JPS60244296A - α−アミノ酸アミドの製造方法 - Google Patents

α−アミノ酸アミドの製造方法

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JPS60244296A
JPS60244296A JP10150284A JP10150284A JPS60244296A JP S60244296 A JPS60244296 A JP S60244296A JP 10150284 A JP10150284 A JP 10150284A JP 10150284 A JP10150284 A JP 10150284A JP S60244296 A JPS60244296 A JP S60244296A
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宏 中島
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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、α−アミノ酸アミドの製造方法に関するもの
である。
生理活性ペプチドの中には2例えば、カルシトニンやガ
ストリンのようにカルボキシル末端のα−アミノ酸がア
ミドとなっているペプチドが多く認められる。α−アミ
ノ酸アミドはこのような生理活性ペプチドの製造の際に
重要な原料である。
α−アミノ酸からα−アミノ酸のアミドを合成する反応
は、多数知られている。例えば、(1)α−アミノ酸の
α−アミノ基及び必要なら側鎖の官能基を保護基で保護
した上で、保護基を含有するα−アミノ酸誘導体を酸無
水物、酸ハロゲン化物あるいは酸アジド等の形で活性化
し、続いてこの活性化合物をアミンと反応させ、保護基
含有α−アミノ酸アミドに変換し、さらに最終的に保護
基を除く方法、 (2)(1)と同様に保護基を含有す
るα−アミノ酸とアミンとを脱水剤存在下で縮合させて
α−アミノ酸アミドに変換し、最後に脱保護する方法、
あるいは(3)α−アミノ酸を、まずα−アミノ酸エス
テルに変換した後、アミンと反応させてα−アミノ酸ア
ミドに変換する方法などが代表的なものである。
これらの反応は、いずれもα−アミノ酸から多段階の工
程を経てα−アミノ酸アミドを合成するものである。ま
た、 +11. (21においては高価な保護基が必要
となるうえ、有機溶媒が通常、必要となり、α−アミノ
酸アミドを製造する上で複雑な多工程の設備が必要とな
る。
一方、安価なα−アミノ酸の混合物を原料に用いて特定
のα−アミノ酸からのみのα−アミノ酸アミドを合成す
ることは、非常に難しい。従って。
α−アミノ酸混合物中から、特定のα−アミノ酸のみの
α−アミノ酸アミドを製造するためには。
α−アミノ酸混合物から特定のα−アミノ酸を精製した
後、アミド化反応を行うか、あるいは、α−アミノ酸ア
ミドの混合物中から、特定のα−アミノ酸アミドを分離
精製することが必要である。
α−アミノ酸混合物中からの特定のα−アミノ酸を分離
するには、各種のα−アミノ酸の物性が。
非常に似かよっていることから、クロマトグラフィー等
で分離する場合でも容易ではない。同様に各種のα−ア
ミノ酸アミドの混合物中から特定のα−アミノ酸アミド
のみを分離精製することも。
一般に容易ではない。
本発明者らは、これらのα−アミノ酸アミド製造上の問
題点すなわち、保護基が必要であること。
反応が多段階で複雑であること等を解決し、α−アミノ
酸から単一の反応のみで進行し、保護基の必要がない経
済的なα−アミノ酸アミドの製造方法につき鋭意検討を
重ねた結果、α−アミノ酸を核酸の一種である転移リボ
