JPS58129992A - アデノシン一リン酸をアデノシン三リン酸へ変換する方法 - Google Patents

アデノシン一リン酸をアデノシン三リン酸へ変換する方法

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JPS58129992A
JPS58129992A JP57010337A JP1033782A JPS58129992A JP S58129992 A JPS58129992 A JP S58129992A JP 57010337 A JP57010337 A JP 57010337A JP 1033782 A JP1033782 A JP 1033782A JP S58129992 A JPS58129992 A JP S58129992A
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atp
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今堀 和友
Kosuke Tomita
冨田 耕右
Kazuhiko Nagata
和彦 永田
Isao Tomioka
富岡 功
Hiroshi Nakajima
宏 中島
Tatsuo Iwasaki
岩崎 立夫
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアデノシン−リン酸(AMP)’にアデノシン
ニリン酸(ADP)へ変換する酵素およびADPをアデ
ノシン三リン&(ATP)へ変換する酵素を用いてAM
PtATPに変換する方法に関するものである。
生体内において、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まnている。
それらのうち特に重要な結合反応を行なうに当ってはA
TPがエネルギー源または補助因子として必簀である。
この際、ATPはエネルギー源または補助因子として働
いたのちAt)PまたはAMPに分解され消費されてし
まうことになる。一方。
最近、生体内の反応を工業的に工場内の反応器中で再現
しようとする試みが盛んに行なわれるようになってきて
いる。これは近代化学工業の見直しから生体丙反応の省
エネルギー性、無公害性などが注目されるようになった
もので6J)、%にファインケミカルの分野において必
須の技術になろうとしており、加水分解反応、異性化反
応などの技術分野においてはすでに実用化が成功してい
る。
しかし、結合反応においては上述のようにATPという
高価な物質をエネルギー源または補助因子として消費す
るために少なくとも鮭済的には成り立ちえないという問
題点が実用化を妨けている。
すなわち、ATPが消費さnた産物であるADP。
AMP 、特に最低のエネルギーレベルに消費さnつく
したAMP’1ATP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。
このような観点から、ATPの再生変換に関する研究が
種々行なわれている。たとえは、生体内では解糖糸の反
応などによりATPの生産が行なわれているので、とn
を利用した試みが知られている。すなわち、微生物一体
を用いて消費されたATPの再生補給を行なうというも
のなどがある。
しかし、これは副反応の併発、変換効率の8iなどの点
で実用のレベルには達していない。一方。
本発明のような最適生育温度が50”Cないし85°C
の微生物の産生する酵素ではないが、ATP変換酵素の
利用も試みらnている。たとえば、ホワイトサイズらは
アデノシンを酵素的に変換して得たAMPを通常のアデ
ニル酸キナーゼおよび酢酸キナーゼでATPに変換して
いる(ジャーナル・オブ′・アメリカン・ケミカル・ソ
サエティ、 100巻。
1号、304負、 1978年)。しかし、こnらの例
は本発明と一見似ているようでFiiるが9反応に長時
間を景し、変換効率もめまシ高くない上に、化学工業的
なレベルでの長期間の運転には利用できないものである
本発明者らは、41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
鋭意研究を重ねてきたが、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1*用す
ると、短時間、高収率で長期間安定してAMPをATP
に変換できることを見いだし本発明を完成するに至った
。以下1本発明につき、さらに評細に説明する。
本発明はAMPt−ADPに変換することと、ここで生
成したADPtATPに変換することから成る。AMP
