JPS61104785A - 酵素組成物 - Google Patents

酵素組成物

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JPS61104785A
JPS61104785A JP60239246A JP23924685A JPS61104785A JP S61104785 A JPS61104785 A JP S61104785A JP 60239246 A JP60239246 A JP 60239246A JP 23924685 A JP23924685 A JP 23924685A JP S61104785 A JPS61104785 A JP S61104785A
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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】 本発明は酵素、このような酵素を含有する細菌及びこの
ような酵素の2−ハロアルカノン酸製造への利用に関す
る。
2−ハロアルカノン酸、例えば2−クロロプロピオン酸
(以下では、便宜上「2−CPAJと呼ぶ)は特にピリ
ジルオキシ−フェノキシ置換アルカノン酸(以下では便
宜)[PPAA’Jと呼ぶ)の製造における中間体とし
て有用である。成る種のP P A A’X:s、例え
ばD−2−(4−5−()リフルオロメチル−2−ピリ
ジルオキシ)フェノキシ)プロピオン酸とその低級アル
キルエステルは。
我々のヨーロッパ特許出願明細書第0003890A号
にさらに詳しく述べるように%特にイネ科植物に対する
除草性化合物として有用である。
「2−ハロアルカノン酸」(以下では、便宜上「2−H
AA’gJと呼ぶ)はここでは、カルボキシル基に隣接
する炭素原子に1個のフルオロ、クロロ、ブロムまたは
ヨード・ラジカルを有し、直鎖または分枝鎖であるアル
キル基が2〜6個の炭素原子を含むアルカノン酸を意味
する。このアルキル基が、以下で定義する酵素または細
菌と不利に反応しない極性置換基を有する可能性も除外
されるわけではない。
2−kiAA’a中及びP P A A’ a  に含
まれるアルカノン酸残基中の2−炭素原子が非対称性炭
素原子であり、このためこの化合物が2つの静像異性体
形で存在し得ることは理解されよう。これらの形態の1
つをD−絶対立体配置すなわち右旋性グリセルアルデヒ
ドと同じ絶対立体配置を有し、他の形態はL−絶対立体
配置を有する。これらの鏡像異性体は互いの鏡像であシ
、光学的に活性であシ、平明偏光を逆方向に回転させる
ヨーロッパ特許出願明細書第0003890A号では、
特定のPPAAのD鏡像異性体がL鏡像異性体よりも大
きい除草活性を有することを述べている。除草剤「ジク
ロルプロップ(DtchLor−prop)」と「メコ
プロップCWimaoprop月がDf+1異性体のみ
が除草活性を有するラセミ化合物として製造されること
は、英国作物保護会議(thaBritish Cro
p Protection Co5nctl)によって
刊行された、シー・アール・ワーシングによる編集の[
殺虫剤マニュアル(tAg PmaitaidgsMa
nlcal)J第7版、184頁と345頁にも述べら
れている。
さらに、PPAA’gのD−鏡像異性体が対応する2−
HAAのL−鏡像異性体から製造され得ることもヨーロ
ッパ特許出願明細書第0003890A号に述べられて
いる。
ラセミ混合物の光学異性体分離に基づ〈従来の方法を用
いる2 −HA A’ s L−鏡像異性体の製造は′
、費用がかかる傾向がある。我々はこのような製造のた
めの生化学的方法を今回、開発した。この方法は2−B
AAのD−鏡像異性体を選択的に脱ハロゲン化して2−
ヒト90キシアルカノン酸を製造し、2−ヒドロキシア
ルカン酸混合物から2−HAAL−鏡像異性体を分離す
ることに基づくものである。さらに%2−ヒドロキシア
