-diphosphate (hereinafter referred to as ATP)
It's called ADP. ) or adenosine-5'-monophosphate (hereinafter referred to as AMP), and is consumed. Therefore, in order to reproduce the binding reaction industrially, it is necessary to supply ATP at low cost, but in reality ATP is an extremely expensive substance. Therefore, the important technology to overcome this problem is to regenerate and convert ADP and AMP, which are the forms after consumption of ATP, especially AMP that has been consumed at the lowest energy level, into ATP.

ところが、このような結合反応による物質の製
造を、ATPを再生しながら行なうという例はあ
まり知られていない。たとえば、特開昭54−
122793号公報などが知られている程度である。こ
れは、グルタミン酸、システイン、グリシンにγ
−グルタミルシステイン合成酵素およびグルタチ
オン合成酵素を作用させてグルタチオンを合成す
る際に消費されるATPを酢酸キナーゼの作用で
消費された後の姿であるADPから再生再利用す
るというものであるが、そのレベルに止まつてお
り、先に述べた最低のエネルギーレベルに消費さ
れつくしたAMPをATPに再生変換することにつ
いての知識を与えるものでない。一方、消費され
たATPを微生物の解糖系を利用して再生または
補給しようという考えもあり、ここでATPの原
料としてAMPを使用するという例がある(たと
えば、栃倉辰六郎ら、有機合成化学、第39巻、第
6号、487頁、1981年)。しかし、このAMPは、
ATPの消費後の姿ではなく、ATP源として別に
加えるものであり、しかも、この試みの結果は、
AMPのATPへの変換効率は極めて悪いというも
のであつた(同上文献)。すなわち、微生物の解
糖系を利用する場合も、ATPをその消費後の姿
であるAMPから再生するということについては
否定的な推測しか得られていなかつたのである。
However, there are not many known examples of producing substances through such binding reactions while regenerating ATP. For example, JP-A-54-
The only known information is Publication No. 122793. This causes γ to glutamic acid, cysteine, and glycine.
- ATP consumed when glutathione is synthesized by the action of glutamylcysteine synthetase and glutathione synthase is recycled and reused from ADP, which is the form after being consumed by the action of acetate kinase. It does not provide knowledge about regenerating and converting AMP, which has been consumed at the lowest energy level mentioned above, into ATP. On the other hand, there is also the idea of regenerating or replenishing consumed ATP using the glycolytic system of microorganisms, and there are examples of using AMP as a raw material for ATP (for example, Tatsuroku Tochikura et al., Synthetic Organic Chemistry, Volume 39, No. 6, Page 487, 1981). However, this AMP
It is not the figure after ATP is consumed, but it is added separately as an ATP source, and the result of this attempt is
The conversion efficiency of AMP to ATP was extremely poor (ibid.). In other words, even when using the glycolytic system of microorganisms, there was only negative speculation that ATP would be regenerated from AMP, which is the form after consumption.

従来、このような観点からATPをAMPに連続
的に消費して有用物質を合成するための反応器
(バイオリアクター)の概念が考えられ、このシ
ステムの完成が強く要望されていた。
Conventionally, from this perspective, the concept of a reactor (bioreactor) for synthesizing useful substances by continuously consuming ATP to AMP was considered, and the completion of this system was strongly desired.

本発明者らは、これらの実状に鑑み、特に最低
のエネルギーレベルに分解した産物であるAMP
をATPに変換再生することにつき鋭意研究した
結果、最適生育温度が50℃ないし85℃である微生
物の産生する変換酵素を使用すると、短時間で、
高収率でAMPをATPに変換できることを見い出
し、また、AMPとATPとの混合比を特定の条件
に制御してAMPをATPに再生すると、安価で、
かつ操作性良く長期間安定してAMPを実質上ほ
とんど100%ATPに変換できることを見い出し、
さらに引続き検討を重ねた結果、この知見に基い
て(a)AMPからATPに再生する反応系と、(b)
ATPを用いて生理活性物質を合成する酵素反応
系とを連結することにより、最低のエネルギーレ
ベルに分解した産物であるAMPを原料として生
理活性物質が合成されることを見い出し、本発明
を完成した。
In view of these actual circumstances, the present inventors particularly focused on AMP, which is a product decomposed to the lowest energy level.
As a result of intensive research on converting and regenerating ATP into ATP, we found that using a converting enzyme produced by microorganisms whose optimal growth temperature is 50℃ to 85℃, it can be done in a short time.
We discovered that AMP can be converted to ATP with high yield, and that it is possible to regenerate AMP into ATP by controlling the mixing ratio of AMP and ATP under specific conditions, at low cost,
We discovered that it is easy to operate and can convert virtually 100% of AMP into ATP stably over a long period of time.
As a result of further investigation, based on this knowledge, (a) a reaction system that regenerates AMP to ATP, and (b)
By linking ATP to an enzymatic reaction system that synthesizes physiologically active substances, we discovered that physiologically active substances could be synthesized from AMP, which is a product broken down to the lowest energy level, as a raw material, and completed the present invention. .

すなわち、本発明は、(a)アデノシン−5′−一リ
ン酸をアデノシン−5′−二リン酸に変換する酵素
と、アデノシン−5′−二リン酸をアデノシン−
5′−三リン酸に変換する酵素とを組み合わせてア
デノシン−5′−一リン酸からアデノシン−5′−三
リン酸を生成させ、(b)生成させたアデノシン−
5′−三リン酸を用いて酵素反応により生理活性物
質を合成し、次いで(b)の反応によつて生じたアデ
ノシン−5′−一リン酸を(a)の反応によつてアデノ
シン−5′−三リン酸に再生し、再生したアデノシ
ン−5′−三リン酸を(b)の酵素反応による生理活性
物質の合成にくり返し利用することを特徴とする
複合酵素法による生理活性物質の製造法である。
That is, the present invention provides (a) an enzyme that converts adenosine-5'-monophosphate into adenosine-5'-diphosphate;
adenosine-5'-triphosphate is produced from adenosine-5'-monophosphate in combination with an enzyme that converts it to 5'-triphosphate, and (b) the produced adenosine-
A physiologically active substance is synthesized by an enzymatic reaction using 5'-triphosphate, and then the adenosine-5'-monophosphate produced in the reaction (b) is converted into adenosine-5 by the reaction (a). Production of a physiologically active substance by a complex enzyme method characterized in that it is regenerated into '-triphosphate and the regenerated adenosine-5'-triphosphate is repeatedly used for the synthesis of a physiologically active substance by the enzymatic reaction (b). It is the law.