をADPに変換する酵素としては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ATP
が使用逼れる。次いでADPをATPに変換する酵素と
しては酢酸牛ナーゼ、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本のが使
用できるが、リン酸供与体の価格、ATPへの変換活性
、#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4体としてはアセチルリン酸が使用さn
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
とアセチル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は蝋終変換物であるATPを循環使用
することができるの工、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はよいことになる。このよう
なシステム化により効率的な設計がはかれるのも。
これら両酵素の利点でらる。
以上のように二種類の変換酵素を使用することによりA
MP’1ATPに変換することが可能になるが、これだ
けでは実用的なものとはならない。
すなわち、これら酵素は最適生前′温縦が50″Cない
し85℃である微生物の産生する酵素であることが必費
である。このような微生物としては、バチルス・ステア
ロサーモフィルス、バチルス・プレビス、バチルス・コ
アギユランス、バチルス・サーモプロテオリティクス、
バチルス・アシドカルタリウスなどのバチルス属の微生
物、クロストリジワム属の斂生物、サーモアクテノマイ
セス属の微生物、アクロモバクタ−義の微生物、ストレ
フトマイセス属の微生物、ミクロポリスボラ属の微生物
、サーマス・アクアティクス、サーマス・サーモフィル
ス、サーマス−7ラグスなとのサーマス馬の微生物、サ
ーモミクロビウム属の微生物、カルブリア属の微生物な
どがめげられる。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。なお、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・ステアロサーモフィルス
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。
このように、最適生育温度が50℃ないし85℃の微生
物の産生する変換酵素を使用することによシ初めて本発
明の完成を見たわけであるが、こnら酵素の使用に当た
り換型反応器、カラム型反応器などを使用することがで
きる。換型反応器の場合はATPが低分子物質、#素が
高分子物質であるので本発明の酵素社その′tま使用す
ることができる。この際、生成ATPは膜の働きにより
反応器の外へ流出させることか可能でめシ、il*#i
膜の働きによシ反応器の中にとどめることが可能である
ので、AMPのATPへの変換を連続的に行なうことが
できる。カラム型反応儲の場合社使用酵素を適当な担体
、九とえばセルロース、デキス架橋ポリアクリルアミド
などのようなビニルポリアミノ*’*+はポリアミドの
誇導体、ガラス、ア7? ルミナ、ヒドロキシア―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、いわゆ
る固定化酵素としてカラムに充填して使用することがで
きる。この場合、カラム中に反応液を流すことによシ連
続的K AMP Th ATPに変換することができる
これらの方法は、いずれも9本発明の最適生育温度が5
0°Cないし85°Cの微生物の産生する酵素を使用す
ることにより可能もしくは容易になり九ものでおる。す
なわち、従来の酵素は、換型反応器の場合、非固定化状
態では酵素活性が極く短時間しか持続しないために連続
使用には耐えられないものであったし、カラム温反応器
の場合は一定化によって酵素の活性持続期間は長くなる
ものの本発明の醇′Xを固定化したものと比較すると極
めて低レベルのものでらり、また固定化時に失活しやす
いので固定化操作が面倒でるるといった難点もあったの
でおる。これらの問題点は本発明にいう酵素を使用する
ことによって一挙に解決できたのであり、こnは本発明
によって成しえた4I練すべき利点である。
本発明に使用する酵素は最適生育温度が50°Cないし
85℃の微生物の産生する酵素である。したがって、常
識的には常温付近では酵素活性が現出せず、使用上極め
て不利が予想さfたのであるが。
