JPH067183A - Production of d-glutamic acid - Google Patents

Production of d-glutamic acid

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JPH067183A
JPH067183A JP4158206A JP15820692A JPH067183A JP H067183 A JPH067183 A JP H067183A JP 4158206 A JP4158206 A JP 4158206A JP 15820692 A JP15820692 A JP 15820692A JP H067183 A JPH067183 A JP H067183A
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glutamic acid
aqueous medium
glutamate racemase
ala
cells
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誠 矢ケ崎
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眞幸 東
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昭夫 尾崎
Yukio Hashimoto
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Abstract

PURPOSE:To enable the mass-production of D-glutamic acid useful as a synthetic raw material for pharmaceuticals, agricultural chemicals, etc., at a low cost. CONSTITUTION:D-glutamic acid can be produced by contacting L-glutamic acid with microbial cells, culture liquid or their treated product of a microbial strain belonging to the genus Escherichia and having glutamic acid racemase activity in an aqueous medium to produce DL-glutamic acid, contacting the DL-glutamic acid produced in the aqueous medium with microbial cells, culture liquid or their treated product of a microbial strain having L-glutamic acid decarboxylase activity to decompose the L-glutamic acid in the aqueous medium and collecting the remaining D-glutamic acid from the aqueous medium.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、D−グルタミン酸の製
造方法に関する。D−グルタミン酸は、医薬、農薬など
の合成原料として有用な物質である。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing D-glutamic acid. D-glutamic acid is a substance useful as a synthetic raw material for medicines, agricultural chemicals and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、D−グルタミン酸の製造方法とし
ては、DL−5−カルボキシエチルヒダントインに微生
物由来の加水分解酵素を作用させる方法(特開昭55−
114291)、α−ケトグルタル酸にD−アミノ酸ト
ランスアミナーゼを作用させ、D−グルタミン酸を製造
する方法(特開昭62−205790)、DL−グルタ
ミン酸を優先晶出法により光学分割する化学的方法(特
公昭31−422、同31−423、同31−297
2)、DL−グルタミン酸と他の光学活性化合物との塩
をつくり、ジアステレオマーとして分割する方法(特公
昭32−5419)などが知られている。しかし、これ
らの方法は原料基質が高価なため製造コストが高く、ま
た酵素系が不安定であったり製造工程が複雑で生産性が
低かったりするなど工業的に有利な方法ではない。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for producing D-glutamic acid, a method in which a hydrolase derived from a microorganism is allowed to act on DL-5-carboxyethylhydantoin (JP-A-55-55)
114291), a method for producing D-glutamic acid by allowing D-amino acid transaminase to act on α-ketoglutaric acid (JP-A-62-205790), and a chemical method for optically resolving DL-glutamic acid by a preferential crystallization method (Japanese Patent Publication No. 31-422, 31-423, 31-297.
2), a method in which a salt of DL-glutamic acid and another optically active compound is prepared and resolved as a diastereomer (Japanese Patent Publication No. 32-5419) and the like are known. However, these methods are not industrially advantageous methods because the raw material substrate is expensive, the manufacturing cost is high, the enzyme system is unstable, the manufacturing process is complicated, and the productivity is low.

【0003】また、高いグルタミン酸ラセマーゼ活性お
よびグルタミン酸脱炭酸酵素活性を有するラクトバチル
ス属に属する微生物(例えばラクトバチルス・ブレビス
ATCC8287)を用いて、L−グルタミン酸からD
−グルタミン酸を製造する方法(特開平2−5349
4)が開示されている。しかしながら、この方法は単一
の微生物によるL−グルタミン酸からD−グルタミン酸
の効率的製造という優れた点を有しているにもかかわら
ず、ラクトバチルス属の微生物を用いることに起因する
問題点がある。すなわち、一般的にラクトバチルス属に
属する微生物はその菌体収量が低く、菌体の大量調製が
困難であるため、生産性向上の阻害要因となっている。
Further, by using a microorganism belonging to the genus Lactobacillus (for example, Lactobacillus brevis ATCC8287) having high glutamate racemase activity and glutamate decarboxylase activity, L-glutamic acid was converted to D
-Method for producing glutamic acid (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-5349)
4) is disclosed. However, even though this method has the advantage of efficiently producing D-glutamic acid from L-glutamic acid by a single microorganism, there are problems caused by using a Lactobacillus microorganism. . That is, in general, microorganisms belonging to the genus Lactobacillus have a low yield of cells and it is difficult to prepare a large number of cells, which is an obstacle to improving productivity.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、安価
で効率よくD−グルタミン酸を製造する方法を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for inexpensively and efficiently producing D-glutamic acid.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ラクトバ
チルス・ブレビスATCC8287のグルタミン酸ラセ
マーゼをコードする遺伝子を大腸菌中でクローニング
し、その結果得られた組換え体DNAを保有する微生物
の湿菌体当たりのグルタミン酸ラセマーゼ活性が、ラク
トバチルス・ブレビスATCC8287と比較して10
0倍以上に向上しており、該微生物と既存の高いグルタ
ミン酸脱炭酸酵素活性を有する微生物とを組み合わせて
用いることにより、発酵生産により工業的に安価に製造
されているL−グルタミン酸からD−グルタミン酸を更
に効率よく生成させることができることを見出し、本発
明を完成するに至った。
The inventors of the present invention cloned a gene encoding a glutamate racemase of Lactobacillus brevis ATCC8287 in Escherichia coli, and obtained a wet microorganism of a microorganism carrying the resulting recombinant DNA. Glutamate racemase activity per body was 10 compared to Lactobacillus brevis ATCC8287.
D-glutamic acid, which has been improved by 0 times or more, and which is produced at low cost industrially by fermentation by using the microorganism in combination with an existing microorganism having a high glutamate decarboxylase activity. The present invention has been completed, finding that it can be generated more efficiently.

【0006】以下に本発明を詳細に説明する。本発明
は、エシェリヒア属に属し、グルタミン酸ラセマーゼ活
性を有する微生物の菌体、培養液またはそれらの処理物
を水性媒体中でL−グルタミン酸と接触させてDL−グ
ルタミン酸を生成させ、ついで該水性媒体中に生成した
DL−グルタミン酸とL−グルタミン酸脱炭酸酵素活性
を有する微生物の菌体、培養液またはそれらの処理物と
を接触させて、該水性媒体中のL−グルタミン酸を分解
し、該水性媒体から残存するD−グルタミン酸を採取す
ることを特徴とするD−グルタミン酸の製造法に関す
る。
The present invention will be described in detail below. The present invention relates to a bacterium belonging to the genus Escherichia and having a glutamate racemase activity, a microbial cell, a culture solution or a treated product thereof being contacted with L-glutamic acid in an aqueous medium to produce DL-glutamic acid, and then in the aqueous medium. The produced DL-glutamic acid and L-glutamic acid decarboxylase microbial cells, a culture solution or a treated product thereof are contacted to decompose L-glutamic acid in the aqueous medium, The present invention relates to a method for producing D-glutamic acid, which comprises collecting the remaining D-glutamic acid.

【0007】本発明における微生物が生成するグルタミ
ン酸ラセマーゼおよびL−グルタミン酸脱炭酸酵素は機
能するpH領域が異なっており、前者はpH7.5 〜9.5
、後者はpH3.5 〜5.5 である。エシェリヒア属に属
し、グルタミン酸ラセマーゼ活性を有する微生物の菌
体、培養液またはそれらの処理物をpH7.5 〜9.5 、好
適にはpH8.0 〜9.0 に保持しつつ水性媒体中でL−グ
ルタミン酸と接触させることにより、L−グルタミン酸
をDL−グルタミン酸にすることができる。
The glutamate racemase and L-glutamate decarboxylase produced by the microorganism of the present invention have different pH regions in which they function. The former is pH 7.5 to 9.5.
, The latter has a pH of 3.5-5.5. Contact with L-glutamic acid in an aqueous medium while keeping the cells, culture solution or treated product of a microorganism belonging to the genus Escherichia and having glutamate racemase activity in an aqueous medium while maintaining the pH at 7.5 to 9.5, preferably pH 8.0 to 9.0. By doing so, L-glutamic acid can be converted to DL-glutamic acid.