本発明において、ATPを用いて生理活性物質
を合成せしめる酵素反応(以下生理活性物質反応
系という。)としては、先に述べた結合反応とい
われるものが主たるものであつて、たとえば、ア
ミノ酸からアミノアシルt−RNA合成酵素によ
りペプチドおよびペプチド誘導体を合成する反
応、酢酸または脂肪酸とCoAからアセチルCoA
合成酵素またはアシルCoA合成酵素によりアセ
チルCoAまたはアシルCoAを合成する反応、パ
ントイン酸とβ−アラニンからパントテン酸合成
酵素によりL−パントテン酸を合成する反応、キ
サンチル酸とアンモニアあるいはグルタミンから
グアニル酸合成酵素によりグアニル酸を合成する
反応、アスパラギン酸とアンモニアからアスパラ
ギン合成酵素によりアスパラギンを合成する反
応、カルボン酸とCoAからブチリルCoA合成酵
素によりアシルCoAを合成する反応、D−アラ
ニンとポリ(リビトールリン酸)からD−アラニ
ル−ポリ(リビトールリン酸)合成酵素により、
O−D−アラニル−ポリ(リビトールリン酸)を
合成する反応、デアミドNAD+とL−グルタミン
からNAD+合成酵素によりNAD+を合成する反応
などがあげられる。
In the present invention, the enzymatic reaction (hereinafter referred to as a physiologically active substance reaction system) that uses ATP to synthesize a physiologically active substance is mainly the binding reaction described above. Reaction to synthesize peptides and peptide derivatives by t-RNA synthetase, acetyl-CoA from acetic acid or fatty acid and CoA
Reaction to synthesize acetyl-CoA or acyl-CoA using synthetic enzyme or acyl-CoA synthetase, reaction to synthesize L-pantothenic acid from pantoic acid and β-alanine using pantothenic acid synthase, guanylate synthase from xanthylic acid and ammonia or glutamine reaction to synthesize guanylic acid from aspartic acid and ammonia, reaction to synthesize asparagine using asparagine synthetase from aspartic acid and ammonia, reaction to synthesize acyl-CoA from carboxylic acid and CoA using butyryl-CoA synthetase, and reaction to synthesize acyl-CoA from D-alanine and poly(ribitol phosphate). By D-alanyl-poly(ribitol phosphate) synthase,
Examples include a reaction to synthesize O-D-alanyl-poly(ribitol phosphate) and a reaction to synthesize NAD + from deamide NAD + and L-glutamine using NAD + synthetase.

本発明において、上記生理活性物質反応系で、
ATPは、消費され、AMPになるわけであるが、
このAMPを、ADPに変換する酵素とATPに変
換する酵素とを組み合わせてATPに変換する
(以下ATP再生反応系という。)。このAMPを
ADPに変換する酵素としては、例えば、アデニ
ル酸キナーゼが使用され、この際、AMPへのリ
ン酸供与体としては、ATPが使用される。また、
ADPをATPに変換する酵素としては、酢酸キナ
ーゼ、カルバミン酸キナーゼ、クレアチンキナー
ゼ、3−ホスホグリセリン酸キナーゼ、ピルビン
酸キナーゼ、ポリリン酸キナーゼなど多くのもの
が使用できるが、リン酸供与体の価格、ATPへ
の変換活性、酵素の入手の容易さなどを勘案する
と、酢酸キナーゼを使用するのが最も有利であ
り、この際、リン酸供与体としてはアセチルリン
酸が使用される。このように、アデニル酸キナー
ゼと酢酸キナーゼを使用するに際して各酵素のリ
ン酸供与体としてはATPとアセルチリン酸を使
用することになるが、リン酸供与体としての
ATPは最終変換物であるATPを循環使用するこ
とができるので、結局、リン酸供与体としてはア
セチルリン酸だけを供給すればよいことになる。
このような組み合わせにより効率的な設計がはか
れるのはこれら両酵素の利点である。
In the present invention, in the physiologically active substance reaction system,
ATP is consumed and becomes AMP, but
This AMP is converted to ATP by combining an enzyme that converts to ADP and an enzyme that converts to ATP (hereinafter referred to as the ATP regeneration reaction system). This AMP
For example, adenylate kinase is used as the enzyme that converts into ADP, and in this case, ATP is used as the phosphate donor to AMP. Also,
Many enzymes can be used to convert ADP to ATP, such as acetate kinase, carbamate kinase, creatine kinase, 3-phosphoglycerate kinase, pyruvate kinase, and polyphosphate kinase, but the price of the phosphate donor Considering the conversion activity to ATP, the ease of obtaining the enzyme, etc., it is most advantageous to use acetate kinase, and in this case, acetyl phosphate is used as the phosphate donor. In this way, when using adenylate kinase and acetate kinase, ATP and acertyphosphate are used as phosphate donors for each enzyme.
Since ATP, which is the final converted product, can be recycled, only acetyl phosphate needs to be supplied as a phosphate donor.
It is an advantage of both of these enzymes that such a combination allows for efficient design.

このように、二種類の変換酵素を使用すること
により生成AMPをATPに再生することが可能に
なるが、これら両酵素は最適生育温度が50℃ない
し85℃である微生物の産生する酵素であることが
望ましい。このような微生物としては、バチル
ス・ステアロサーモフイルス、バチルス・ブレビ
ス、バチルス・コアギユランス、バチルス・サー
モプロテオリテイクス、バチルス・アシドカルダ
リウスなどのバチルス属の微生物、クロストリジ
ウム属の微生物、サーモアクチノマイセス属の微
生物、アクロモバクター属の微生物、ストレプト
マイセス属の微生物、ミクロポリスポル属の微生
物、サーマス・アクアテイクス、サーマス・サー
モフイルス、サーマス・フラブスなどのサーマス
属の微生物、サーモミクロビウム属の微生物、カ
ルデリア属の微生物などがあげられる。また、こ
れら微生物の遺伝子を導入した常温生育微生物も
含まれる。これら微生物の中でもアデニル酸キナ
ーゼ、酢酸キナーゼの両酵素の産生に特に適した
ものはバチルス・ステアロサーモフイルスであ
る。この微生物から得られる両酵素は精製が容易
であり、比活性が高い。研究当初においては、最
適生育温度が50℃ないし85℃である微生物の産生
する変換酵素を使用することは常温でのATP再
生産には適しないと考えられていたが驚くべきこ
とに常温で短時間、高収率で長期間安定して
AMPをATPに変換でき、これらの効果はむしろ
常温生物が産生する酵素をはるかにしのぐものな
のである。
In this way, it is possible to regenerate generated AMP into ATP by using two types of converting enzymes, but both of these enzymes are produced by microorganisms whose optimal growth temperature is 50°C to 85°C. This is desirable. Such microorganisms include microorganisms of the genus Bacillus such as Bacillus stearothermophilus, Bacillus brevis, Bacillus coagulans, Bacillus thermoproteoliticus, Bacillus acidocaldarius, microorganisms of the genus Clostridium, and Thermoactinomyces. microorganisms of the genus Achromobacter, microorganisms of the genus Streptomyces, microorganisms of the genus Micropolispor, microorganisms of the genus Thermus such as Thermus aquatix, Thermus thermophilus, Thermus flavus, microorganisms of the genus Thermomicrobium; Examples include microorganisms and microorganisms of the genus Calderia. It also includes microorganisms that grow at room temperature into which the genes of these microorganisms have been introduced. Among these microorganisms, Bacillus stearothermophilus is particularly suitable for producing both adenylate kinase and acetate kinase enzymes. Both enzymes obtained from this microorganism are easy to purify and have high specific activities. At the beginning of the research, it was thought that using converting enzymes produced by microorganisms whose optimal growth temperature is 50℃ to 85℃ would not be suitable for ATP regeneration at room temperature, but surprisingly, it was possible to reproduce ATP at room temperature. Stable for a long time with high yield
It can convert AMP to ATP, and these effects far exceed those of enzymes produced by normal-blooded organisms.