ルカノン酸がラクテートのD−鏡像異性体である場合に
は、この方法はL−鏡像異性体の営利的に魅力ある製造
方法になる。我々の同時係属英国特許出願第84131
55号にさら(詳細に述べるように、D−ラクテートは
ワルデン反転によって、例えば2−CPAの特にL−鏡
像異性体を製造するのに用いられる。
2−CPAのD−鏡像異性体及びL−鏡像異性体の両方
の立体配置の反転または保持のいずれかによるラクテー
トへの転化を触媒する酵素が公知である〔ウェイトマン
(Wgighttn5Ln)等のジャーナル・オプ・ジ
ェネラル・マイクロバイオロジイにJour%al  
 of  Ganmral  Wiicrobiolo
gy)  。
1982年、182巻、1755〜1762頁〕。
2−CPAのL−鏡像異性体のみの反転によるラクテー
トへの転化を触媒する酵素も公知である〔リットル(L
i t t l # )等、ヨーロピアン・ジャーナル
・オブ・バイオケミストリイ(hげapeα外Jour
nal of Biochatnistry)+ 19
71年。
21巻、99〜109頁〕。しかし、2−CPAのD−
鏡像異性体のみをラクテートに転化させる酵素は今まで
に知られていない。我々は今回、2− HA A’ s
もしくはその適当な誘導体の2−ヒト90キシ化合物へ
の転化を触媒することはできるが。
2− HA A’ sのL−鏡像異性体もしくはその適
当な誘導体の2−ヒドロキシ化合物への転化を触媒する
ことはできない酵素を発見した。
2− HA A’ sのD−鏡像異性体もしくはその適
当な誘導体の2−ヒドロキシアルカノン酸もしくはその
適当な誘導体への転化を触媒することはできるが、2−
 HA A’ sのL−鏡像異性体もしくはその誘導体
からのハロゲン残基の放出を触媒することはできない酵
素を以下では便宜hrD−2−HHA−ハライド9ヒド
ロラーゼ」と呼ぶことにする。
本発明の第一態様では、細菌によって産生されるD−2
−HAA−ハライドヒビロラーゼから成る細胞を含まな
い酵素組成物であって、L−2−HAAまたはその誘導
体を代謝し得る酵素活性を実質的に含まない酵素組成物
を提供する。
本発明の第二態様では、D−2−)iAA−ハライドヒ
ドロラーゼから成り、L−2−HAAまたはその誘導体
を代謝し得る酵素を含まない細菌を提供する。
本発明の第三態様では、2−HAAのD−鏡像異性体と
L−鏡像異性体との混合物甲のL−Q像異性体の濃度を
高める方法であって、D−i像異性体の少なくとも一部
が2−ヒドロキシアルカノン酸またはその誘導体に転化
され得るような条件下で、この混合をD−2−HAAハ
ライビヒビロラーゼで処理する工程から成る方法を提供
する。
本発明の第四態様では1本発明の第一態様による細胞を
含まない酵素組成物の製造方法であって。
適当な細胞を培養し、細胞を溶解させ、それから可溶な
蛋白質フラクションを分離し、目的の酵素組成物を単離
することから成る方法を提供する。
本発明の第五態様では、2−HAAのD−鏡像異性体と
L−鏡像異性体の混合物中のL−鏡像異性体の濃度を高
める方法であって、D−鏡像異性体の少なくとも一部が
2−ヒドロキシアルカノン酸に転化されるような条件下
で、この混合物1D−2−HAAハライド9ヒドロラー
ゼで処理する段階を嫌気性条件下で実施することから成
る方法を提供する。
本発明に用いる2−HAAは2−ブロモまたは2−クロ
ロ−プロピオン酸であることが好ましい。
我々のヨーロッパ特許出願明細書第0003890A号
にさらに詳しく述べるように、カルボキシル基が適当な
誘導体の形態である可能性を排除するわけではないが、
カルボキシル基は遊離形または。
金属イオンが細胞もしくは酵素と不利に反応しないよう
な、遊離形の金属塩の形態であることが好ましい。金属
イオンは元素周期律表の第1A族の金属から誘導される
ものであることが好ましいが。
ナトリウムまたはカリウムであることがより好ましい。
本発明′の細菌としては如何なる種属の細菌も用いられ