【0008】接触させる際に用いるL−グルタミン酸
は、化学的な純品でも粗精製品でもよく、水性媒体中、
10〜200g/l、好適には50〜200g/lの濃
度範囲で用いる。菌体の濃度は、湿菌体として0.1 〜50
g/l、好適には0.5 〜10g/l、酵素単位として0.1
〜65U/ml、好適には0.6 〜13U/mlで用いられる。そ
の際、そのまま菌体を用いてもよいが、トルエンやキシ
レンなどの有機溶剤を添加したり、アセトン処理菌体を
用いたりすることもできる。トルエンやキシレンなどの
有機溶剤を添加する場合には、その添加量は0.1 〜5.0
%(v/v)であればよい。pHの調整は、アンモニア水、
水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液を用い、接触中の
温度は、25〜45℃、好適には30〜40℃で行う。
接触時間は用いるグルタミン酸量および菌体量により異
なるが、通常1〜72時間である。
The L-glutamic acid used for the contact may be a chemically pure product or a crude product, and may be used in an aqueous medium.
It is used in a concentration range of 10 to 200 g / l, preferably 50 to 200 g / l. The concentration of microbial cells is 0.1 to 50 as wet microbial cells.
g / l, preferably 0.5-10 g / l, 0.1 as enzyme unit
~ 65 U / ml, preferably 0.6 to 13 U / ml. At that time, the bacterial cells may be used as they are, but an organic solvent such as toluene or xylene may be added, or the acetone-treated bacterial cells may be used. When adding an organic solvent such as toluene or xylene, the addition amount is 0.1 to 5.0.
% (V / v) is sufficient. Ammonia water,
An alkali solution such as sodium hydroxide is used, and the temperature during the contact is 25 to 45 ° C, preferably 30 to 40 ° C.
The contact time varies depending on the amount of glutamic acid and the amount of cells used, but is usually 1 to 72 hours.

【0009】このようにして得られる該水性媒体中に、
DL−グルタミン酸が存在している。該水性媒体中に
て、さらに生成したDL−グルタミン酸とグルタミン酸
脱炭酸酵素活性を有する微生物の菌体、培養液またはそ
れらの処理物を、pH3.5 〜5.5 、好適にはpH4.0 〜
5.0 に保持しつつ接触させることにより、該水性媒体中
のL−グルタミン酸のみをγ−アミノ酪酸にすることが
できる。
In the aqueous medium thus obtained,
DL-glutamic acid is present. In the aqueous medium, the produced bacterial cells of a microorganism having DL-glutamic acid and glutamate decarboxylase activity, a culture solution or a treated product thereof is adjusted to pH 3.5 to 5.5, preferably pH 4.0 to
By contacting while maintaining at 5.0, only L-glutamic acid in the aqueous medium can be converted to γ-aminobutyric acid.

【0010】接触させる際に用いる菌体の濃度は、湿菌
体として1〜100g/l、好適には1〜50g/l、
酵素単位として0.09〜9U/ml、好適には0.09〜4.5 U
/mlである。その際、そのまま菌体を用いてもよいが、
トルエンやキシレンなどの有機溶剤を添加したり、アセ
トン処理菌体を用いたりすることもできる。トルエンや
キシレンなどの有機溶剤を添加する場合にはその添加量
は0.1 〜5.0 %(v/v)であればよい。pHの調整は、リ
ン酸、塩酸、硫酸などの酸溶液を用い、接触中の温度は
25〜40℃で行う。接触時間はラセミ化反応に用いた
L−グルタミン酸量および菌体量によって異なるが、通
常1〜72時間である。
The concentration of the bacterial cells used in the contact is 1 to 100 g / l, preferably 1 to 50 g / l, as wet bacterial cells.
0.09-9 U / ml as an enzyme unit, preferably 0.09-4.5 U
/ Ml. At that time, the bacterial cells may be used as they are,
It is also possible to add an organic solvent such as toluene or xylene, or to use acetone-treated cells. When an organic solvent such as toluene or xylene is added, the addition amount may be 0.1 to 5.0% (v / v). The pH is adjusted using an acid solution such as phosphoric acid, hydrochloric acid or sulfuric acid, and the temperature during contact is 25 to 40 ° C. The contact time varies depending on the amount of L-glutamic acid used in the racemization reaction and the amount of cells, but it is usually 1 to 72 hours.

【0011】このようにして得られる該水性媒体中に
は、D−グルタミン酸およびγ−アミノ酪酸が存在して
いる。該水性媒体より、微生物菌体または菌体処理物を
遠心分離などの手段により除去した後、直接晶出法、イ
オン交換樹脂処理などにより、D−グルタミン酸を得る
ことができる。なお、D−グルタミン酸の同定は、高速
液体クロマトグラフィー(HPLC)による測定および
比旋光度の測定によって行う。
D-glutamic acid and γ-aminobutyric acid are present in the aqueous medium thus obtained. D-glutamic acid can be obtained by removing microbial cells or treated cells from the aqueous medium by means such as centrifugation, and then by direct crystallization method or ion exchange resin treatment. The identification of D-glutamic acid is performed by measurement by high performance liquid chromatography (HPLC) and measurement of specific optical rotation.

【0012】ラクトバチルス属に属する微生物のグルタ
ミン酸ラセマーゼ遺伝子の大腸菌へのクローン化は、以
下のように行われる。グルタミン酸ラセマーゼ遺伝子源
としては、ラクトバチルス属に属し、グルタミン酸ラセ
マーゼ活性を有する微生物であればいずれでもよい。好
適な例としては、ラクトバチルス・ブレビスATCC8
287があげられる。グルタミン酸ラセマーゼをコード
するDNAを組み込むプラスミドベクターとしては、大
腸菌K12株で複製可能なものであればいずれでもよ
い。好適な例としては、pBR322(宝酒造社製)が
あげられる。
Cloning of the glutamate racemase gene of a microorganism belonging to the genus Lactobacillus into Escherichia coli is carried out as follows. The source of glutamate racemase gene may be any microorganism as long as it belongs to the genus Lactobacillus and has glutamate racemase activity. A preferred example is Lactobacillus brevis ATCC8
287 is given. The plasmid vector into which the DNA encoding glutamate racemase is incorporated may be any plasmid vector capable of replicating in Escherichia coli K12 strain. A suitable example is pBR322 (Takara Shuzo).

【0013】グルタミン酸ラセマーゼをコードするDN
A断片とプラスミドベクターとの組換えは、ラクトバチ
ルス属に属する微生物の染色体DNAを適当な制限酵素
で処理してグルタミン酸ラセマーゼ遺伝子領域を含むD
NA断片を作製し、同じ制限酵素あるいは同じ接着末端
を生じる制限酵素で処理したプラスミドに組み込んだ
後、該組換え体DNAで大腸菌を形質転換し、目的のD
NA断片を含む組換え体DNAを含有する形質転換体を
分離すればよい。この一連の操作は公知のin vitro組換
え技法〔モレキュラー・クローニング(Molecular Cloni
ng), T.Maniatiset al. コールド スプリング ハー
バー ラボラトリー(1982)〕に従って行われる。
DN encoding a glutamate racemase
The recombination between the A fragment and the plasmid vector is carried out by treating the chromosomal DNA of a microorganism belonging to the genus Lactobacillus with an appropriate restriction enzyme to obtain a D region containing a glutamate racemase gene region.
An NA fragment was prepared and inserted into a plasmid treated with the same restriction enzyme or a restriction enzyme that produces the same sticky ends, and E. coli was transformed with the recombinant DNA to obtain the desired D
The transformant containing the recombinant DNA containing the NA fragment may be isolated. This series of operations is carried out by a known in vitro recombination technique (Molecular Cloning
ng), T. Maniatis et al. Cold Spring Harbor Laboratory (1982)].