本発明でAMPを原料として前記した生理活性
物質反応系で生理活性物質を合成するには、ま
ず、反応器を構築すればよいが、そのような反応
器としては、例えば、膜型反応器、カラム型反応
器を使用することができる。膜型反応器は、生理
活性物質が低分子物質の場合に特に有効に使用で
きる。この際、酵素は高分子物質であるので、各
酵素はそのまま反応器の中にとどまつた状態で使
用することができる。生成したAMPは、低分子
物質であるので、反応器から流出するが、イオン
交換クロマトグラフイーなどの操作により簡単に
生理活性物質と分離したのち、反応器へ戻すこと
により、ATPに再生することが可能である。ま
た、あらかじめATPに適当なスペーサーを導入
し、水溶性高分子物質と結合せしめた、いわゆる
水溶性高分子化ATPを使用すれば、このような
分離操作も不要になる。この場合の水溶性高分子
物質としては、例えば、可溶性デキストランのよ
うな多糖類、ポリアクリルアミド誘導体やポリア
クリル酸誘導体のようなビニルポリマー誘導体、
ポリエチレングリコール誘導体のようなポリエー
テル誘導体など各種のものを使用することができ
る。
In order to synthesize a physiologically active substance using the above-mentioned physiologically active substance reaction system using AMP as a raw material in the present invention, it is first necessary to construct a reactor. Examples of such a reactor include, for example, a membrane reactor, Column type reactors can be used. A membrane reactor can be used particularly effectively when the physiologically active substance is a low molecular weight substance. At this time, since enzymes are polymeric substances, each enzyme can be used while remaining in the reactor. The generated AMP is a low-molecular substance, so it flows out of the reactor, but it can be easily separated from physiologically active substances using ion exchange chromatography and other procedures, and then returned to the reactor to be regenerated into ATP. is possible. Furthermore, if a so-called water-soluble polymerized ATP, in which a suitable spacer is introduced into ATP in advance and bound to a water-soluble polymer substance, is used, such a separation operation becomes unnecessary. In this case, water-soluble polymer substances include, for example, polysaccharides such as soluble dextran, vinyl polymer derivatives such as polyacrylamide derivatives and polyacrylic acid derivatives,
Various types of polyether derivatives such as polyethylene glycol derivatives can be used.

次にカラム型反応器は、生理活性物質の如何を
問わず使用できる。この場合には、使用する各酵
素を適当な担体、たとえば、セルロース、デキス
トラン、アガロースなどのような多糖類の誘導
体、ポリスチレン、エチレン−マレイン酸共重合
体、架橋ポリアクリルアミドなどのようなビニル
ポリマーの誘導体、L−アラニンL−グルタミン
酸共重合体、ポリアスパラギン酸などのようなポ
リアミノ酸またはポリアミドの誘導体、ガラス、
アルミナ、ヒドロキシアパタイトなどのような無
機物の誘導体、などに結合、包括あるいは吸着せ
しめて、ちわゆる固定化酵素としてカラムに充填
して使用すればよい。この反応器では、生成した
AMPは高分子化、非高分子化を問わず、反応器
外へ流出するが、前述と同様にして生理活性物質
と分離し、反応器へもどすことができる。また、
水溶性高分子化ATPは、膜分離が可能であるの
で、分離操作を簡単にすることができる。
Next, the column reactor can be used with any physiologically active substance. In this case, each enzyme used may be supported in a suitable carrier, for example, a derivative of a polysaccharide such as cellulose, dextran, agarose, etc., a vinyl polymer such as polystyrene, ethylene-maleic acid copolymer, cross-linked polyacrylamide, etc. derivatives, derivatives of polyamino acids or polyamides such as L-alanine L-glutamic acid copolymers, polyaspartic acid, etc., glass,
It may be used by binding, entrapping or adsorbing it to inorganic derivatives such as alumina, hydroxyapatite, etc. and filling it in a column as a so-called immobilized enzyme. In this reactor, the produced
AMP, whether polymerized or non-polymerized, flows out of the reactor, but it can be separated from the physiologically active substance and returned to the reactor in the same manner as described above. Also,
Since water-soluble polymerized ATP can be separated through a membrane, the separation operation can be simplified.

上述の反応器は、連続的に操作することを前提
として説明したものであるが、このような思想に
基いて他の反応器を考案することもできるし、場
合によつてはバツチ式の反応器を使用してバツチ
式に操作してもよい。
Although the above-mentioned reactor has been explained on the assumption that it will be operated continuously, other reactors can be devised based on this idea, and in some cases, batch-type reactions may also be possible. It may also be operated in batches using a container.

本発明において、生理活性物質反応系とATP
再生反応系とを上記した反応器を別々に使用し
て、これらを連結して操作することもできるし、
また生理活性物質反応系とATP再生反応系とを
上記した同一の反応器の中に共存せしめて操作す
ることもできるが、生理活性物質を効率良く合成
するには、両者とも生理活性物質反応系で生成し
たAMPをATPとともにATP再生反応系に供す
ることが望まれる。このとき、AMPとATPとの
量比は、次式に示す範囲にあることが望ましい。
In the present invention, the physiologically active substance reaction system and ATP
It is also possible to use the regeneration reaction system and the above-mentioned reactor separately, and operate these by connecting them,
It is also possible to operate the physiologically active substance reaction system and the ATP regeneration reaction system by making them coexist in the same reactor as described above, but in order to efficiently synthesize physiologically active substances, it is necessary to It is desirable to provide the AMP produced in the ATP regeneration reaction system together with ATP. At this time, it is desirable that the ratio of amounts of AMP to ATP be within the range shown by the following formula.