るが、シュート9モナス(Psgxdomonas)属
の菌株、特にシュードモナス・プチダ(Psgudo−
mo%aa p%tidα)マタはシュードモナス・フ
ルオレッセンス(Pttmudomona+ fLso
rgscgns) 種属の菌株が適切である。
本発明の第二態様による細菌を突然変異または遺伝操作
によって誘導し、本発明の第一態様による酵素組成物を
単離するためのソースとして用いることのできる5種類
の菌株は、ザ ナショナルコレクション オプ インダ
ストリアル バクテリア(the NatiofLαl
 Co11ection of Indtgs−tri
al Bacteria) (イギリス、スコツトラン
ド゛。
アバーディーン、アベイロート’135.郵便私書箱3
1〕に寄託されており、次の受入れ番号を与えられてい
る: 1. シュート9モナス・プチダ NClB12018
2、 シュードモナス・フルオレッセンスNCより12
159 3、  NCより12160 4、NCより12161 5、 シュードモナス・プチダ NCより12158こ
れらの菌株及び、本発明の細菌のンースとなり得る、こ
れらから誘導される菌株も本発明の一部を構成する。
2− HA A’ sのL−鏡像異性体とともにまたは
これの代りに2−ヒト″ロキシアル力ノン酸を製造する
の足用いた場合の本発明の第三及び第五実施態様の方法
も、特に2−ヒビロキシアルヵノン敵が乳酸であるなら
ば本発明の範囲に含まれる。
前記で定義したようなり−2−HAA−ハライドヒドロ
ラーゼは例えばシュードモナス・プチダNClB120
18のような細菌から、酵素技術で周知の方法、例えば
吸収、溶出及び沈降法によって単離することができる。
例えば、適当な有機体の細胞を例えば細胞のフレンチプ
レスで破壊する。ホモジネート懸濁液を例えば遠心分離
または濾過のような通常の生化学的分離方法によって、
固相と液相に分離して、適轟々緩衝溶液中の細胞を含ま
ない抽出物が得られる。適当な緩衝溶液には、特にリン
酸塩、トリスヒドロキシメチルアミンメタン(「Tri
s J入炭酸水素塩、グリシン、イミダゾール等がある
。緩衝溶碇の濃度は典型的には1mM〜200 mM 
 の範囲であり1例えば約25mMである。
細胞を含まない抽出物は特に分子量及び/または荷重に
応じて分子を分離し得る分別方法1例えば限外濾過1例
えばポリアクリルアミドゲル上での電気泳動または例え
ばD E A E −5aphaca1カラム上でのク
ロマトグラフィを用いて1分別することができる。適当
なフラクションの確認及び目的の酵素活性を有する酵素
のそれからの単離は当技術Eで公知の方法、例えばウェ
イトマン(Lightman)等がジャーナル オブ 
ゼネラルマイクロバイオロジー(JoursaL  o
f GeneralMicrobiologll) 1
980年、121巻、187〜193頁に述べている方
法を用いて行うことができる。
本発明の第一態様による酵素はD−2−CPAに対する
脱ハロゲン化に最適なpH値、8.5〜9.5を有して
いる。これらの酵素は有機及び無機の緩衝溶液中で良好
な活性を有するが、適当にPHを調節した非緩衝化系に
おいても作用する。
2−CPAを用いる化学プラントに隣接する土壌から新
規な細菌を単離し、菌株選択法によって、2−HAA’
aまたはその誘導体の脱ハロゲン化に関してすぐれた効
能を有する純粋な形態になるように培養した。この培養
には、娘世代の増殖、単独細胞コロニーの選択及び公知
の発酵培地での増殖は標準方法を用いた。
本発明の第二態様の細菌のンースとして上記した、NC
よりに寄託の5種類の菌株が第二の酵素を含み、この第
二酵素がL −2−HA A’ aまだはその適当な誘
導体の対応2−ヒドロキシ化合物への転化を触媒し得る
ことが発見された。
本発明の第三または第五態様による方法は細胞内または
細胞外D−2−HAA−ハライドヒドロラーゼを用いて
実施することができる。細胞外D−2−HAA−ハライ