核酸(以後tRNAと略記。
)に結合させてアミノアシル−tRNAを合成する作用
を有する酵素であるアミノアシル−tRNAシンテター
ゼを触媒として使用すると、α−アミノ酸が単一の反応
のみで容易にα−アミノ酸アミドに変換されることを見
い出し、しかも安価な原料であるα−アミノ酸の混合物
から目的とするα−アミノ酸アミドを製造できることを
見い出し1本発明を完成した。
すなわち1本発明は、α−アミノ酸とアミンとからα−
アミノ酸アミドを製造するに際し、触媒としてアミノア
シル−tRNAシンテターゼを用いることを特徴とする
α−アミノ酸アミドの製造方法である。
本発明の特徴とするところは、触媒としてアミノアシル
−tRNAシンテターゼを用いることにより。
α−アミノ酸を何ら保護することなく、単一の反応のみ
でアミド化反応を起せしめてα−アミノ酸アミドを製造
することにあり、また、α−アミノ酸は必ずしも純粋な
ものである必要がなく、安価な二種以上のα−アミノ酸
の混合物であっても適当なアミノアシル−tRNAシン
テターゼを選択することにより、目的とする特定のα−
アミノ酸をα−アミノ酸アミドに変換させることにある
本発明に使用されるアミノアシル−tRNAシンテター
ゼは、酵素分類6.1.1に属し2次式アミノ酸+AT
P + tRNA→アミノアシル−tRNA +AMP
+ピロリン酸 の反応を触媒する酵素であり2例えば、ウサギ。
ウマ、ウシ、ラット、ニワトリ、ヘビなどの動物組織よ
り得られるもの、イネ、イモ、トマトなどの植物組織よ
り得られる本の、カビ、酵母、キノコ、細菌、放射菌な
どの微生物及び藻類より得られるものなどがあげられる
。なかでも、酵素の取得が容易であることから、微生物
より得られるものが好ましく、さらに酵素の安定性から
バチルス・ステアロサーモフィルス、サーマス・サーモ
フィルス、サーマス・フラバス、クロストリジウム・サ
ーモアセチカム、サーマス・マクアティカスなどの耐熱
性細菌より得られるアミノアシル−tRNAシンテター
ゼが最適である。
これら各種のアミノアレルーtRNAシンテターゼは1
種々のα−アミノ酸に特異性のあるものとしては、チロ
シル−tRNAシンテクーゼが、またロイシンに特異性
のあるものとしては、ロイシル−tRNAシンテターゼ
が、さらにバリンに特異性のあるものとしては、バリル
−tRNAシンテターゼ、その他イソロシルーtRN^
シンテターゼ、フェニルアラニル−tRNAシンテター
ゼ、アラニル−tRNAシンテターゼ、グルタミル−t
RNAシンテターゼ、アスパラギニル−tRNAシンテ
ターゼ、メチオニル−tRNAシンテターゼ、ヒスチジ
ル−tRNAシンテターゼ、リジルーtRNAシンテタ
ーゼ、トレオニルーtRNAシンテターゼ、セリル−t
RNAシンテターゼ。
アスパラチル−tRNAシンテターゼ、グルタミル−t
RNAシンテターゼ、システイニル−tRNAシンテク
ーゼ、プロリル−tRNAシンテターゼ、グリシル−t
RNAシンテターゼ、アルギニル− ゼ、トリプトファニル−tRNAシンテターゼなどが具
体例としてあげられる。
これらの各種アミノア′シルーtRNAシンテターゼは
.上記組織又は細胞をホモジナイザーやダイノミル等で
破砕したのち,例えばバイオケミストリー誌, 13巻
, 、2307頁(1974年)に記載されているよう
にDEAE−セルロースカラムクロマトグラフィー、ヒ
ドロキシアパタイトカラムクロマトグラフィ=などのク
ロマトグラフィー及び硫酸アンモニウムによる分別沈殿
法など通常の酵素精製法を用いて精製することによって
得ることができる。
本発明で好ましく用いられるα−アミノ酸としては.例
えばチロシン、アラニン、ロイシン、イソロイシン、フ