0.15×5×γ2/γ2×AMP≧ATP≧0.04 ×5+γ2/γ2×AMP (a) 但し、AMPはAMPの濃度(mM)、ATPは
ATPの濃度(mM)を表し、γはADPをATPに
変換する酵素の固定化酵素活性とAMPをADPに
変換する酵素の固定化酵素活性との比で、1以上
の正数を表わす。
0.15×5×γ 22 ×AMP≧ATP≧0.04 ×5+γ 22 ×AMP (a) However, AMP is the concentration of AMP (mM), and ATP is
It represents the concentration of ATP (mM), and γ is the ratio of the immobilized enzyme activity of the enzyme that converts ADP to ATP and the immobilized enzyme activity of the enzyme that converts AMP to ADP, and represents a positive number of 1 or more.

上記のATP再生反応系を実施するための装置
としては、基質供給部、上記2種類の変換酵素を
含む反応槽、自動サンプリング部、分析装置およ
び制御部から構成された装置を具備したものを用
いるのが望ましい。その基質供給部としては、例
えば、AMP槽、ATP槽、アセチルリン酸槽から
構成され、定量ポンプ等の可変量送液装置と自動
調節弁の作動により一定流量、一定濃度で酵素反
応槽に各基質を送液することができる。自動サン
プリング部は酵素反応槽からの反応液をあらかじ
め設定した時間間隔で自動的に一定量採取し、分
析装置に送ることができる。分析装置はAMP、
ADP、ATPの各濃度を計算し、この値をもとに
制御部は可変量送液装置と自動調節弁の作動を制
御し、ATP再生反応系に供給するAMP、ATP
及びアセチルリン酸の量を調節することができ
る。
The apparatus for carrying out the above ATP regeneration reaction system is one that is equipped with a substrate supply section, a reaction tank containing the above two types of converting enzymes, an automatic sampling section, an analyzer, and a control section. is desirable. The substrate supply section is composed of, for example, an AMP tank, an ATP tank, and an acetyl phosphate tank, and is supplied to the enzyme reaction tank at a constant flow rate and concentration by the operation of a variable amount liquid feeding device such as a metering pump and an automatic control valve. The substrate can be delivered. The automatic sampling section can automatically sample a certain amount of the reaction solution from the enzyme reaction tank at preset time intervals and send it to the analyzer. The analyzer is AMP,
The control unit calculates each concentration of ADP and ATP, and based on this value, controls the operation of the variable amount liquid feeding device and automatic control valve, and supplies AMP and ATP to the ATP regeneration reaction system.
and the amount of acetyl phosphate can be adjusted.

次に生理活性物質反応系とATP再生反応系と
を別々の反応器を使用して、これらを連結して操
作するには、たとえば次のような方法を用いるこ
とができる。まず、ATP再生反応系の反応器に、
AMPを0.1μM〜4M、好ましくは1μM〜2M、さ
らに好ましくは10μM〜500mM、アセチルリン酸
を0.1μM〜500mM、好ましくは1μM〜400mM、
さらに好ましくは10μM〜300mM、および(a)式に
示したようにATPをAMPに対し、ATP再生反
応系の量比によつて異なるが、好ましくは4%以
上を反応器の一端からAMPと共に供給し、反応
器内でAMP→ADP→ATPの変換を行なわしめ
ることができる。反応器から溶出した反応液を適
当な分析システムで分析し、AMP、ADP、
ATPの各濃度およびATPへの変換率を求めるこ
とができる。この時、流速としては、反応器の大
きさにより異なるが、たとえば0.3μ/時間から
1×106/時間の間の適当な流速を選定できる。
この反応液の一部(ATP濃度はAMP濃度の4%
以上が望ましい。)を反応器入口に循環して戻し、
初期に供給していたATP液の供給を停止する。
残りの大部分の反応液は、反応液中のATP以外
の物質、たとえば酢酸が生理活性物質反応系を阻
害しない場合は、濃度を調節してそのまま生理活
性物質反応系の反応器へ生理活性物質反応系の基
質と混合して供給し、また、阻害する場合には、
イオン交換樹脂等の適当な分離手段を用いて阻害
物質を除いた後、生理活性物質反応系の反応器の
一端に、生理活性物質反応系の基質を溶かした溶
液と混合した供給すればよい。この時、流速とし
ては反応器の大きさにより異なるが、たとえば、
0.3μ/時間から1×106/時間の間の適当な
流速を選定すればよい。この基質濃度は、生理活
性物質によつて異なるが、基質の溶解度がATP
再生反応系から供給されるATP濃度より低い場
合は、その基質濃度の溶解度が上限となり、ま
た、基質の溶解度が供給されるATP濃度よりも
高い場合には、ATP濃度と同等の濃度がその基
質の最も濃い濃度となる。また、後者の場合、供
給されるATPを濃縮すれば、より高濃度で合成
反応を行なうことができるが、この場合には、濃
縮操作が入るため不連続的方法となる。反応器中
の溶出液から適当な分離手段、たとえばイオン交
換樹脂で反応生成物(生理活性物質)とAMPと
を分離し、AMPは、ATP再生反応系の反応器の
一端に戻し、再びATPに再生すればよい。
Next, in order to connect and operate the physiologically active substance reaction system and the ATP regeneration reaction system using separate reactors, the following method can be used, for example. First, in the reactor of the ATP regeneration reaction system,
AMP 0.1μM to 4M, preferably 1μM to 2M, more preferably 10μM to 500mM, acetyl phosphate 0.1μM to 500mM, preferably 1μM to 400mM,
More preferably, 10 μM to 300 mM, and as shown in equation (a), ATP to AMP is supplied together with AMP from one end of the reactor, depending on the amount ratio of the ATP regeneration reaction system, but preferably 4% or more. However, the conversion of AMP→ADP→ATP can be carried out in the reactor. The reaction solution eluted from the reactor is analyzed using an appropriate analysis system, and AMP, ADP,
Each concentration of ATP and the conversion rate to ATP can be determined. At this time, the flow rate varies depending on the size of the reactor, but an appropriate flow rate can be selected, for example, from 0.3 μ/hour to 1×10 6 /hour.
A portion of this reaction solution (ATP concentration is 4% of AMP concentration)
The above is desirable. ) is circulated back to the reactor inlet,
Stop the supply of ATP liquid that was initially supplied.
If most of the remaining reaction solution does not inhibit the physiologically active substance reaction system, such as acetic acid, other than ATP in the reaction liquid, adjust the concentration and directly transfer the physiologically active substance to the reactor for the physiologically active substance reaction system. When supplying or inhibiting the reaction system by mixing it with the substrate,
After removing inhibitors using an appropriate separation means such as an ion exchange resin, the inhibitor may be mixed with a solution containing a substrate for the physiologically active substance reaction system and supplied to one end of the reactor for the physiologically active substance reaction system. At this time, the flow rate varies depending on the size of the reactor, but for example,
An appropriate flow rate between 0.3 μ/hour and 1×10 6 /hour may be selected. This substrate concentration differs depending on the physiologically active substance, but the solubility of the substrate is
If the ATP concentration supplied from the regeneration reaction system is lower than the solubility of the substrate, the upper limit is the solubility of the substrate, and if the solubility of the substrate is higher than the ATP concentration supplied, the solubility of the substrate is the same as the ATP concentration. The highest concentration of In the latter case, if the supplied ATP is concentrated, the synthesis reaction can be carried out at a higher concentration, but in this case, a concentration operation is involved, resulting in a discontinuous method. The reaction product (physiologically active substance) and AMP are separated from the eluate in the reactor using an appropriate separation means, such as an ion exchange resin, and the AMP is returned to one end of the reactor of the ATP regeneration reaction system and converted to ATP again. Just play it.