【0014】組換え体DNAの受容菌としてはエシェリ
ヒア属に属する微生物であればいずれでもよいが、一般
的に大腸菌はグルタミン酸ラセマーゼ活性を有しないた
め、L−グルタミン酸を単一の炭素および窒素源として
良好に生育するが、D−グルタミン酸では生育できない
か、あるいは生育が微弱である。しかるに、グルタミン
酸ラセマーゼ活性を有するようになった大腸菌は、グル
タミン酸ラセマーゼによりD−グルタミン酸がL−グル
タミン酸に転換するため、D−グルタミン酸を単一の炭
素および窒素源として良好に生育できるようになる。従
って、組換え体DNAの受容菌としては、制限系を欠損
したエシェリヒア属に属する微生物であればいずれでも
よいが、より好適にはL−グルタミン酸要求株が用いら
れる。
Any recipient organism for recombinant DNA may be used as long as it is a microorganism belonging to the genus Escherichia. Generally, since E. coli does not have glutamate racemase activity, L-glutamic acid is used as a single carbon and nitrogen source. It grows well, but it cannot grow with D-glutamic acid or its growth is weak. However, since Escherichia coli having glutamate racemase activity converts D-glutamic acid into L-glutamic acid by glutamate racemase, it can grow well using D-glutamic acid as a single carbon and nitrogen source. Therefore, any microorganism can be used as the recipient of the recombinant DNA as long as it is a microorganism belonging to the genus Escherichia lacking the restriction system, and more preferably, the L-glutamic acid-requiring strain is used.

【0015】このような微生物は、変異処理によりエシ
ェリヒア・コリK12株の制限系を欠損させた菌株を親
株として、さらに通常の変異処理を行うことにより取得
することができる。変異誘導法としては、紫外線照射、
X線照射、放射線照射、変異誘起剤処理などの通常用い
られる変異処理のいずれも用いることができる。
Such a microorganism can be obtained by subjecting a strain in which the restriction system of the Escherichia coli K12 strain has been deleted by mutation treatment to a parent strain and further performing ordinary mutation treatment. As the mutation induction method, ultraviolet irradiation,
Any of the commonly used mutagenesis treatments such as X-ray irradiation, radiation irradiation and mutagen treatment can be used.

【0016】変異処理菌体からのL−グルタミン酸要求
株の分離は、以下のように行われる。すなわち、変異処
理を行った菌体を寒天栄養培地(例えばL寒天培地)に
塗布し、30℃で1〜2日間培養する。出現したコロニ
ーを寒天最少培地(例えばM9寒天培地)および微量の
L−グルタミン酸を含む寒天最少培地に塗布し、それぞ
れ30℃で1〜3日間培養しその生育を比較する。L−
グルタミン酸を含む寒天最少培地で生育し、L−グルタ
ミン酸を含まない寒天最少培地では生育できないコロニ
ーを選択することにより、L−グルタミン酸要求株を得
ることができる。
Isolation of the L-glutamic acid-requiring strain from the mutant-treated cells is carried out as follows. That is, the cells subjected to the mutation treatment are applied to an agar nutrient medium (for example, L agar medium) and cultured at 30 ° C. for 1 to 2 days. The emerged colonies are applied to an agar minimal medium (for example, M9 agar medium) and an agar minimal medium containing a trace amount of L-glutamic acid, and cultured at 30 ° C. for 1 to 3 days, and their growth is compared. L-
An L-glutamic acid-requiring strain can be obtained by selecting a colony that grows on an agar minimal medium containing glutamic acid and cannot grow on an agar minimal medium not containing L-glutamic acid.

【0017】このような微生物は一般的にL−グルタミ
ン酸が培地中に存在しないと生育できないのに対し、グ
ルタミン酸ラセマーゼ活性を有するようになった該微生
物では、D−グルタミン酸でもグルタミン酸ラセマーゼ
の働きによってL−グルタミン酸と同等の効果を微生物
の生育にたいして有する。従って、グルタミン酸ラセマ
ーゼ活性を有するようになった該微生物では、D−グル
タミン酸を要求物質として生育する。このような微生物
の例として、エシェリヒア・コリH−TM93(以下、
H−TM93と略記する)があげられる。H−TM93
は本発明者らが、制限系の欠損した大腸菌エシェリヒア
・コリK12株より新たに分離した微生物である。
In general, such a microorganism cannot grow unless L-glutamic acid is present in the medium. On the other hand, in the microorganism having the glutamate racemase activity, the L-glutamic acid causes glutamate racemase to act as L-glutamate. -Has the same effect on the growth of microorganisms as glutamic acid. Therefore, the microorganism having the glutamate racemase activity grows with D-glutamic acid as a required substance. As an example of such a microorganism, Escherichia coli H-TM93 (hereinafter,
H-TM93). H-TM93
Is a microorganism newly isolated by the present inventors from the Escherichia coli K12 strain deficient in the restriction system.

【0018】ラクトバチルス属に属する微生物のグルタ
ミン酸ラセマーゼをコードするDNAを含有する組換え
体DNAで宿主大腸菌のL−グルタミン酸要求株を形質
転換し、D−グルタミン酸を単一の炭素および窒素源あ
るいは要求物質として良好に生育できる形質転換体を選
択すれば、該形質転換体は該組換え体DNAを保有する
菌株である可能性が高い。さらに、選択した菌株のグル
タミン酸ラセマーゼ活性を測定することにより、目的と
する組換え体DNAを保有する菌株を得ることができ
る。
A recombinant DNA containing a DNA encoding a glutamate racemase of a microorganism belonging to the genus Lactobacillus is transformed into a host Escherichia coli L-glutamic acid-requiring strain to obtain D-glutamic acid as a single carbon and nitrogen source or If a transformant that can grow well as a substance is selected, it is highly likely that the transformant is a strain carrying the recombinant DNA. Furthermore, by measuring the glutamate racemase activity of the selected strain, a strain carrying the target recombinant DNA can be obtained.

【0019】このような微生物として、エシェリヒア・
コリH−TMGR1およびH−TMGR2があげられ
る。これらの微生物は平成4年3月3日付けで工業技術
院微生物工業技術研究所にFERM BP−3779お
よびFERM BP−3780として寄託されている。
As such microorganisms, Escherichia
E. coli H-TMGR1 and H-TMGR2. These microorganisms have been deposited as FERM BP-3779 and FERM BP-3780 at the Institute of Microbial Technology, Institute of Industrial Science, as of March 3, 1992.

【0020】グルタミン酸ラセマーゼをコードするDN
A断片を各種の制限酵素で処理して小断片を調製し、得
られた各々の小断片を含むプラスミドのグルタミン酸ラ
セマーゼ活性を測定することにより、グルタミン酸ラセ
マーゼ遺伝子の存在位置をさらに限定することができ
る。DNA断片の塩基配列は、ダイデオキシ法〔サイエ
ンス(Science), 214, 1205(1981)〕などにより決定でき
る。
DN Encoding Glutamate Racemase
The location of the glutamate racemase gene can be further limited by treating the A fragment with various restriction enzymes to prepare small fragments and measuring the glutamate racemase activity of the resulting plasmid containing each small fragment. . The nucleotide sequence of the DNA fragment can be determined by the dideoxy method [Science, 214 , 1205 (1981)] and the like.

【0021】グルタミン酸ラセマーゼ活性は、以下のよ
うにして測定する。L−グルタミン酸100g/l、ト
ルエン2%(v/v)を含有するリン酸緩衝液(50mM、
pH8.5 )に、湿菌体を1g/lになるように加え、3
0℃で2時間反応させた後、反応液を沸騰水中で10分
間保持し反応を停止させる。反応液より菌体を遠心除去
後、上清をHPLCにて分析し、生成したD−グルタミ
ン酸量を測定する。
The glutamate racemase activity is measured as follows. Phosphate buffer solution (50 mM, containing L-glutamic acid 100 g / l and toluene 2% (v / v)
pH 8.5), add wet bacterial cells to 1 g / l, and add 3
After reacting at 0 ° C. for 2 hours, the reaction solution is kept in boiling water for 10 minutes to stop the reaction. After removing the bacterial cells from the reaction solution by centrifugation, the supernatant is analyzed by HPLC to measure the amount of D-glutamic acid produced.