ェニルアラニン、メチオニン、リジン、セリン、バリン
、アスパラギン、アスパラギン酸,グリシン、グルタミ
ン、グルタミン酸。
システィン、アルギニン、シスチン、ヒスチジン。
プロリン、トレオニン、トリプトファンなどがあげられ
る。
また、α−アミノ酸の混合物とは,例えば上記α−アミ
ノ酸を2種以上含むものをいい,これらのα−アミノ酸
の合計が,原料の乾燥重量のうち。
少なくとも5重量%,好ましくは30重量%占めるもの
が好ましい。このα−アミノ酸の混合物中に。
脂質,炭水化物,核酸等の生体由来物質,無機イオン等
が混入あるいは混合されていてもよい。
このα−アミノ酸の混合物の例としては,大豆かす,綿
実かす,ごまかす、落花生かす等の植物性たんばく質を
加水分解したα−アミノ酸の混合物,魚かす(アンチョ
ビー)、入毛,羽毛,生糸くず等の動物性たんばく質を
加水分解したα−アミノ酸の混合物,酵母エキスやse
p <シングルセルプロティン)等の微生物由来のたん
ぽ質を加水分解したもの等の自然に存在するたんばく質
を加水分解して得たα−アミノ酸の混合物があげられる
。また、これらのアミノ酸混合物を荒く精製した混合物
でもよい。さらに、通常,例えば食品加工業等から排出
される。たんばく質あるいはアミノ酸を含有する排液な
ども中和,濃縮,濾過等の簡単な前処理を行えば,原料
として使用することが可能である。
このように、天然に存在するたんばく質から由来するα
−アミノ酸の混合物以外にも,任意の組成の化学合成さ
れたα−アミノ酸の混合物も原料として使用することが
可能である。
本発明に使用されるアミンとしては,一般式(I)で示
されるアミンが好ましい。その式中の有機基としては,
例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチルあるいは炭
素数がこれ以上のアルキル基,アリル等の不飽和アルキ
ル基,シクロヘキシル基等の環状アルキル基,フェニル
、トリル、ベンジル、ナフチル、あるいは核に置換基を
有するこれらの誘導体等の芳香族基を有する基などがあ
げられる。また、ハロゲン基.ニトロ基,カルボキシル
基,カルボニル基.エステル基,アミド基。
水酸基等の官能基が上記の基の一部に導入されていても
よい。
このようなアミン例としては,アンモニア、メチルアミ
ン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチル7ミン、ペ
ンチルアミン、ヘキシルアミン。
ジメチルアミン、メチルエチルアミン、ジエチルアミン
、メチルプロピルアミン、シクロプロピルアミン、シク
ロヘキシルアミン、アニリン、トルイジン、核ハロゲン
化アニリン、核ニトロ化アニリン、ベンジルアミン、核
置換ベンジルアミン。
β−フェネチルアミン、ナフチルアミン、α−アミノ酸
,α−アミノ酸エステル、α−アミノ酸アミド、エタノ
ールアミンなどがあげられる。
本発明では,α−アミノ酸とアミンとから,触媒として
アミノアシル−tRNAシンテターゼを用いてα−アミ
ノ酸アミドを製造するが.そのときにアデノシン三リン
酸の存在下で行うことが望まれる。このアデノシン三リ
ン酸は,反応を進めるうえでのエネルギー源となる化合
物であり,そのような化合物であれば、他の類縁体の化
合物に置き換えてもよい。このような化合物としては9
例えば3°−デオキシアデノシン三すン酸、アデノシン
三リン酸のβ又はT−チオ類縁体、あるいはアデニン環
に置換基の入ったアデノシン三リン酸などがあげられる
本発明において、α−アミノ酸、アミン、アミノアシル
−tRNAシンテターゼ及びアデノシン三リン酸の添加
順序はいずれを先に添加してもよいが。
酵素の失活を考えて、アミノアシル−tRNAシンテタ
ーゼを最後に加えるのが望ましい。