また、生理活性物質反応系とATP再生反応系
とを一つの反応器の中に共存せしめて操作する場
合は、両者の酵素系の基質が互いに酵素反応系を
阻害しない場合のみ適用できる。両酵素反応系の
基質濃度としては、ATP再生反応系で生成する
ATP濃度と生理活性物質反応系の基質の溶解度
との関係で選定することが望まれる。たとせば
ATP濃度より生理活性物質反応系の基質の溶解
度が低い場合には、ATP再生反応系で生成する
ATP濃度を基質濃度に合わせるように、AMP、
ATP、アセチルリン酸濃度を選定すればよい。
また、逆に、ATP濃度より生理活性物質反応系
の基質の溶解度が高い場合には、ATP再生反応
系で生成するATP濃度に基質濃度を合わすこと
が望まれる。ATP再生反応系に、AMPと共に供
給するATP量は、前記の別々の反応器を使用し
て、これらを連結して用いる場合よりも、2倍、
より好ましくは4倍、さらに好ましくは5倍以上
加える方が望ましい。流速としては、前記別々の
反応器の場合と同じく、反応器の大きさによつて
異なるが、たとえば0.3μ/時間から1×106
/時間の間の適当な流速を選定できる。また、
反応器から流出した反応液は、前述した如く、適
当な分離手段、たとえばイオン交換樹脂などを用
いてAMPと生理活性物質とを分離し、AMPは反
応器の入口に再び基質として戻して再利用するこ
とができる。
Furthermore, when operating a physiologically active substance reaction system and an ATP regeneration reaction system in coexistence in one reactor, this can be applied only when the substrates of both enzyme systems do not mutually inhibit the enzyme reaction system. The substrate concentration for both enzyme reaction systems is that generated in the ATP regeneration reaction system.
It is desirable to select it based on the relationship between ATP concentration and the solubility of the substrate in the physiologically active substance reaction system. For example,
When the solubility of the substrate in the physiologically active substance reaction system is lower than the ATP concentration, it is generated in the ATP regeneration reaction system.
AMP, so as to match the ATP concentration to the substrate concentration.
The concentration of ATP and acetyl phosphate can be selected.
Conversely, if the solubility of the substrate in the physiologically active substance reaction system is higher than the ATP concentration, it is desirable to adjust the substrate concentration to the ATP concentration generated in the ATP regeneration reaction system. The amount of ATP supplied together with AMP to the ATP regeneration reaction system is twice as much as when using separate reactors as described above and when these are connected.
It is more preferable to add 4 times, and still more preferably 5 times or more. The flow rate varies depending on the size of the reactor, as in the case of separate reactors, but for example, from 0.3 μ/hour to 1×10 6
/ time can be selected. Also,
As mentioned above, the reaction solution flowing out of the reactor is separated into AMP and physiologically active substances using an appropriate separation means such as an ion exchange resin, and the AMP is returned to the inlet of the reactor as a substrate and reused. can do.

本発明の実施に当つて、PHとしては、使用する
酵素によつて異なるが、おおむね中性付近、すな
わち6〜11、好ましくは6.5〜9.0の範囲が使用さ
れる。緩衝液としてはこれらのPHに適した通常の
ものを使用することができる。たとえば、7付近
ではリン酸塩、イミダゾール塩、トリエタノール
アミン塩などをあげることができる。
In carrying out the present invention, the pH used varies depending on the enzyme used, but is generally in the vicinity of neutrality, that is, in the range of 6 to 11, preferably 6.5 to 9.0. As the buffer solution, common ones suitable for these pHs can be used. For example, around 7, phosphates, imidazole salts, triethanolamine salts, etc. can be cited.

本発明の実施に当つての温度としては室温ない
し50℃の範囲で選択することができる。ATP再
生反応系に最適生育温度が50℃乃至85℃である微
生物の産生する酵素を使用する場合はATP再生
反応系をより高温で行なうことができるが、最適
生育温度の5℃以下であることが望まれる。
The temperature for carrying out the present invention can be selected from room temperature to 50°C. If an enzyme produced by a microorganism whose optimal growth temperature is between 50°C and 85°C is used in the ATP regeneration reaction system, the ATP regeneration reaction system can be run at a higher temperature, but the temperature must be below the optimal growth temperature of 5°C. is desired.

本発明によれば、前記のような反応器を用いて
ATPを補助因子とする酵素反応を連続的に極め
て効率よくかつ経済的に行なうことが可能になつ
た。したがつて、最初に述べたような生体内で行
なわれている結合反応を生体外の化学工業的な反
応として行なう、いわゆるバイオリアクターの稼
動の実現が可能になつたものである。特に生体内
の最も重要な反応であるアミノ酸活性化酵素によ
るタンパク合成反応やペプチド合成反応などの実
用化が可能となつたことは、工業上測り知れない
価値がある。
According to the present invention, using a reactor as described above,
It has become possible to carry out enzymatic reactions using ATP as a cofactor continuously, extremely efficiently and economically. Therefore, it has become possible to operate a so-called bioreactor, which performs the binding reaction that takes place in the body as a chemical industrial reaction outside the body, as described above. In particular, the fact that it has become possible to put into practical use the most important reactions in living organisms, such as protein synthesis reactions and peptide synthesis reactions using amino acid activating enzymes, is of immeasurable industrial value.

次に本発明を実施例により具体的に説明する。 Next, the present invention will be specifically explained using examples.