鴬くべきことに常温付近でも極めて短時間で効率よ<A
MPをA T Pに変換できることがわかった。
さらに驚くべきことに、とnら酵素を産生ずる微生物の
最適生育温度付近ではむしろAMPをATPに効率よ(
変換することが困難で・あり、*適生育温度の5°C以
下が限度であることが判明した。すなわち1本発明の実
施に当たって、AMPt−ATPへ変換する温度は常温
付近ないし酵′X産生微生物の最適生育温度の5℃以下
に設定するのが好ましい。
本発明の実施に当たってpi(とじては中性付近。
すなわち、6.5〜11.好ましくは6.5〜9.o、
さらに好ましくは7〜8の範囲が使用される。緩衝液と
してはこれらのpHに適し九通常のものを使用すること
ができる。たとえば、7付近ではりンゾ 酸塩、イミダ=杢−ル塩などt−iけることができる。
本発明を使用する仁とにより前記のような反応器を用い
てAMPt2)ATPへの変換を効率よく長期間安定し
て行なうことが可能になった。したがって、最初に述べ
たような生体内で行なわnている結合反応全生体外の化
学工業的な反応として行なう、いわゆるバイオリアクタ
ーの稼働が可能になる。たとえば、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はATPをエネルギー源として
必要とし、その際、使用される高価なATPはAMP 
vc消費分解さnるために、生体外でこの反応を行なう
場合、AMPt−ATPに変換再生する欠 ことが実用上不可轡なことでめった。本発明によnばこ
のような反応の実用化が可能になシ、その価値は工業上
側シ知れないものがある。
なお、上のように目的とする合成反応とATPの再生反
応とを組み合わせる場合、生成AMP ffi目的生成
物、リン酸供与体の反応生成物などから分離するシステ
ムも必要になる。これはクロマトグラフィなどの技術に
より可能となり、目的とする反応系、ATPの再生系、
AMPの分離系の三者を組み合わせたシステムとして完
成さnることになる。また、この際、ATP’を水溶性
高分子化しておけばAMP (ここでは水溶性高分子化
AMP)の分離系を省略あるいは簡単化することも可能
である。
本発明はこのようにATPの再生利用に極めて有利に適
用できるものであるが、観点をがえてAMPt原料とし
たATPの生産法としてとらえることもできる。すなわ
ち、ATPは医薬品としても重要な物質でTo!り、工
業的レベルで生産されている。しかし、現行法の発酵法
では副産物ができやすいとか生産性が悪いなどの問題が
ありATPの価格も高いものにならざるを兄なかった。
しかし9本発明によればこのような問題点を排除するこ
とが可能となるのである。本発明にはこのような目的も
包含されている。
以上詳細に述べたが9次に実施例によりさらに具体的に
説明する。
実施例1.比較例1 0.5rnMATP、0.5mMAMP、1.2mMア
セチルリン酸、0.04%アジ化ナトリウムおよび10
mM塩化マグネシウムを含む50mMイミダゾール−塩
酸緩衝液、 pH7,5、100mに、バチルス・ステ
アロサーモフィルスUK 788株(微工研菌寄第51
41号、最適生育温[60°C)から得られた酢酸キナ
ーゼおよびアデニル酸キナーゼのそれぞれ1000単位
および200単位を溶解し、200s/容の反応用ガラ
ス容器に入nた。この溶液を攪拌しながら、かつベリス
タティックポンプを用い分画分子量が10゜Oooでめ
るホロー7アイバー(アミコンhaHtPIOタイプ)
内に圧送し、ホローファイバー内を通過した溶液は反応
用ガラス容器にもどし、一部沖過さnた溶液は別の容器
にうけとるとともに。
濾過速度と同じ一流速で0.5mMATP、0.5mM
AMP、1.2mMアセチルリン酸、0.04%アジ化
ナトリウムおよび10mM塩化マグネシウムを含む50
 mMイミダゾール−塩酸緩衝液、pH7,5(基質溶
液)を反応用カラス容器に補充した(アミコン社製ホロ
ーファイバーシステムDCZ型わるいはCH4型を使用
した)。本実施例では1反応溶液をホローファイバーに
送液する流速を1時間に21iterで、かつ濾過速度
2よび基質溶液の補充速度を1時間に200−で、操作
温度は室温で7日間行った。
AMPよりATPへの変換率の測定は、 PNH2−1
0充填カラムを用いる高速液体クロマトグラフィーによ
シ定量分析した。(実施例1) 別にエシェリヒア・コリ(Escherichia c
oli 。
最適生育温度37°C)の酢酸キナーゼ(ベーリンガー
・マンハイム社製)ンよび非微生物起源の1り筋肉のア
デニル酸キナーゼ(ペーリンガー・マンハイム社製)を