このときに1反応に用いる媒体としては3本法が酵素を
触媒とする反応であるため、主成分として水を含有する
溶媒が選ばれる。また、酵素の活性が維持できる限度で
、水溶性の有機溶媒を添加してもよい。水溶性の有機溶
としては1例えば。
メタノール、エタノール、アセトニトリル、ジオキサン
、テトラハイドロフラン、N、N−ジメチルピロリドン
、ジメチルスルホキシドなどがあげられる。このような
有機溶媒の添加は、原料のn7ミ ≠#ンが水に難溶性である場合、特に有効である。
このときに1反応を円滑に進行させ、酵素の失活を防ぐ
ことを主目的として2反応系にマグネシウム、マンガン
などの二価カチオン、メルカプトエタノール、ジチオス
レイトールなどのスルフヒドリル化剤、ビロフオファタ
ーゼを単独又は混合して添加してもよい。各添加剤の好
適な濃度としては、二価カチオン 0.01mM〜50
0mM 、スルフヒドリル化剤0.001mM〜lOO
mM 、ピロホスファターゼ0.001ユニット/m1
〜100ユニット/mlであり。
最適な濃度としては、それぞれ二価カチオン0.1mM
〜lomM、スルフヒドリル化剤0.01mM〜1 m
M、ピロホスファターゼ1ユニツト/m1−10ユニッ
ト/mlである。また、酵素の活性を維持するため、溶
媒に緩衝液を添加することが好ましい。その緩衝液の濃
度としては、’ 100mM以下が好ましい。その緩衝
液としては、α−アミノ酸、アミン、アミノアシル−t
RNAシンテターゼ及びアデノシン三リン酸が溶解し、
しかも酵素活性を維持し、所望のpHが得られるもので
あれば、いかなるものを使用してもよい。そのような具
体例として1例えばトリス塩酸塩緩衝液、ヘペス緩衝液
、トリエタノールアミン緩衝液、マレート緩衝液、リン
酸緩衝液。
ビシン緩衝液、エソプス緩衝液などがあげられる。
次に反応条件について述べると、アミノアシル−tRN
Aシンテターゼは1通常1反応の至適pHを7〜9付近
にもつため2反応液のp)lを、上記緩衝液で5ないし
11に、好ましくは6〜10に制御することが好ましい
。また9反応の温度としては、アミノアシル−tRNA
シンテターゼの触媒活性が維持できる限り、特に限定さ
れないが9通常O〜70℃が好ましく、最適には、10
〜40℃で行うことが好ましい。さらに原料の濃度とし
ては、特に限定されるものではないが、実用的な収量を
得るためには。
目的のα−アミノ酸の濃度が0.1+++M以上、好ま
しくは1mM以上とし、アデノシン三リン酸を、目的。
とするα−アミノ酸に対し、1〜10倍、好ましくは1
〜5倍相当量を使用し、アミノアシル−tRNAシンテ
クーゼを、目的とするアミノ酸に対し。
171〜1/100,000相当量、好ましくは1/1
00〜い。また、アミンの濃度は1通常、 10mMか
らIOHの範囲が好ましい。 本発明によれば、α−ア
ミノ酸のアミノ基を保護することなく、常温、常圧の極
めて穏和な条件下でα−アミノ酸のアミドを合成するこ
とが可能である。また、安価な原料であるα−アミノ酸
の混合物から特定のα−アミノ酸のみを1選択的にアミ
ド化することが可能である。
以下1本発明を実施例により具体的に説明する。
なお、実施例中で、酵素の濃度は、ユニット単位で表示
しており、このユニットは、以下のように定義する。
(1)アミノアシル−tRNAシンテターゼ;1ユニツ
トは、10分間に30°Cで1μmoleのα−アミノ
酸を。
アミノアシル−tRNAに変換する能力。
(2)ピロホスファターゼ;1ユニツトは、ピロリン酸
から、1.0μmoleの無機りん酸を、1分間に25
°Cで、 pi 7.2で生成させることができる能力
参考例1 バチルス・ステアロサーモフィルスtlK788 <倣