【0022】HPLCでの分析条件は以下のとおりであ
る。 HPLC分析条件: 1)カラム :MCI GEL CRS10W(三菱
化成工業社製) 2)移動相 :2mM CuSO4 水溶液 3)カラム温度:35℃ 4)流速 :1ml/min 5)サンプル量:20μl 6)検出 :254nm紫外部吸収 なお、1分間に、1μmol のD−グルタミン酸を生成す
る酵素活性を1ユニット(U)として表示する。
The analytical conditions by HPLC are as follows. HPLC analysis conditions: 1) Column: MCI GEL CRS10W (manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.) 2) Mobile phase: 2 mM CuSO 4 aqueous solution 3) Column temperature: 35 ° C. 4) Flow rate: 1 ml / min 5) Sample amount: 20 μl 6) Detection : 254 nm ultraviolet absorption In addition, the enzyme activity which produces | generates 1 micromol D-glutamic acid in 1 minute is displayed as 1 unit (U).

【0023】グルタミン酸脱炭酸酵素活性を有する微生
物としては、該活性を有する微生物であればいずれでも
よい。このような微生物の例としては以下のようなもの
がある。 エシェリヒア・コリ26:ジャーナル・オブ・バイオロ
ジカル・ケミストリー(J. Biol. Chem.), 235, 1649(1
960) エシェリヒア・コリW:バイオケミストリー(Biochemi
stry),, 226(1970) エシェリヒア・コリ ATCC11246,ATCC1
3676,ATCC21186 ラクトバチルス・ブレビス ATCC8287 なお、より活性の強い微生物を用いることにより、より
効率よくD−グルタミン酸を製造することができる。た
とえばエシェリヒア・コリATCC11246はラクト
バチルス・ブレビスATCC8287と比べ、湿菌体当
たり20倍以上のグルタミン酸脱炭酸酵素活性を有す
る。
The microorganism having glutamate decarboxylase activity may be any microorganism having the activity. Examples of such microorganisms include the following. Escherichia coli 26: Journal of Biological Chemistry (J. Biol. Chem.), 235 , 1649 (1
960) Escherichia coli W: Biochemistry (Biochemi
stry), 9 , 226 (1970) Escherichia coli ATCC11246, ATCC1
3676, ATCC21186 Lactobacillus brevis ATCC8287 It is possible to more efficiently produce D-glutamic acid by using a more active microorganism. For example, Escherichia coli ATCC11246 has 20 times or more glutamate decarboxylase activity per wet cell as compared with Lactobacillus brevis ATCC8287.

【0024】エシェリヒア属に属し、グルタミン酸ラセ
マーゼ活性を有する微生物もしくはL−グルタミン酸脱
炭酸酵素活性を有する微生物を培養する培地としては、
炭素源、窒素源、無機塩類、ビタミン類を含有している
ものが使用できる。炭素源としては、グルコース、フラ
クトース、シュクロース、ラクトースなどの各種の炭水
化物およびこれらを含有する糖蜜、デンプン加水分解物
などが用いられる。
As a medium for culturing a microorganism belonging to the genus Escherichia and having a glutamate racemase activity or a microorganism having an L-glutamate decarboxylase activity,
Those containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts and vitamins can be used. As the carbon source, various kinds of carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose, lactose, molasses containing these and starch hydrolysates are used.

【0025】窒素源としては、アンモニア、塩化アンモ
ニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸
アンモニウムなどの各種無機酸や有機酸のアンモニウム
塩、アミン類、その他含窒素化合物、ならびにペプト
ン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カ
ゼイン加水分解物、大豆粕加水分解物、各種発酵菌体お
よびその消化物などが用いられる。無機物としては、リ
ン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネ
シウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一
鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウムなどが用い
られる。
As the nitrogen source, ammonium salts of various inorganic acids and organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, ammonium phosphate, amines and other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, yeast extract, Corn steep liquor, casein hydrolyzate, soybean meal hydrolyzate, various fermented cells and digested products thereof are used. As the inorganic material, potassium dihydrogenphosphate, dipotassium hydrogenphosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium carbonate and the like are used.

【0026】培養温度は、20〜42℃、好適には30
〜38℃である。培養中pHは5.0〜9.0 、好適には6.0
〜7.5 に保持する。pHの調整は、無機あるいは有機
の酸、アルカリ溶液、炭酸カルシウム、アンモニアなど
を用いて行う。培養時間は、通常5〜72時間である。
このようにして培養して得られる各々の微生物菌体中
に、L−グルタミン酸をDL−グルタミン酸にするグル
タミン酸ラセマーゼ、もしくはL−グルタミン酸を分解
してγ−アミノ酪酸にするL−グルタミン酸脱炭酸酵素
が生成蓄積される。以下に本発明の実施例を示す。
The culture temperature is 20 to 42 ° C., preferably 30.
~ 38 ° C. PH during culture is 5.0 to 9.0, preferably 6.0.
Hold to ~ 7.5. The pH is adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, calcium carbonate, ammonia or the like. The culture time is usually 5 to 72 hours.
In each microbial cell obtained by culturing in this manner, glutamate racemase that converts L-glutamic acid into DL-glutamic acid, or L-glutamic acid decarboxylase that decomposes L-glutamic acid into γ-aminobutyric acid, Generated and accumulated. Examples of the present invention will be shown below.

【0027】[0027]

【実施例】【Example】

実施例1.ラクトバチルス・ブレビス ATCC 8287を酵母
エキス−ペプトン寒天平板培地(酵母エキス 5.5g/
l、ペプトン 12.5g/l、グルコース 11.0g/l、KH2
PO40.25g/l、K2HPO4 0.25g/l、酢酸ナトリウム
10g/l、MgSO4・7H2O 0.1g/l、MnSO4・4〜6H2O 5mg/
l、FeSO4・7H2O 5mg/l、寒天20g/l、pH6.8)に塗布
し、37℃、2日間培養した。
Example 1. Lactobacillus brevis ATCC 8287 with yeast extract-peptone agar plate (yeast extract 5.5 g /
l, peptone 12.5 g / l, glucose 11.0 g / l, KH 2
PO 4 0.25g / l, K 2 HPO 4 0.25g / l, sodium acetate
10g / l, MgSO 4 · 7H 2 O 0.1g / l, MnSO 4 · 4~6H 2 O 5mg /
1, FeSO 4 .7H 2 O 5 mg / l, agar 20 g / l, pH 6.8), and cultured at 37 ° C. for 2 days.