ド9ヒドロラーゼを用いる場合には、細胞は「固定化し
た」または「不溶化した」形態であシ得る。
適当な公知の処置、例えばフロキュレーションによって
、または本質的に不溶の不活性な担体物質に物理的また
は化学的に結合させることによって、酵素及び細胞を「
固定化」または「不溶化」して、酵素及び細胞を流通反
応器への使用を容易にする方法は、技術と公知である。
ここで用いるかぎり、「固定化酵素」または「不溶化酵
素」なる用語は、不溶性担体物質に物理的または化学的
に結合したまたは不溶性担体物質中に包まれた、あるい
は不溶性塊状物もしくは凝集塊を形成するように処理さ
れた酵素または細胞を意味する。固定化された酵素がこ
れを通常溶解させるような液体と接触しても、酵素は担
体物質に付着したままである。固定化された細胞がこれ
を通常容易に汁散させるような液体と接触しても、細胞
は担体物質に付着したままでまたは凝集塊として残留す
る。
担体としては種々な物質を用いることができる。
例えば、酵素及び細胞を例えば種々なセルロース誘導体
、ポリアミノスチレン床等のような種々な有機物質、ま
たは例えば孔質ガラス及びシリカゲルのような種々な無
機物質に結合させることができる。酵素を種々な石英質
物質に吸着させる方法は、米国特許第3556945号
に述べられている。無機物質、特にアルカリ耐性セラミ
ック、が好ましい。
酵素及び細胞を例えばポリアクリルアミドもしくはカラ
ジーナン等のゲルのような適当な不溶性担体物質中に酵
素もしくは細胞を含む方法まだはこれらを凝集させる方
法は技術と周知である〔パーク(Bxrkg)s フイ
ロンフイカル トランスアクションズ オブ ザ ロー
ヤル ンサイアティオブ ロンドy (Philoso
phical Transaatio%Sof the
 Royal E3oatgty of Lo%dot
*) 1983年、300巻、369〜389頁;モス
バッハ(Mosbach)  sストラフチャー アン
ト9 オーダー イン ポリマーズ レフチャー イン
ターナショナル シンポジウム(E3trsat1Lr
tr and 0rderin  Polymers 
 Lecture  工nternationalSy
%poaixm)  1980 、 kルガモン198
1゜231〜238頁参照〕 固定化した酵素または細胞を用いる場合には、連続型反
応器よシ好ましくは流通反応器でこれらを使用すること
ができる。
本発明の第三及び第五実施態様による方法に細胞内酵素
を用いる場合には1例えば突然変異または遺伝工学によ
って適当な細胞t−製造することかできる。例えば%D
−2−HAAハライドヒドロラーゼ及び%L−2−HA
Aもしくはその誘導体の対応2−ヒドロキシ化合物への
転化を触媒し得る#素を含む自然生成微生物の細胞に、
細胞がL−鏡像異性体に対して不利に反応する可能性を
失うような突然変異処理を行うことができる。この突然
変異処理は例えば紫外線のような適当な電磁線への畢露
等の物理的処理または例えばN−メチA/ −N’−二
)o−11−ニトロングアニジンのような適当な化学薬
品による化学的処理である。適当な化学処理にはオルン
ストン(0デ%ato%)が述べている方法がある〔ジ
ャーナル オブ バイオロジカル ケミストリー(Jo
urnal of BiologicalC五−mia
tryン 1 9 6 6年、 241巻、3800〜
3810頁〕。
この代りに、D−2−HAA−ハライドヒドロラーゼを
指定する遺伝情報をD−2HAA−ハライドヒドロラー
ゼ 適当な異種有機体すなわちD−2−HAA−ハライどヒ
ドロラーゼが自然に生成しない有機体に移すことができ
る。例えば、D−2−HAA−ハライドヒドロラーゼ スミド゛〔カワサキ(KαWαsaki)等のアグリカ
ルテャー アンド バイオロジカル ケミストリー(A
gricxltxrg  and  Biologic
al  Chemistry)1981年,′45巻,