工研菌寄 第5141号)の菌体6kgを2倍量の10
0mMトリス・塩酸緩衝液(pH7,5)に懸濁し、ダ
イノミルを用いて細胞を破砕後、遠心分離により不溶物
を除去し、ヒスチジンに特異的なヒスチジル−tRNA
シンテターゼを含む粗抽出液を得た。あらかじめ5mM
メルカプトエタノール、2mMエチレンジアミン四酢酸
ナトリウム及び0.1mMホスホフェニルスルホニルフ
ルオリドを含む50mM )リス緩衝液(pH7,5)
で平衡化したマートレソクスゲルレソドA(アミコン社
製)を充填したカラムに、上記の粗抽出液をとおし、塩
化カリウムを上記緩衝液に加えた溶液で、線速度60c
m−h−’で溶出せしめると、ヒスチジル−tRNAシ
ンテターゼが溶出した。この区分を集め、fl縮、脱塩
を行った結果。
約52%の収率でヒスチジンに特異的なヒスチジル−t
RNAシンテターゼを含む粗酵素液を得た。上記操作を
すべて4℃で行った。
参考例2 バチルス・ステアロサーモフィルスυに7885kgよ
りバイオケミストリー誌13巻、 2307頁(197
4年)記載の方法に従い、チロシンに特異的に作用する
チロシル−tRNAシンテターゼを精製した。
精製酵素の収率は67%で、総ユニットは700.00
0ユニツトであった。
参考例3 サツカロミセス・セルビシアエα5288G 1000
gをダイノミルで細胞破砕後、得られた粗抽出液を硫酸
アンモニウム分画、 [1EAE−セルロースクロマト
グラフィー、リン酸セルロース(ワットマン社製)クロ
マトグラフィー、 DEAE−セファセル(ファルマシ
ア社製)クロマトグラフィー、ウルトロゲルACA34
クロマトグラフィー及びCM−セルロース(ワットマン
社製)クロマトグラフィーでロイシンに特異的なロイシ
ル−tRNAシンテターゼを3.2gを得た。
実施例1 アデノシン三リン酸・二ナトリウム塩3111g+L−
ヒスチジン1.6mg、塩化マグネシウム穴水和物10
mg、及びジエチルアミン塩酸塩33mgを含む50m
M−ビシン緩衝液溶液800μlを調整し、 pI(を
水チジルーtRNAシンテターゼ200μlを加え、十
分攪拌後、30℃で2日放置して反応を完結させて反応
混合物を得た。
この反応混合物に、 0.1N−水酸化ナトリウム10
m1を加え8.酢酸エチル20m1で3回抽出した。酢
酸エチル層は、混合して蒸溜水で2回洗浄後無水硫酸ナ
トリウムで乾燥させ、しかる後溶媒を減圧下で蒸発させ
て除去した。蒸発残香を、0.5mlの水と0.5ml
のアセトニトリルの混合物に溶解後。
ボンダパックcpsカラム(ウォーターズ社製)を担体
とし、アセトニトリル150mM−リン酸カリウム水溶
液を展開溶媒として、高速液体クロマトグラフィーで生
成物を分離した。
この生成物は、L−ヒスチジル−ジエチルアミドであり
、収量は1.8mgであった。
この化合物の元素分析(CIOHIllN40=210
.28)の結果は3次のとおりであった。
計算値(%) C=57.12.H=8.63.N=2
6.64実測値(%)C=57.10.H=8.59.
N=26.70実施例2 α−アミノ酸として、L−ヒスチジン1.6mg。
L−セリン1.OBの混合物を使用すること以外は。
実施例1と全く同様にしてL−ヒスチジル−ジエチルア
ミド1.6mgを得た。
このときに、L−セリル−ジエチルアミドの生成は検出
されなかった。
実施例3 アデノシン三リン酸・二ナトリウム塩30mg、L−チ
ロシン3.6mg、グリシン1.5mg、 L−バリン
2.3mg、 fJ化マグネシウム六水和物102mg
及びジチオスレイトール8mgを、 20mMのヘペス
緩衝液に溶解し、水酸化ナトリウムでpHを8.5に調
整し。
さらに20mMのビシン緩衝液を加えて、溶液量を7.