実施例 1 アデニル酸キナーゼと酢酸キナーゼは、市販バ
チルス・ステアロサーモフイルス由来の標品(生
化学工業販売)を使用し、アセチルCoA合成酵
素は市販酵母由来の標品(ベーリンガー・マンハ
イム社製)を使用した。
Example 1 For adenylate kinase and acetate kinase, commercially available preparations derived from Bacillus stearothermophilus (Seikagaku Corporation) were used, and for acetyl-CoA synthase, a commercially available preparation derived from yeast (manufactured by Boehringer Mannheim) was used. It was used.

これら3種酵素を次のようにしてセフアロース
4Bに固定化した。すなわち、活性化CH−セフア
ロース4B(フアルマシア社製)5gを洗浄膨潤後、
酢酸キナーゼ2000ユニツトを加えて反応させ、固
定化酢酸キナーゼ1000ユニツトを得た。同様にし
て250ユニツトのアデニル酸キナーゼから100ユニ
ツトの固定化アデニル酸キナーゼを、100ユニツ
トのアセチルCoA合成酵素から10ユニツトの固
定化アセチルCoA合成酵素を得た。固定化酢酸
キナーゼと固定化アデニル酸キナーゼをATP再
生産用カラム(内径1.6cmで長さが10cm)に充填
し、10mM塩化マグネシウムを含む25mAイミダ
ゾール塩酸緩衝液PH7.5に溶解した6mMAMP、
0.3mMATP、25mMアセチルリン酸を25ml/時
間の流速でカラムに供給した。カラム内の反応温
度を30℃に保つた。ここで生成したATPをAMP
濃度に対し5%(0.3mM)だけ、再生産カラム
入口に戻した。
These three types of enzymes are made into cepharose as follows.
It was fixed on 4B. That is, after washing and swelling 5 g of activated CH-Sepharose 4B (manufactured by Pharmacia),
2000 units of acetate kinase were added and reacted to obtain 1000 units of immobilized acetate kinase. Similarly, 100 units of immobilized adenylate kinase were obtained from 250 units of adenylate kinase, and 10 units of immobilized acetyl-CoA synthase were obtained from 100 units of acetyl-CoA synthase. Immobilized acetate kinase and immobilized adenylate kinase were packed into an ATP regeneration column (inner diameter 1.6 cm, length 10 cm), and 6mMAMP dissolved in 25mA imidazole hydrochloride buffer PH7.5 containing 10mM magnesium chloride;
0.3mM ATP, 25mM acetyl phosphate was fed to the column at a flow rate of 25ml/hr. The reaction temperature inside the column was maintained at 30°C. The ATP generated here is AMP
Only 5% (0.3mM) of the concentration was returned to the regeneration column inlet.

又、固定化アセチルCoA合成酵素を別のカラ
ム(内径1.0cm、長さ9cm)に充填した。基質と
して、100mMイミダゾール塩酸緩衝液、PH7.5に
溶解した4mM酢酸カリウム、4mM還元型CoA、
リチウム塩、4mMMgCl2を25ml/時間の流速で
流し、これをATP再生産システムから溶出した
ATP溶液とを1:1に混合し、固定化アセチル
CoA合成酵素カラムに供給した(流速50ml/時
間、反応温度37℃)。更に、カラムからの溶出液
から陰イオン交換樹脂ダウエツクス1−X8(ザ・
ダウ・ケミカル社製)により、AMPを分取し、
PH、濃度を所定の値にした後、ポンプでATP再
生産カラムに供給した。生成したアセチルCoA
の量をカラムからの溶出液を0.05ml採取し、
1mM5,5′−ジチオビス−(2−ニトロベンゾイ
ル酸)(DTNB)(PH6.65、リン酸緩衝液)3mlに
添加し、室温で20分後の412mmの吸光度変化によ
り未反応SH基を定量して算出した。
Further, immobilized acetyl-CoA synthetase was packed into another column (inner diameter 1.0 cm, length 9 cm). As substrates, 100mM imidazole hydrochloride buffer, 4mM potassium acetate dissolved in PH7.5, 4mM reduced CoA,
The lithium salt, 4mM MgCl2, was flowed at a flow rate of 25ml/hr and eluted from the ATP regeneration system.
Mix 1:1 with ATP solution and immobilize acetyl
It was supplied to a CoA synthetase column (flow rate 50 ml/hour, reaction temperature 37°C). Furthermore, the anion exchange resin Dowex 1-X8 (the
(manufactured by Dow Chemical Company) to separate AMP,
After adjusting the pH and concentration to predetermined values, it was supplied to the ATP regeneration column using a pump. Acetyl CoA produced
Collect 0.05ml of the eluate from the column,
Add it to 3 ml of 1mM 5,5'-dithiobis-(2-nitrobenzoylic acid) (DTNB) (PH6.65, phosphate buffer) and quantify the unreacted SH group by the change in absorbance at 412 mm after 20 minutes at room temperature. Calculated.

その結果、反応開始30分後に1.5mMのアセチ
ルCoAが生成し、以後24時間にわたつて安定に
推移した。
As a result, 1.5mM acetyl-CoA was produced 30 minutes after the start of the reaction, and remained stable for the next 24 hours.

実施例 2 実施例1と同様にして得た固定化酢酸キナーゼ
2000ユニツト、固定化アデニル酸キナーゼ200ユ
ニツト、及び固定化アセチルCoA合成酵素10ユ
ニツトを1つのカラム(内径1.8cm、長さ12cm)
に充填し、10mM塩化マグネシウムを含む
100mMイミダゾール塩酸緩衝液PH7.5に溶解した
4mM AMP、1.0mM ATP(AMP濃度に対し25
%)、25mMアセチルリン酸、2.5mM酢酸カリウ
ム、2.5mM還元型CoAリチウム塩を50ml/時間
の流速で供給した。このカラム内の反応温度を37
℃に保つた。これを実施例1と同様にカラムから
の溶出液からAMPを分離し、元の基質供給部に
戻した。
Example 2 Immobilized acetate kinase obtained in the same manner as Example 1
2000 units, immobilized adenylate kinase 200 units, and immobilized acetyl-CoA synthetase 10 units in one column (inner diameter 1.8 cm, length 12 cm)
Contains 10mM Magnesium Chloride
Dissolved in 100mM imidazole hydrochloride buffer PH7.5
4mM AMP, 1.0mM ATP (25% relative to AMP concentration)
%), 25mM acetyl phosphate, 2.5mM potassium acetate, and 2.5mM reduced CoA lithium salt were supplied at a flow rate of 50ml/hour. The reaction temperature in this column is 37
It was kept at ℃. AMP was separated from the eluate from the column in the same manner as in Example 1 and returned to the original substrate supply section.

反応開始後40分後に、生成したアセチルCoA
は1.6mMになり、以後15時間にわたつて安定に
推移した。
40 minutes after the start of the reaction, the acetyl CoA produced
The concentration reached 1.6mM and remained stable over the next 15 hours.