29〜34頁〕は,例えば塩沈殿方法のような公知の方
法〔グエリイ(Gwerrtt)等,ジャーナル オブ
 バクテリオロジ−(Josrnal  of  Ba
cteriology)、   1  9  7  3
年。
116巻,1064〜1066頁〕によって単離して,
例えば塩化セシウム−臭化エチジウム密度勾配遠心分離
法によるような公知の方法によって、さらに精製するこ
とができる。遺伝子は例えば形質転換のような公知の方
法によって異種有機体に導入することができる。この代
シに、例えば細胞抱合によって遺伝子を第二有機体に直
接移すこともできるが、この方法は移動を必要とする〔
ビーチング(B−αthing)等,ジエイ・ゲン・マ
イクロバイオA/ にf.Ggs.Mierobiol
. ) 1 9 8 3年。
129巻,2071〜2078頁〕。
D−2−HAA−ハライド9ヒドロラーゼの産生に不利
な影響を与えず、また2−HAA’sL−鏡像異性体と
も不利に反応することがないと考えられる適当な異種有
機体の例としては、特に大腸菌。
メチロフィルス・メチロトロプル(%に、我々の英国特
許明細書画1,3 7 0,8 9 2号に記載する菌
株、NCIB410508〜魔10515及びム105
92〜腐10596)及び枯草菌が挙げろれる。
本発明の第三及び第五態様による方法を細胞内D−2−
HAA−ハライドヒドロラーゼで実施する場合には、適
当な有機体の細胞を通常の増殖培地中で連続法、回外法
または供給回分法によって増殖することかできる。増殖
培地は典型的には、無機塩水溶液と、例えばグルコース
、エタノール、酢酸または2−)IAAのような適当な
炭素源とから成る。炭素源の濃度は広範囲にわたって変
動し得るが,一般には1%(w/ν)〜5チCw/v)
の範囲である。増殖期には酸素または酸素含有ガスが存
在しなければならない。増殖期中の培地温度はかなり変
化し得るが、通常は25℃〜35℃の範囲である。増殖
中の培地のpHは5、5〜8.0の範囲、好ましくは6
,5〜7.5の範囲に維持しなければならない。培養物
のサイズは例えば1.51〜50.00(lの範囲でか
なり変動し得る。
増殖期後に,細胞を本発明の第三及び第五態様の方法に
用いる。細胞は例えば遠心分離またはフロキュレーショ
ンによって回収できる、または前記方法に直接用いるこ
とができる。細胞を回収する場合には、例えばリン酸塩
,炭酸水素塩もしくはトリス(ヒビaキシメチル)アミ
ノメタン緩衝溶液または水のような、有意な細胞増殖を
支持しない緩衝溶液中に細胞を再懸濁させる。再懸濁し
た細胞の濃度は典型的には1〜30I(乾燥重量)/I
である。細胞は20℃〜40℃の温度に維持し.pHを
5.5〜9.5に維持する。
次に、培養物を2−I(AAまたはその適当な誘導体,
例えばその低級アルキルエステルまたは好ましくは,例
えばナトリウム塩もしくはカリウム塩のようなその塩の
混合物と技術と周知の方法によって接触させる。この細
胞懸濁液の生産的な寿命は典型的に&.15〜1000
時間である。この期間後に、細胞を遠心分離及び/また
はフロキュレーション及び/または沖過によって除去す
る。E清液に新たな細胞を加えて,プロセスをくり返す
ことができる。プロセスの最後に,酸性化した水性反応
混合物から適当な極性溶媒による溶媒抽出によって2−
HAAを抽出するのが好ましい。用いることのできる極
性溶媒の例は特にジエチル・エーテル、塩化メチレン及
びメチルイソブチルケトンである。連続抽出法を用いる
のが特に好ましいが、細胞分離後゛に (1>  水性培地を蒸発させ、残渣を例えばクロロホ
ルムまたは塩化メチレンのような適当な溶媒に溶解する
; (2)水性培地を適当な吸収剤で処理する,例えばイオ
ン交換カラムに通す;または (3)水性培地を目的化合物がその塩として.例えばカ
ルシウム塩として沈殿するように試薬によ□ って処理
する という可能性を排除するわけではない。
酸素圧を減少すると酵素の半減期が増大することを発見