用いて同様の実験を行った。(゛比較例1) その結果、実施例Iにおいてはわずか10分後にATP
変換率が98%に達し、かつ7日後におけるATP変換
率も98%を維持していた。一方、比較例1においては
10分後にATP変換率が72%に達し次が徐々に変換
率は低下し、5日後にはほぼATPf換率が0%になっ
た。
実施例2 活性化CH−セファロース4B(ファルマシア社製)5
ftガラスフイルター上で1mM塩酸10001で3回
洗浄と膨11m1を繰返したのち、50mMホウ酸緩衝
液、 pH8,3、100m?にけん濁し、バチルス・
ステアロサーモフィルスNCAl3O3株(最適生育温
ff160°C)よシ得られたill″駿キナーゼの上
記緩衝液の溶液1g#t、5000単位を加えて4(J
’Cでゆっくり振とうしながら30分間反応した。反応
混合液をガンスフイルターで濾過し、ついで得らnた同
定住酢酸キナーゼ複合体f0.5Mkmlを含む50 
mMトリス−塩酸緩衝液、pH8,0,各2001で3
ffl!I洗浄し、さらに25mMイミダゾール−塩酸
緩衝液。
pH7,5,各200 m/で3卸洗浄した。固定化さ
れた酢酸キナーゼの単位は2500単位であった。以上
の操作を酢酸キナーゼの代りにアデニル酸キナーゼの5
00単位を用いて同様に行ったところ、200単位のア
デニル酸キナーゼの固定された複合体が得られた。これ
ら両夜合体を内径23で長さが101のガラス製カラム
に充填し、 0.5mM ATP 、 0.5mMAM
P、1.2mMアセチルリン酸および10mM塩化マグ
ネシウムを含む50 mMイミダゾール−塩酸緩衝液、
 pH7,5、’t 200 m/時間の流速でカラム
上部より通液した。カラムおよびカラムへの供給溶液の
温度はいずれも37°Cに保って行った。下部より溶出
さnた反応液中のATP濃度を高速液体クロマトグラフ
ィーにより定量したところ、カラムへの通液15分後に
はすてにAMPは検出されず98.2%のATP2よび
1.8%のADPが検出さnた。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アデノシン−リン酸をアデノシンニリン酸へ変換
    するに際して、最適生育温度が50°Cないし85°C
    である微生物の産生ずるアデノシン−リンIllアデノ
    シンニーリン酸に変換する酵素およびアデノシンニリン
    酸をアデノシンニリン酸へ変換する酵素を組み合わせる
    こと全特徴とするアデノシン−リン酸のアデノシンニリ
    ン酸への変換方法。
  2. (2)アデノシン−リンw1ヲアデノシンニリン酸へ変
    換する酵素およびアデノシンニリン酸をアデノシンニリ
    ン酸へ変換する酵素が固定化用担体に結合、包括または
    吸着した固定化酵素である特許請求の範囲第1項記載の
    変換方法。
  3. (3)アデノシンニリン酸をアデノシンニリン酸へ変換
    する酵素がアデニル酸キナーセでろり、アデノシンニリ
    ン酸をアデノシンニリン酸へ変換する酵素が#−酸キナ
    ーゼである特許請求の範囲W11項記載の変換方法。
  4. (4)アデノシン−リン酸をアデノシンニリン酸へ変換
    する温度が、 %#素を産生ずる微生物の最適生育温度
    の5°C以下である特許請求の範囲第1項記載の変換方
    法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019510504A (ja) * 2016-04-06 2019-04-18 グリーンライト バイオサイエンシーズ インコーポレーテッドGreenlight Biosciences,Inc. リボ核酸の無細胞的生産
US11274284B2 (en) 2015-03-30 2022-03-15 Greenlight Biosciences, Inc. Cell-free production of ribonucleic acid

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EP0029976A1 (en) * 1979-11-22 1981-06-10 Unitika Ltd. A biologically pure culture of strain IFO 14093 and a process for producing an intracellular component herefrom

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