【0028】培養菌1白金耳を、1リットルの醗酵培地
(グルコース 20g/l、コーンスチープリカー 30g/
l、酢酸ナトリウム 20g/l、KH2PO4 1g/l、K2HPO4
g/l、MgSO4・7H2O 1g/l、MnSO4・4〜6H2O 1mg/l、FeSO4
・7H2O 10mg/l、微量金属液1ml およびビタミン混合
液1ml からなる液をpH7.0に調整後、120℃、20
分間殺菌したもの)に植菌し、37℃で24時間静置培
養した。なお、微量金属液とは、(NH4)6Mo7O24・4H2O 3
7mg/l、FeSO4・7H2O 990mg/l、ZnSO4・7H2O880mg/
l、CuSO4・5H2O 393mg/l、MnCl2・4H2O 72mg/l、お
よびNa2B4O7・10H2O 88mg/lの組成からなる液のことを
いい、ビタミン混合液とは、リボフラビン 2g/l、チア
ミン−HCl 1g/l、p−アミノ安息香酸 1g/l、ニコチ
ン酸 1g/l、パントテン酸カルシウム 1g/l、ピリドキ
シン 1g/l、ビオチン 10mg/lおよび葉酸 1mg/lの組
成からなる液のことをいう。
1 platinum loop of the culture bacterium was added to 1 liter of fermentation medium (glucose 20 g / l, corn steep liquor 30 g /
l, sodium acetate 20g / l, KH 2 PO 4 1g / l, K 2 HPO 4 3
g / l, MgSO 4 · 7H 2 O 1g / l, MnSO 4 · 4~6H 2 O 1mg / l, FeSO 4
・ 7H 2 O 10mg / l, 1ml of trace amount metal solution and 1ml of vitamin mixture solution adjusted to pH 7.0, 120 ℃, 20
The cells were sterilized for 1 minute) and statically cultured at 37 ° C. for 24 hours. The trace metal liquid is (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24・ 4H 2 O 3
7mg / l, FeSO 4 · 7H 2 O 990mg / l, ZnSO 4 · 7H 2 O880mg /
l, CuSO 4 · 5H 2 O 393mg / l, MnCl 2 · 4H 2 O 72mg / l, and Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O 88mg / l composition, and a vitamin mixture Is riboflavin 2 g / l, thiamine-HCl 1 g / l, p-aminobenzoic acid 1 g / l, nicotinic acid 1 g / l, calcium pantothenate 1 g / l, pyridoxine 1 g / l, biotin 10 mg / l and folic acid 1 mg / l. A liquid having the composition

【0029】得られた培養液を4℃、5,000rpm、1
0分間遠心分離し、集菌後、菌体をTE緩衝液〔10mM
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(以下トリス
と略す)、1mM EDTA-Na2 、(pH7.5)〕にて洗浄集
菌し、菌体から、斉藤−三浦の方法〔バイオキミカ・エ
・バイオフィジカ・アクタ(Biochim.Biophys.Acta),7
2,619 (1963)〕に従って、高分子染色体DNAを単離
した。この染色体DNAを制限酵素HindIIIで消化
した。即ち、染色体DNA2μgを含む制限酵素Hin
dIII用反応液〔トリス 50mM、MgCl2 10mM、NaCl
50mM、(pH7.5)〕90μlに、2単位のHindII
I(宝酒造社製)を添加し、37℃で60分間反応さ
せ、65℃、10分間の加温で反応を停止させた。
The obtained culture solution was put at 4 ° C., 5,000 rpm, 1
After centrifuging for 0 minutes and collecting the cells, the bacterial cells were collected in TE buffer [10 mM
Tris (hydroxymethyl) aminomethane (hereinafter abbreviated as Tris), 1 mM EDTA-Na 2 , (pH 7.5)] was used to wash and collect the cells, and from the cells, the method of Saito-Miura [Bio-Kimika. Actor (Biochim.Biophys.Acta), 7
2 , 619 (1963)], high molecular chromosomal DNA was isolated. This chromosomal DNA was digested with the restriction enzyme HindIII. That is, the restriction enzyme Hin containing 2 μg of chromosomal DNA
Reaction solution for dIII [Tris 50 mM, MgCl 2 10 mM, NaCl
50 mM, (pH 7.5)] 90 μl of 2 units of HindII
I (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) was added, the mixture was reacted at 37 ° C. for 60 minutes, and the reaction was stopped by heating at 65 ° C. for 10 minutes.

【0030】一方、クローニングのベクターとしては、
pBR322(宝酒造社製)〔ジーン(Gene),2 ,95
(1975)〕を用いた。このpBR322 1μgを含むH
indIII用反応液90μlに、2単位のHindIIIを
添加し、37℃、60分間反応後、65℃で10分間加
温して反応を停止させた。上記で得られた両反応液を混
合し、10倍濃度のT4DNAリガーゼ用緩衝液〔トリ
ス 660mM、MgCl2 66mM、ジチオスレイトール 10
0mM、(pH7.6)〕20μl、100mM ATP2μl、
T4DNAリガーゼ(宝酒造社製)350単位を加え、
12℃で16時間連結反応させた。この反応液を、エシ
ェリヒア・コリH−TM93の形質転換に供した。
On the other hand, as a cloning vector,
pBR322 (manufactured by Takara Shuzo) [Gene , 2 , 95
(1975)] was used. H containing 1 μg of this pBR322
2 units of HindIII was added to 90 μl of the reaction solution for indIII, reacted at 37 ° C. for 60 minutes, and then heated at 65 ° C. for 10 minutes to stop the reaction. The two reaction solutions obtained above were mixed, and a 10-fold concentrated T4 DNA ligase buffer [Tris 660 mM, MgCl 2 66 mM, dithiothreitol 10
0 mM, (pH 7.6)] 20 μl, 100 mM ATP 2 μl,
Add 350 units of T4 DNA ligase (Takara Shuzo),
The ligation reaction was performed at 12 ° C. for 16 hours. This reaction solution was used for transformation of Escherichia coli H-TM93.

【0031】形質転換は、モレキュラー・クローニング
〔Molecular Cloning,T. Maniatiset al. コールド・
スプリング・ハーバー・ラボラトリー(1982)〕記載の
方法に従って行った。即ち、L培地(バクトトリプトン
10g、酵母エキス 5g、グルコース 1gおよび塩
化ナトリウム 5gを水1リットルに含み、pH7.2に調
整した培地)100mlにH−TM93を1白金耳植菌
し、OD660が0.2になるまで37℃で培養した。培
養液を氷中で10分間冷やした後、遠心して菌体を得
た。冷却した50mM塩化カルシウム−20mMトリス(pH
8.0)25mlに菌体を再懸濁し氷水中に15分間お
き、再遠心した。さらに、菌体を2mlの50mM塩化カル
シウム−20mMトリス(pH8.0)に懸濁し氷中で18
時間置いた。得られた菌液150μlに上記リガーゼ反
応混合液50μlを添加混合し、氷中で10分間置いて
から42℃で2分間加温した。次いでL培地2mlを添加
し、37℃で2時間培養した。
Transformation was carried out by molecular cloning [Molecular Cloning, T. Maniatis et al. Cold.
Spring Harbor Laboratory (1982)]. That is, 1 platinum loop of H-TM93 was inoculated into 100 ml of L medium (10 g of bactotryptone, 5 g of yeast extract, 1 g of glucose and 5 g of sodium chloride in 1 liter of water and adjusted to pH 7.2), and OD 66 was inoculated. Incubation was carried out at 37 ° C. until 0 reached 0.2. The culture solution was cooled in ice for 10 minutes and then centrifuged to obtain bacterial cells. Chilled 50 mM calcium chloride-20 mM Tris (pH
The cells were resuspended in 25 ml of 8.0), placed in ice water for 15 minutes, and re-centrifuged. Further, the cells were suspended in 2 ml of 50 mM calcium chloride-20 mM Tris (pH 8.0), and suspended in ice for 18 minutes.
I left it for a while. To 150 μl of the obtained bacterial solution, 50 μl of the above ligase reaction mixture was added and mixed, and the mixture was placed in ice for 10 minutes and then heated at 42 ° C. for 2 minutes. Then, 2 ml of L medium was added and the cells were cultured at 37 ° C. for 2 hours.