したので,本発明の第五態様による方法は実質的に酸素
を含まない雰囲気下で実施する。
この第五態様の方法は窒素雰囲気で実施するのが好まし
い。
本発明の第三態様及び第五態様に用いる細胞を浸透性化
して、細胞の内外への基質及び生成物の移動を容易にす
る。適当な浸透性化処理方法はフエリツクス(Fgli
z)  がアナリテイカル バイオケミストリイ(An
alytteal Biochemistry)198
2年,120巻,211〜234頁に述べている。
本発明の第三及び第五態様の方法で製造される2−HA
A  L−鏡像異性体は少なくとも80チ、特に少なく
とも95%及び特に好ましくは少なくとも99チの光学
的純度を有する。
本発明を次の実施例に関連してさらに説明する。
実施例中では次の培地を用いた: クエン酸塩緩衝溶液 0、1Mクエン酸(14.9mJ)と0.1Mクエン酸
三ナトリウム(35.1t/)に蒸留水を加えて500
dにする。生成した緩衝溶液はpH  5、5を有した
(g)  塩溶液 酸化マグネシウム(xo.7s,p)、硫酸亜鉛・七水
和物(1,44g)、硫酸コバルト・七水和物(0,2
8,l、炭酸カルシウム(2,0II)、硫酸マンガン
・四水和物(1,12,l、ホウ酸(0,06I)、硫
酸第一鉄・七水和物(4,s、S+)、硫酸銅五水和物
(0,25,9)及び濃塩酸(51,3ゴ)を別々に水
に溶解した。但し酸化マグネシウムと炭酸カルシウムは
別々に少量の濃塩酸に溶解した。
これらの溶液を混合し、蒸留水に加えて11とした。
(b)  ストック溶液A リン酸二水素カリウム(500,9)、水酸化ナトリウ
ム(11011)及びニトリロ三酢酸(50g)を蒸留
水に溶解して、21とした。
硫酸アンモニウム(200,!F)、硫酸マグネシウム
・七水和物(20Iり、硫酸第一鉄・七水和物(III
)及び前記塩溶液の一部(200+tt)に蒸留水を加
えて21とした。
ストック溶液Aの一部(10d)、ストック溶1Bo一
部(10$)及び蒸留水(48m/ ) 全混合し、p
H7,0〜7.2の水溶液とした。
(#)B−12寒天培地 Difco Bacto寒天を2.0%  w/v  
の濃度になるようにB−E最少培地に加えた、この濃度
では固体化培地が得られた。
培地A 培地Aは硫酸アンモニウム(s、9/l)。
Mg5O,・7)120 (o、81 /l ) 、硫
酸カリウム(0,45,9/l)、濃リン酸(x、3m
l!/Aり、1’、5o4−5H20(0,04、? 
/ l )及び微量元素溶液(60rttt/ l )
から成る水浴液であった。
微量元素#JffLは銅(5解)%Ms (25pPり
 −zs(z3ppm)及びカルシウム(720PII
XI)を含むものであった。
培地B 培地Bは硫酸アンモニウムC1,81/l)、硫酸マグ
ネシウム(#SO,・7H20)  (0,21/l 
) 。
塩化第二鉄(0,97my/l )、リン酸水素カリウ
ム(K2HPO4) (1,9!i/l )、リン酸二
水素ナトリウム(NaH2PO4) (1−56& /
 l )及び培地Aに用いたような微量元素溶液C1y
d/l)から成る水溶液であった。
実施例1 この実施例では、本発明の第一態様による酵素製造を説
明する。
HA A’ 8が自然に生成する場所(例えば針葉樹林
)及び合成HA A’ sの保管場所からの土壌サンプ
ル(1,!it)を、DL−2−CPAのナトリウム塩
またはカリウム塩を20 mMの濃度で含むB。
E最少培地(100ad)中で30℃において3日間イ
ンキュベートした。次に培養物を1.5%vy/v寒天
で固化させた上記定義の培地サンプルとで連続的に希釈
し、30℃においてさらに3〜7日間インキュベートし
た。2−CPAを分解し得る細菌のコロニー(この1つ
はシュードモナス・プチダNC工E12018であった
)を採取して、さらに羊青製した。
い酵素の検出 段階lで単離した1分離したコロニーのサンプルを、2
M水酸化カリウムの添加によってpH7,0±0.1に