実施例 3 市販エシエリシア・コリ由来の酢酸キナーゼ
(ベーリンガー・マンハイム社製)と市販酵母由
来アデニル酸キナーゼ(オリエンタル酵母社製)
を用い、実施例1と同様の条件で実験を行つた。
Example 3 Acetate kinase derived from commercially available Escherichia coli (manufactured by Boehringer Mannheim) and adenylate kinase derived from commercially available yeast (manufactured by Oriental Yeast)
An experiment was conducted under the same conditions as in Example 1.

その結果、反応開始後40分後に生成したアセチ
ルCoAは、1.1mMに達したが、以後漸減し、15
時間後には半減する傾向にあつた。
As a result, the acetyl-CoA produced 40 minutes after the start of the reaction reached 1.1mM, but after that it gradually decreased to 15mM.
It tended to decrease by half after hours.

実施例 4 アスパラギン合成酵素をラクトバチルス・アラ
ビノーサスATCC8014より、硫酸アンモニウム分
画、リン酸カルシウムゲル、ゲル濾過を経て精製
した。
Example 4 Asparagine synthase was purified from Lactobacillus arabinosa ATCC8014 through ammonium sulfate fractionation, calcium phosphate gel, and gel filtration.

実施例1と同じATP再生産システムを用い、
10mM塩化マンガンを含む25mMイミダゾール塩
酸緩衝液、PH7.5に溶解した4mMAMP、
0.3mMATP(AMP濃度に対し7.5%)、16mMア
セチルリン酸を供給し、ATPを再生した。
Using the same ATP reproduction system as in Example 1,
4mMAMP dissolved in 25mM imidazole hydrochloride buffer, PH7.5 containing 10mM manganese chloride;
0.3mMATP (7.5% relative to AMP concentration) and 16mM acetyl phosphate were supplied to regenerate ATP.

また、アスパラギン合成酵素を4mM塩化マン
ガンを含む100mMトリス塩酸緩衝液に100ユニツ
ト溶解して、分子量30000の限外濾過膜を使つた
内容量50mlの膜型反応器に封入した。
Furthermore, 100 units of asparagine synthase was dissolved in 100 mM Tris-HCl buffer containing 4 mM manganese chloride, and the solution was sealed in a membrane reactor with a capacity of 50 ml using an ultrafiltration membrane with a molecular weight of 30,000.

これに、4mM塩化マンガンを含む100mMトリ
ス塩酸緩衝液に溶解した4mM塩化アンモニウム、
4mML−アスパラギン酸とATP再生産システム
からのATP液を1:1に混合して、流速25ml/
時間で供給した。このときの反応温度を37℃に保
つた。溶出液から実施例1と同様にしてAMPを
分離し、ATP再生産システムに戻した。又、生
産したL−アスパラギンは溶出液をそのまま高速
液体クロマトグラフイ装置に供して定量した。
This was combined with 4mM ammonium chloride dissolved in 100mM Tris-HCl buffer containing 4mM manganese chloride;
Mix 4mML-aspartic acid and ATP solution from the ATP regeneration system at a ratio of 1:1, and adjust the flow rate to 25ml/1:1.
Supplied on time. The reaction temperature at this time was maintained at 37°C. AMP was separated from the eluate in the same manner as in Example 1 and returned to the ATP regeneration system. Further, the produced L-asparagine was quantified by directly applying the eluate to a high performance liquid chromatography device.

このときのクロマトグラフイ装置の条件として
カラムを島津ゾルバツクスODSを用い、溶出液
を0.01M酢酸ナトリウム(PH4.5)/アセトニト
リル(55/45)で、流速を1ml/minとし、検出
を210nmにおける吸光度で行なつた。
The conditions for the chromatography equipment used were a Shimadzu Zorbax ODS column, an eluent of 0.01 M sodium acetate (PH4.5)/acetonitrile (55/45), a flow rate of 1 ml/min, and detection at 210 nm. This was done using absorbance.

その結果、反応開始後30分でL−アスパラギン
が1.5mM生成し、以後15時間にわたつて安定に
推移した。
As a result, 1.5mM of L-asparagine was produced 30 minutes after the start of the reaction, and remained stable for the next 15 hours.

実施例 5 チロシルーtRNA合成酵素をバチルス・ステア
ロサーモフイルス微工研菌寄第5141号から、
DEAE−セルロース(ワツトマン社製)、ヒドロ
キシアパタタイト(生化学工業販売)、DEAE−
セフアデツクス(フアルマシア社製)の各クロマ
トグラフイー、硫酸アンモニウム分別、ヒドロキ
シアパタイト、DEAE−セフアデツクス及びセフ
アデツクスG−150(フアルマシア社製)の各クロ
マトグラフイーを経て単一に精製した。
Example 5 Tyrosyl-tRNA synthetase was obtained from Bacillus stearothermophilus microtechnological research No. 5141.
DEAE-Cellulose (manufactured by Watmann), Hydroxyapatatite (Seikagaku Corporation), DEAE-
It was purified into a single product through chromatography using Cephadex (manufactured by Pharmacia), ammonium sulfate fractionation, hydroxyapatite, DEAE-Sephadex and Cephadex G-150 (manufactured by Pharmacia).

次に実施例1と同様にして、AMPと触媒量
(AMP濃度に対し5%)ATP、及びアセチルリ
ン酸から、ATP(純度98%)を再生し、これを以
下の反応に用いた。
Next, in the same manner as in Example 1, ATP (purity 98%) was regenerated from AMP, a catalytic amount (5% relative to the AMP concentration) of ATP, and acetyl phosphoric acid, and this was used in the following reaction.

上記精製チロシル−tRNA合成酵素150mg、塩
化マグネシウム200mg、ATP51mg(純度98%)、
L−チロシン0.5mg、ピロフオスフアターゼ(ベ
ーリンガー・マンハイム社製)100ユニツト、ジ
チオスレイトール0.005mgを20mMへペス緩衝液
70ml(PH8.0)に溶解し、4℃で15分間反応させ
て反応混合物を得た。得られた反応混合物にL−
フエニルアラニンメチルエステル2gを加え、よ
く混合し、反応温度を30℃に保つて1日放置して
反応させた。
150 mg of the above purified tyrosyl-tRNA synthetase, 200 mg of magnesium chloride, 51 mg of ATP (98% purity),
0.5 mg of L-tyrosine, 100 units of pyrophosphatase (manufactured by Boehringer Mannheim), and 0.005 mg of dithiothreitol in 20 mM PES buffer.
The mixture was dissolved in 70 ml (PH8.0) and reacted at 4°C for 15 minutes to obtain a reaction mixture. The resulting reaction mixture was
2 g of phenylalanine methyl ester was added, mixed well, and the reaction temperature was maintained at 30° C. and allowed to react for one day.