【0032】この菌液を遠心し、得られた菌体を生理食
塩水で2回洗浄後、アンピシリン100μg/ml、D−グ
ルタミン酸 250μg/mlを含むM9寒天培地〔Na2HPO4
6g,KH2PO4 3g,NaCl 0.5g,NH4Cl 1g,MgSO4
・7H2O 0.5g,グルコース 2g,塩化カルシウム 0.
01g,サイアミン塩酸塩 0.1mgを水1リットルに含
みpH7.2に調整した培地(M9培地)1リットルに寒
天20gを加えた培地〕に塗布し、30℃で5日間培養
した。D−グルタミン酸を含有したM9寒天培地上で生
育したコロニーを釣菌しL培地で培養後集菌してそのグ
ルタミン酸ラセマーゼ活性を調べたところ、該菌株はラ
クトバチルス・ブレビス ATCC 8287の100倍以上のグ
ルタミン酸ラセマーゼ活性を有していることが判明し
た。結果を第1表に示す。
This bacterial solution was centrifuged, the resulting bacterial cells were washed twice with physiological saline, and then M9 agar medium containing 100 μg / ml of ampicillin and 250 μg / ml of D-glutamic acid [Na 2 HPO 4
6 g, KH 2 PO 4 3 g, NaCl 0.5 g, NH 4 Cl 1 g, MgSO 4
7H 2 O 0.5 g, glucose 2 g, calcium chloride 0.
01 g and 0.1 mg of thiamine hydrochloride in 1 liter of water and adjusted to pH 7.2 (1 liter of a medium (M9 medium) to which 20 g of agar was added) were applied and cultured at 30 ° C. for 5 days. When colonies grown on M9 agar medium containing D-glutamic acid were picked up, cultured in L medium and then collected, the glutamate racemase activity was examined, and the strain was 100 times or more that of Lactobacillus brevis ATCC 8287. It was found to have glutamate racemase activity. The results are shown in Table 1.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】この形質転換株からプラスミドDNAを単
離し、制限酵素消化とアガロースゲル電気泳動で解析し
たところ、得られたプラスミドは、7.1キロベース(k
b)の大きさであり、pBR322のHindIII切断点
に、ラクトバチルス・ブレビス ATCC 8287の染色体DN
A由来の約2.7kbのHindIII断片を有していた。こ
のプラスミドをpGAR1と命名した。同様にして、他
の形質転換株を調べたところ、pGAR1に挿入されて
いる約2.7kbのHindIII断片がpGAR1とは逆向
きであるプラスミドが存在することが判明した。このプ
ラスミドをpGAR2と命名した。プラスミドpGAR
1およびpGAR2の制限酵素地図を図1および図2に
示す。
Plasmid DNA was isolated from this transformant and analyzed by restriction enzyme digestion and agarose gel electrophoresis. As a result, the obtained plasmid was 7.1 kilobase (k).
b), at the HindIII breakpoint of pBR322, at the DN of Lactobacillus brevis ATCC 8287
It had a HindIII fragment of about 2.7 kb from A. This plasmid was named pGAR1. Similarly, when other transformants were examined, it was found that there was a plasmid in which the HindIII fragment of about 2.7 kb inserted in pGAR1 was in the opposite direction to pGAR1. This plasmid was named pGAR2. Plasmid pGAR
The restriction enzyme maps of 1 and pGAR2 are shown in FIGS. 1 and 2.

【0035】プラスミドpGAR1をエシェリヒア・コ
リH−TM93に導入した組換え株をH−TMGR1、
プラスミドpGAR2をエシェリヒア・コリH−TM9
3に導入した組換え株をH−TMGR2と各々命名し
た。プラスミドpGAR1を保有する組換え株H−TM
GR1を1白金耳、100μg/mlのアンピシリンを含む
300mlのL培地に植菌し、30℃、18時間振盪培養
した。培養後集菌し、1リットル三角フラスコ中のL−
グルタミン酸 100g/l、トルエン 2%(v/v)を含む
水溶液(水酸化ナトリウムによりpH8.5に調整したも
の)500mlに、H−TMGR1を湿菌体として3g/l
となるように加え、30℃、5時間緩やかに振盪した。
その結果、水性媒体中にはD−グルタミン酸49.7g/l
が生成し、残存するL−グルタミン酸は49.8g/lであ
った。
The recombinant strain prepared by introducing the plasmid pGAR1 into Escherichia coli H-TM93 was transformed into H-TMGR1 and
The plasmid pGAR2 was transformed into Escherichia coli H-TM9.
The recombinant strains introduced in 3 were each named H-TMGR2. Recombinant strain H-TM carrying plasmid pGAR1
GR1 was inoculated into 300 ml of L medium containing 1 platinum loop and 100 μg / ml of ampicillin, and cultured with shaking at 30 ° C. for 18 hours. After culturing, the cells were collected and L-in a 1-liter Erlenmeyer flask.
To 500 ml of an aqueous solution containing 100 g / l of glutamic acid and 2% (v / v) of toluene (adjusted to pH 8.5 with sodium hydroxide), 3 g / l of H-TMGR1 as wet bacterial cells
And gently shaken at 30 ° C. for 5 hours.
As a result, D-glutamic acid was 49.7 g / l in the aqueous medium.
Was produced and the amount of remaining L-glutamic acid was 49.8 g / l.

【0036】得られたDL−グルタミン酸を含む水性媒
体のpHを6N塩酸にて4.2とし、1リットル三角フラ
スコ中の水性媒体500mlに、L−グルタミン酸脱炭酸
酵素活性を有するエシェリヒア・コリ ATCC 11246 の培
養菌体を湿菌体として、5g/lになるように加え、30
℃、10時間、緩やかに振盪した。エシェリヒア・コリ
ATCC 11246 の培養は、アンピシリンを含まないL培地
を用いたほかは、H−TMGR1の培養方法に準じて行
った。その結果、水性媒体中のL−グルタミン酸が定量
的にγ−アミノ酪酸に転換し、水性媒体中にはD−グル
タミン酸48.1g/lが残存した。またL−グルタミン酸
は検出されなかった。
The pH of the obtained aqueous medium containing DL-glutamic acid was adjusted to 4.2 with 6N hydrochloric acid, and 500 ml of the aqueous medium in a 1-liter Erlenmeyer flask was charged with Escherichia coli ATCC 11246 having L-glutamic acid decarboxylase activity. Add the cultured cells of No. 3 as wet cells to a concentration of 5 g / l, and add 30
The mixture was gently shaken at 10 ° C for 10 hours. Escherichia coli
Culturing of ATCC 11246 was performed according to the culturing method of H-TMGR1 except that L medium not containing ampicillin was used. As a result, L-glutamic acid in the aqueous medium was quantitatively converted to γ-aminobutyric acid, and 48.1 g / l of D-glutamic acid remained in the aqueous medium. In addition, L-glutamic acid was not detected.

【0037】得られた水性媒体100mlをとり、菌体を
遠心除去したのち、上清液のpHを6N塩酸にて3.2に
調整後濃縮し、D−グルタミン酸の結晶4.2gを得た。
得られたD−グルタミン酸の比旋光度は、〔α〕20 D
−31.8°(c=10,2N HCl) であった。
After taking 100 ml of the obtained aqueous medium and removing the bacterial cells by centrifugation, the pH of the supernatant was adjusted to 3.2 with 6N hydrochloric acid and then concentrated to obtain 4.2 g of D-glutamic acid crystals. .
The specific rotation of the obtained D-glutamic acid is [α] 20 D =
It was −31.8 ° (c = 10, 2N HCl).

【0038】実施例2.pGAR1およびpGAR2に
挿入されている約2.7kbのHindIII断片におけるグル
タミン酸ラセマーゼ遺伝子の位置を特定するために、こ
の挿入断片上に存在する制限酵素切断部位を利用して、
種々の小断片を調製した。これらの断片と、それぞれ粘
着末端を生じるように制限酵素処理をしたプラスミド・
ベクターpUC18あるいはpUC19とを連結し、エ
シェリヒア・コリTM93に導入し、組換え体のグルタ
ミン酸ラセマーゼ活性を測定した。
Example 2. To locate the glutamate racemase gene in the approximately 2.7 kb HindIII fragment inserted into pGAR1 and pGAR2, the restriction enzyme cleavage site present on this insert was used to
Various small pieces were prepared. These fragments and plasmids treated with restriction enzymes to generate sticky ends
The vector pUC18 or pUC19 was ligated and introduced into Escherichia coli TM93, and the glutamate racemase activity of the recombinant was measured.