5mlとし、 50″C程度に加熱して均一な溶液を得
た。
この溶液を、室温に戻した後、ピロホスファターゼ(ベ
ーリンガー・マンハイム社製、 20unit/ml)
 0.5ml、塩酸でpHを8.5に調整した5M−エ
チルアミン水溶液1ml及び参考例2で得られた20万
unit/mlのチロシル−tRN^シンテターゼで溶
液ll111を混合し、総計10m1とした。この溶液
を30℃の恒温槽中で一日放置して反応を完結させて反
応液を得た。
次いで得られた反応液にアセトン20On+ 1を加え
沈殿を濾別後、上清をエバポレーターにて、溶媒を蒸発
乾固した。得られた固体を水に再溶解後。
ボンダバックCIaカラム (ウォーターズ社製)に供
し、アセトニトリル150mMリン酸カリ水溶液(5/
95) pH6,5を展開溶媒として用いて分離し。
L−チロシン−エチルアミド(台W=211.2 ) 
1.0mgを得た。
この収率は、チロシンを基として約50%であった。ま
た、グリシン及びバリンのエチルアミドは認められなか
った。
この化合物の元素分析(C++H+6Nz O□−20
8,26)の結果は9次のとおりであった。
計算値(%)C=63.44.H=7.74. N=1
3.45実測値(%) C=63.42.H’=7.8
3.N=13.41実施例4〜7 実施例3と同様の条件下でアミンとして、n−プロピル
アミン、ジメチルアミン、アニリン、ベンジルアミンの
四種のアミンを用い2反応ヲ行った。
反応混合液を、そのままゾルパックスODS (デュポ
ン社製)を担体とし、溶出液としてアセトニトリル15
0IIIM−リン酸カリウム水溶液を使用し。
アセトニトリル濃度を0〜50%にグラディエンドをか
けながら、高速液体クロマトグラフィーで分析した。
それぞれL−チロシン−〇−プロピルアミド。
L−チロシンジメチルアミド、L−チロシンアニリド、
L−チロシンベンジルアミドの生成が認められた。
グリシン及びL−バリンからのアミドは、いずれの場合
も実質上高速液体クロマトグラフィーでは検出されなか
った。
出発原料中のL−チロシン量を基準に収率を計算すると
表1の結果となった。
表1 実施例8 小麦グルテン15gを、濃塩酸200m1に加え、−夜
装置し、24時間煮沸分解後、減圧下で塩酸を除去した
。蒸発残香に20mM−エップス緩衝液約300m1を
加え、水酸化ナトリウムでpHを8.3に調整した後、
不溶分を濾過して除き、さらに20mM−エップス緩衝
液(p)18.5)を加えて、最終的に容量を500m
1とした。
この溶液500μlに、アデノシン三リン酸二ナトリウ
ム塩3mg、塩化マグネシウム六水和物LoI1g。
ピロホスファターゼ(20unit/ml ) 10.
cr I! 、及びアニリン411I1gを添加し、p
Hを8.3に調整した後。
蒸溜水を加え、900μβの溶液とした。これに参応さ
せて反応混合物を得た。
得られた反応混合物を口径1μmのメンブランフィルタ
−で濾過後、濾液を分取用高速液体クロマトグラフィー
にかけ、実施例2の溶出条件で。
生成物を分取した。
この生成物は、L−ロイシンアニリドであり。
収量は1.5mgであった。
この化合物の元素分析(C+zH+sNt O’=20
6.29)の結果は1次のとおりであった。
計算値(%) C=69.87.H=8.79.N=1
3.58実測値(%) C=69.83.H=8.80
.N=13.61特許出願人 ユニ亭力株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 filα−アミノ酸とアミンとからα−アミノ酸アミド
    を製造するに際し、触媒としてアミノアシル−tRNA
    シンテターゼを用し)ること特徴とするα−アミノ酸ア
    ミドの製造方法。 (2)α−アミノ酸が、2種以上のα−アミノ酸の混合
    物である特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 (3)アミンが、一般式(I) HNR+ Rz (但し、R,、R,は水素又は有機基を示す。)で示さ
    れるアミンである特許請求の範囲第1項又は第2項記載
    の製造方法。
JP10150284A 1984-05-18 1984-05-18 α−アミノ酸アミドの製造方法 Granted JPS60244296A (ja)

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CN107267566B (zh) * 2017-06-23 2021-06-15 北京农业职业学院 海鲜菇中游离氨基酸提取方法

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JPS58209991A (ja) * 1982-05-27 1983-12-07 Kazutomo Imahori ペプチド又はペプチド誘導体の合成法

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