次いで得られた反応液にアセトン100mlを加え、
沈殿を遠心分離除去後、上清をエバポレーターに
て約10mlに濃縮し、高速液体クロマトグラフイ装
置に供し、生成物を分離した。このときのクロマ
トグラフイ装置の条件として、カラムをマイクロ
ボンタパツクC18(ウオーターズ社製)を用い、展
開溶媒を50mMリン酸緩衝液(PH7.0)/アセト
ントリル(85/15)で行ない、検出を210nmの吸
光度で行なつた。
Next, 100ml of acetone was added to the resulting reaction solution,
After removing the precipitate by centrifugation, the supernatant was concentrated to about 10 ml using an evaporator and applied to a high performance liquid chromatography device to separate the product. The conditions for the chromatography apparatus at this time were to use Microbonta Pack C 18 (manufactured by Waters) as the column and 50mM phosphate buffer (PH7.0)/acetone trile (85/15) as the developing solvent. Detection was done by absorbance at 210 nm.

その結果、L−チロシル−L−フエニルアラニ
ンメチルエステルを0.22mgを得た。又、同時にボ
イド画分に溶出したAMPを更に実施例1と同様
にして分離し、ATP再生産システムに戻して
ATPを再生産した。
As a result, 0.22 mg of L-tyrosyl-L-phenylalanine methyl ester was obtained. At the same time, AMP eluted into the void fraction was further separated in the same manner as in Example 1 and returned to the ATP regeneration system.
Reproduced ATP.

実施例 6 メチオニル−tRNA合成酵素を市販パン酵母
(オリエンタル酵母社製)からリン酸セルロース
(ワツトマン社製)カラムクロマトグラフイ操作
により粗酵素液(純度10%)として得た。
Example 6 Methionyl-tRNA synthetase was obtained as a crude enzyme solution (purity 10%) from commercially available baker's yeast (manufactured by Oriental Yeast Co., Ltd.) by cellulose phosphate (manufactured by Watmann) column chromatography.

次に実施例1と同様にして、AMPと触媒量
(AMP濃度に対し5%)ATP、及びアセチルリ
ン酸からATP(純度98%)を再生し、これを以下
の反応に用いた。
Next, in the same manner as in Example 1, ATP (purity 98%) was regenerated from AMP, a catalytic amount (5% relative to the AMP concentration) of ATP, and acetyl phosphoric acid, and this was used in the following reaction.

上記粗メチオニル−tRNA合成酵素1g、塩化マ
グネシウム10mg、ATP21mg(純度98%)、L−メ
チオニン0.5mg、ピロホスフアクターゼ(ベーリ
ンガー・マンハイム社製)5ユニツト及びメルカ
プトエタノール20mlを50mM2,5−ジメチルイ
ミダゾール緩衝液PH9.0、15mlに加え、実施例5
と同様に反応させた後、反応混合物をセフアデツ
クスG−75に供し、ヘペス緩衝液(PH8.0)にて
溶出し、ボイド容の画分を30mlを集め反応混合物
を単離した。単離した混合物にL−ロイシンエチ
ルエステル0.5gを固体のまま加えて、25℃で4時
間反応させた。得られた反応物にアセトン30mlを
加え、生じた沈殿を遠心分離除去した後、上清を
エバポレーターにて約10mlに濃縮後、実施例5と
同様に分離し、L−メチオニル−L−ロイシンエ
チルエステルを0.92mg得た。
1 g of the above crude methionyl-tRNA synthetase, 10 mg of magnesium chloride, 21 mg of ATP (98% purity), 0.5 mg of L-methionine, 5 units of pyrophosphatase (manufactured by Boehringer Mannheim) and 20 ml of mercaptoethanol were added to 50 mM 2,5-dimethylimidazole. In addition to 15 ml of buffer pH 9.0, Example 5
After reacting in the same manner as above, the reaction mixture was subjected to Sephadex G-75, eluted with Hepes buffer (PH8.0), and 30 ml of void volume fractions were collected to isolate the reaction mixture. 0.5 g of L-leucine ethyl ester was added as a solid to the isolated mixture, and the mixture was reacted at 25° C. for 4 hours. After adding 30 ml of acetone to the obtained reaction product and removing the resulting precipitate by centrifugation, the supernatant was concentrated to about 10 ml using an evaporator and separated in the same manner as in Example 5 to obtain L-methionyl-L-leucine ethyl. 0.92 mg of ester was obtained.

また、実施例5と同様にしてAMPとATPに再
生した。
In addition, it was regenerated into AMP and ATP in the same manner as in Example 5.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (a)アデノシン−5′−一リン酸をアデノシン−
5′−二リン酸に変換する酵素と、アデノシン−
5′−二リン酸をアデノシン−5′−三リン酸に変換
する酵素とを組み合わせてアデノシン−5′−一リ
ン酸からアデノシン−5′−三リン酸を生成させ、
(b)生成させたアデノシン−5′−三リン酸を用いて
酵素反応により生理活性物質を合成し、次いで(b)
の反応によつて生じたアデノシン−5′−一リン酸
を(a)の反応によつてアデノシン−5′−三リン酸に
再生し、再生したアデノシン−5′−三リン酸を(b)
の酵素反応による生理活性物質の合成にくり返し
利用することを特徴とする複合酵素法による生理
活性物質の製造法。 2 (b)の反応によつて生じたアデノシン−5′−一
リン酸をアデノシン−5′−三リン酸とともに(a)の
反応に供してアデノシン−5′−三リン酸に再生す
る特許請求の範囲第1項記載の製造法。
[Scope of Claims] 1 (a) Adenosine-5'-monophosphate
An enzyme that converts 5'-diphosphate and adenosine-
producing adenosine-5'-triphosphate from adenosine-5'-monophosphate in combination with an enzyme that converts 5'-diphosphate to adenosine-5'-triphosphate;
(b) Synthesize a physiologically active substance by enzymatic reaction using the generated adenosine-5′-triphosphate, and then (b)
The adenosine-5'-monophosphate produced by the reaction (a) is regenerated into adenosine-5'-triphosphate, and the regenerated adenosine-5'-triphosphate is converted into (b).
1. A method for producing a physiologically active substance by a complex enzyme method, characterized in that it is repeatedly used for the synthesis of a physiologically active substance by an enzymatic reaction. 2. A patent claim in which adenosine-5'-monophosphate produced by the reaction in (b) is subjected to the reaction in (a) together with adenosine-5'-triphosphate to regenerate it into adenosine-5'-triphosphate. The manufacturing method according to item 1.
JP21620782A 1982-01-26 1982-12-09 Preparation of physiologically active substance by composite enzyme process Granted JPS59106296A (en)

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