【0039】これらの組換え体の中で、HindIII〜
EcoRI断片の約1.4kbを有する組換え体に、pGA
R1あるいはpGAR2を有する組換え体H−TMGR
1あるいはH−TMGR2と同等のグルタミン酸ラセマ
ーゼ活性を認めたことから、グルタミン酸ラセマーゼ遺
伝子がHindIII〜EcoRI断片上にあることが証
明された。このHindIII〜EcoRI断片の約1.4kb
について、ダイデオキシ法により、塩基配列を決定した
結果、150b以上のオープン・リーディング・フレームと
しては唯一、配列番号1に示す配列が存在した。このオ
ープン・リーディング・フレームは、HindIII〜E
coRIの約1.4kb断片上にHindIIIからEcoRI
方向に存在する。
Among these recombinants, HindIII-
PGA was added to the recombinant having about 1.4 kb of EcoRI fragment.
Recombinant H-TMGR having R1 or pGAR2
Since the glutamate racemase activity equivalent to that of 1 or H-TMGR2 was observed, it was proved that the glutamate racemase gene was located on the HindIII to EcoRI fragment. Approximately 1.4 kb of this HindIII-EcoRI fragment
As a result of determining the nucleotide sequence by the dideoxy method, the sequence shown in SEQ ID NO: 1 was the only open reading frame of 150b or more. This open reading frame is HindIII ~ E
HindIII to EcoRI on the approximately 1.4 kb fragment of coRI
Exists in the direction.

【0040】また、このHindIII〜EcoRIの約
1.4kb断片からHindIII〜PstIの約0.7kb部分
(配列番号1のオープン・リーディング・フレーム上23
2bより上流部分)を欠失した組換え体は、グルタミン酸
ラセマーゼ活性を全く示さなかったことから、配列番号
1に示すオープン・リーディング・フレームがグルタミ
ン酸ラセマーゼ構造遺伝子であることが証明された。
Further, about HindIII to EcoRI
Approximately 0.7 kb of HindIII to PstI from the 1.4 kb fragment (23 in the open reading frame of SEQ ID NO: 1)
The recombinant lacking the (2b upstream portion) did not show glutamate racemase activity at all, and thus it was proved that the open reading frame shown in SEQ ID NO: 1 was the glutamate racemase structural gene.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明により、工業的に安価で大量に生
産されているL−グルタミン酸から、医薬・農薬などの
合成原料として重要なD−グルタミン酸を効率よく生産
できる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, D-glutamic acid, which is important as a synthetic raw material for pharmaceuticals and agricultural chemicals, can be efficiently produced from L-glutamic acid which is industrially inexpensive and produced in large quantities.

【0042】[0042]

【配列表】配列番号:1 配列の長さ:831 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:Genomic DNA 起源 生物名:Lactobacillus brevis 株名:ATCC 8287 配列 ATG CAA AAT GAT CCG ATT GGT CTA ATG GAT TCA GGG GTC GGT GGT TTG 48 Met Gln Asn Asp Pro Ile Gly Leu Met Asp Ser Gly Val Gly Gly Leu 1 5 10 15 ACC GTC TTA AAG GAA GTT CAA CGG TTG TTG CCC ACT GAA AAT ACA GTA 96 Thr Val Leu Lys Glu Val Gln Arg Leu Leu Pro Thr Glu Asn Thr Val 20 25 30 TTT CTG GGC GAT CAG GCG CGT TTG CCA TAT GGA CCG CGC TCG GTG GCT 144 Phe Leu Gly Asp Gln Ala Arg Leu Pro Tyr Gly Pro Arg Ser Val Ala 35 40 45 GAG GTC ACA ATG TTT ACC AAA CAA ATT GCG CAA TTT TTA CGC CAA CAA 192 Glu Val Thr Met Phe Thr Lys Gln Ile Ala Gln Phe Leu Arg Gln Gln 50 55 60 GCA AGA ATC AAA GCG TTA GTG ATT GCG TGT AAC ACG GCA ACT GCA GCG 240 Ala Arg Ile Lys Ala Leu Val Ile Ala Cys Asn Thr Ala Thr Ala Ala 65 70 75 80 GCT CTA ACA ACG ATG CAG CAA ACA TTG CCC ATT CCG GTA ATC GGC GTT 288 Ala Leu Thr Thr Met Gln Gln Thr Leu Pro Ile Pro Val Ile Gly Val 85 90 95 ATT GCA CCG GGT GCG CAG GCC GCG GTG CAG ACA ACC CGT AAT CAC CGA 336 Ile Ala Pro Gly Ala Gln Ala Ala Val Gln Thr Thr Arg Asn His Arg 100 105 110 ATT GGG GTG ATT GCA ACG GCC GGA ACG GTT AAG AGT GAC CAG TAT CGG 384 Ile Gly Val Ile Ala Thr Ala Gly Thr Val Lys Ser Asp Gln Tyr Arg 115 120 125 CGA GAT ATT TTA GCA GCA GCA CCT AAT AGT CAA ATT TTT AGT GTG GCT 432 Arg Asp Ile Leu Ala Ala Ala Pro Asn Ser Gln Ile Phe Ser Val Ala 130 135 140 TGT CCG GAA ATG GTG ACG CTG GCA GAG CAA AAT GAC TTA ACG ACC ACG 480 Cys Pro Glu Met Val Thr Leu Ala Glu Gln Asn Asp Leu Thr Thr Thr 145 150 155 160 CAT GCC CAG TCC GTA GTA GCG GCA AAC TTG GCG TCA CTT ATG GAT AAG 528 Ser Gln Val Thr Leu Val Asp Pro Gly Leu Ala Thr Ala Glu Gln Thr 165 170 175 AAA ATT GAT ACG TTG GTG ATG GGC TGT ACG CAT TTT CCA TTA TTG CGA 576 Val Ala Ile Leu His Ala Gln Ser Val Val Ala Ala Asn Leu Ala Ser 180 185 190 AGC GCT ATT CAG CAC GCT GTG GGT TCA CAG GTG ACC TTG GTG GAT CCC 624 Leu Met Asp Lys Lys Ile Asp Thr Leu Val Met Gly Cys Thr His Phe 195 200 205 GGC TTA GCA ACT GCG GAA CAA ACA GTG GCT ATC CTA AAG ACG CGG GGG 672 Pro Leu Leu Arg Ser Ala Ile Gln His Ala Val Gly Lys Thr Arg Gly 210 215 220 TTA CTC AAT TCT GCC ACG ACA CGT GGG ACG GCT CAA TTC TTT ACC ACG 720 Leu Leu Asn Ser Ala Thr Thr Arg Gly Thr Ala Gln Phe Phe Thr Thr 225 230 235 240 GGT GAG ACA GAC CAG TTT GAT ACG TTG GCT AGT CAG TGG TTG GAT CAG 768 Gly Glu Thr Asp Gln Phe Asp Thr Leu Ala Ser Gln Trp Leu Asp Gln 245 250 255 CAA CCA ACG CCA GCG AAG CAC GTG GCG ATT GCG CAG CTG ACA ACT CCG 816 Gln Pro Thr Pro Ala Lys His Val Ala Ile Ala Gln Leu Thr Thr Pro 260 265 270 ATG GAG GTT AAC TAA 831 Met Glu Val Asn 275 [Sequence listing] SEQ ID NO: 1 Sequence length: 831 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Double strand Topology: Linear Sequence type: Genomic DNA Origin organism name: Lactobacillus brevis Strain name: ATCC 8287 Sequence ATG CAA AAT GAT CCG ATT GGT CTA ATG GAT TCA GGG GTC GGT GGT TTG 48 Met Gln Asn Asp Pro Ile Gly Leu Met Asp Ser Gly Val Gly Gly Leu 1 5 10 15 ACC GTC TTA AAG GAA GTT CAA CGG TTG TTG CCC ACT GAA AAT ACA GTA 96 Thr Val Leu Lys Glu Val Gln Arg Leu Leu Pro Thr Glu Asn Thr Val 20 25 30 TTT CTG GGC GAT CAG GCG CGT TTG CCA TAT GGA CCG CGC TCG GTG GCT 144 Phe Leu Gly Asp Gln Ala Arg Leu Pro Tyr Gly Pro Arg Ser Val Ala 35 40 45 GAG GTC ACA ATG TTT ACC AAA CAA ATT GCG CAA TTT TTA CGC CAA CAA 192 Glu Val Thr Met Phe Thr Lys Gln Ile Ala Gln Phe Leu Arg Gln Gln 50 55 60 GCA AGA ATC AAA GCG TTA GTG ATT GCG TGT AAC ACG GCA ACT GCA GCG 240 Ala Arg Ile Lys Ala Leu Val Ile Ala Cys Asn Thr Ala Thr Ala Ala 65 70 75 80 GCT CTA ACA ACG ATG CAG CAA ACA TTG CCC ATT CCG GTA ATC GGC GTT 288 Ala Leu Thr Thr Met Gln Gln Thr Leu Pro Ile Pro Val Ile Gly Val 85 90 95 ATT GCA CCG GGT GCG CAG GCC GCG GTG CAG ACA ACC CGT AAT CAC CGA 336 Ile Ala Pro Gly Ala Gln Ala Ala Val Gln Thr Thr Arg Asn His Arg 100 105 110 ATT GGG GTG ATT GCA ACG GCC GGA ACG GTT AAG AGT GAC CAG TAT CGG 384 Ile Gly Val Ile Ala Thr Ala Gly Thr Val Lys Ser Asp Gln Tyr Arg 115 120 125 CGA GAT ATT TTA GCA GCA GCA CCT AAT AGT CAA ATT TTT AGT GTG GCT 432 Arg Asp Ile Leu Ala Ala Ala Pro Asn Ser Gln Ile Phe Ser Val Ala 130 135 140 TGT CCG GAA ATG GTG ACG CTG GCA GAG CAA AAT GAC TTA ACG ACC ACG 480 Cys Pro Glu Met Val Thr Leu Ala Glu Gln Asn Asp Leu Thr Thr Thr 145 150 155 160 CAT GCC CAG TCC GTA GTA GCG GCA AAC TTG GCG TCA CTT ATG GAT AAG 528 Ser Gln Val Thr Leu Val Asp Pro Gly Leu Ala Thr Ala Glu Gln Thr 165 170 175 AAA ATT GAT ACG TTG GTG ATG GGC TGT ACG CAT TTT CCA TTA TTG CGA 576 Val Ala Ile Leu His Ala Gln Ser Val Val Ala Ala Asn Leu Ala Ser 180 185 190 AGC GCT ATT CAG CAC GCT GTG GGT TCA CAG GTG ACC TTG GTG GAT CC C 624 Leu Met Asp Lys Lys Ile Asp Thr Leu Val Met Gly Cys Thr His Phe 195 200 205 GGC TTA GCA ACT GCG GAA CAA ACA GTG GCT ATC CTA AAG ACG CGG GGG 672 Pro Leu Leu Arg Ser Ala Ile Gln His Ala Val Gly Lys Thr Arg Gly 210 215 220 TTA CTC AAT TCT GCC ACG ACA CGT GGG ACG GCT CAA TTC TTT ACC ACG 720 Leu Leu Asn Ser Ala Thr Thr Arg Gly Thr Ala Gln Phe Phe Thr Thr 225 230 235 240 GGT GAG ACA GAC CAG TTT GAT ACG TTG GCT AGT CAG TGG TTG GAT CAG 768 Gly Glu Thr Asp Gln Phe Asp Thr Leu Ala Ser Gln Trp Leu Asp Gln 245 250 255 CAA CCA ACG CCA GCG AAG CAC GTG GCG ATT GCG CAG CTG ACA ACT CCG 816 Gln Pro Thr Pro Ala Lys His Val Ala Ile Ala Gln Leu Thr Thr Pro 260 265 270 ATG GAG GTT AAC TAA 831 Met Glu Val Asn 275

【0043】[0043]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、ラクトバチルス・ブレビス ATCC 8287
由来のグルタミン酸ラセマーゼをコードする遺伝子を含
むプラスミドpGAR1の制限酵素地図を示す。
FIG. 1 shows Lactobacillus brevis ATCC 8287.
1 shows a restriction enzyme map of a plasmid pGAR1 containing a gene encoding a derived glutamate racemase.

【図2】図2は、ラクトバチルス・ブレビス ATCC 8287
由来のグルタミン酸ラセマーゼをコードする遺伝子を含
むプラスミドpGAR2の制限酵素地図を示す。
FIG. 2 shows Lactobacillus brevis ATCC 8287.
1 shows a restriction enzyme map of a plasmid pGAR2 containing a gene encoding a derived glutamate racemase.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12P 41/00 A 8931−4B // C12N 1/20 7236−4B (C12N 1/21 C12R 1:19) (C12N 15/61 C12R 1:24) (C12P 41/00 C12R 1:19) (C12N 1/20 C12R 1:19) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location C12P 41/00 A 8931-4B // C12N 1/20 7236-4B (C12N 1/21 C12R 1: 19) (C12N 15/61 C12R 1:24) (C12P 41/00 C12R 1:19) (C12N 1/20 C12R 1:19)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エシェリヒア属に属し、グルタミン酸ラ
セマーゼ活性を有する微生物の菌体、培養液またはそれ
らの処理物を水性媒体中でL−グルタミン酸と接触させ
てDL−グルタミン酸を生成させ、ついで該水性媒体中
に生成したDL−グルタミン酸とL−グルタミン酸脱炭
酸酵素活性を有する微生物の菌体、培養液またはそれら
の処理物とを接触させて、該水性媒体中のL−グルタミ
ン酸を分解し、該水性媒体から残存するD−グルタミン
酸を採取することを特徴とするD−グルタミン酸の製造
法。
1. A microbial cell belonging to the genus Escherichia and having a glutamate racemase activity, a culture solution or a treated product thereof is contacted with L-glutamic acid in an aqueous medium to produce DL-glutamic acid, and then the aqueous medium. The DL-glutamic acid produced therein is contacted with a microbial cell having a L-glutamic acid decarboxylase activity, a culture solution or a treated product thereof to decompose L-glutamic acid in the aqueous medium, and the aqueous medium A method for producing D-glutamic acid, which comprises collecting residual D-glutamic acid from
【請求項2】 L−グルタミン酸からD−グルタミン酸
を生成させる際、水性媒体をpH7.5 〜9.5 に保持して
L−グルタミン酸をDL−グルタミン酸にラセミ化し、
つづいてpH3.5 〜5.5 に保持してL−グルタミン酸を
分解することからなる請求項1記載の方法。
2. When producing D-glutamic acid from L-glutamic acid, the aqueous medium is kept at pH 7.5 to 9.5 to racemize L-glutamic acid into DL-glutamic acid,
The method according to claim 1, which comprises subsequently decomposing L-glutamic acid while maintaining the pH at 3.5 to 5.5.
【請求項3】 配列番号1に示されるグルタミン酸ラセ
マーゼのポリペプチドをコードするDNA。
3. A DNA encoding the glutamate racemase polypeptide shown in SEQ ID NO: 1.
【請求項4】 ラクトバチルス属に属する微生物のグル
タミン酸ラセマーゼをコードするDNAを含有する組換
え体DNAを組み込んでなるエシェリヒア属に属する微
生物。
4. A microorganism belonging to the genus Escherichia into which a recombinant DNA containing a DNA encoding a glutamate racemase of a microorganism belonging to the genus Lactobacillus is incorporated.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006254795A (en) * 2005-03-17 2006-09-28 Shimane Univ Aspartic acid dehydrogenase, alanine dehydrogenase, method for producing l-aspartic acid and method for producing d-malic acid
CN109576200A (en) * 2019-01-10 2019-04-05 鲁东大学 A kind of recombinant bacterium producing glutamate racemase and its construction method and application
US10714860B2 (en) 2015-06-22 2020-07-14 Autonetworks Technologies, Ltd. Joint connector
JP2020120657A (en) * 2014-09-30 2020-08-13 アールエヌエー インコーポレイテッドRna Inc. Method of preparing microbial preparation in which aglycone accumulates in cells, and microbial preparation prepared thereby

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