調節したB−E最少培地(21)中、30℃において別
々に増殖させた。培養物を1000デptt%で攪拌し
、空気を0.517分で供給した。DL−2−CPAの
カリウム塩を発酵器に3モル/時の速度で加えた。
16時間後に、培養物を5000G、20分間の遠心分
離によって回収し、細胞を4℃、 pH7の25mM’
)ン酸塩緩衝溶H(NaH2PO4)で洗浄し、同緩衝
溶液10md中に再懸濁させた。これらの細胞を120
001si  のフレンチ細胞プレスに2回通すことに
よって破壊し、未破壊細胞と細胞破片を120.00’
OG、1時間の遠心分離によって除去して、細胞を含ま
ない抽出物を得た。。
細胞を含まない抽出物のサンプルにポリアクリルアミh
4Jゲル電気泳動を2通りに実施した〔ハート9マン(
Hardman)等、ジャーナ/I/  オフ ゼネラ
ル マイクロバイオロジー(JO%rnaL ofGe
neral  ’kAtcrobiology)   
1 9 8 1年、 123巻、117〜128頁〕。
電気泳動後に、前記のハードマン等の参考文献に述べら
れているように。
各ゲル対の一方を50惧MD−2−CPA含有緩衝溶液
中でインキュハートし、他方を50mML−2−CPA
含有緩衝溶液中でインキュベートした。
この方法は、シュードモナス・プチダ NCより120
18中に2種類のノーライドヒドロラーゼが存在するこ
とを明らかにした。一種類の酵素はL+ 2+CPAに
対する活性を有するが、D−2−CPAに対する活性を
有さす、第二の酵素はD−2−CPAに対する活性を有
するが、L−2−CPAに対する活性を有さす、すなわ
ち、本発明の第一態様による酵素であった。
(D−2−CPAとL−2−CPAは7−(八)等がジ
ャーナル オプ ザ アメリカン ケミカル ノサイア
テイ(Josデsal of the Amげiaan
Chg惰1cal E3ociaty) 1954年、
76巻、 6054〜6058頁に述べられているよう
に製造することができる。) 3、デハロゲナーゼの単離 シュードモナス・プチダ NCIBI 2018から細
胞を含まない抽出物の一部(25罰)を、pH7,5の
25mM)リス/サルフェート緩衝溶液ト予備平衡させ
たD E A E −SgphaagLカラム(直径4
5顛、高さ60crrL)J:に装入した。このカラム
を純粋なこの緩衝溶液及び次に連続的に0.15M、0
.2M及び0.5M塩化カリウムを含有する緩衝溶液2
00dずつでLoom/時の流速度で溶出した。
これらの4フラクシヨンのハライドヒビロラーゼ活性を
1段階2に述べたように基質としてL−2−CPA及び
D−2−CPAを用いて分析した。
D−2−CPAK対する活・性は0.15Mフラクショ
ンのみにおいて検出された。L−2−CPAに対する活
性は0.5M7ラクシヨンにおいてのみ検出された。純
粋な緩衝溶液フラクション及び0、2 M 7ラクシヨ
ンには、ノ・ライドヒドロラーゼ活性は検出されなかっ
た。
0、15M7ラクシヨンのノーライドヒドロラーゼはD
−2−CPAに対する活性に最適なJIH8.8〜9.
0を有する。これは有機緩衝溶液(トリス/サルフェー
ト)及び無機緩衝溶液(炭酸水素塩/炭酸塩)中で良好
な活性を有し、、Hを8.8〜9、0に調節した非緩衝
化培地(例えば蒸留水)中で活性を示す。
この酵素は、0.1M)リス/サルフェート、pH9緩
衝溶液中、4℃で貯蔵した場合に1約10日間の半減期
を有する。
この酵素活性はIMまでのDL−2−CPAによって阻
害されず、1M9度までの反応生成物すなわち塩化物イ
オン及びラクテートによって阻害されなかった。
実施例2 、この実施例では%Dー2ーHAAノ為ライト1ヒト9
ラーゼの使用を説明する。
シュードモナス・プチダ NCIB12018からのD
−2−HAAハライドヒドロラーゼを含む、実施例11
段階3で得た0.15M溶出フラクションの一部(15
0m/)と005M炭酸水素塩緩衝溶液(N aHCO
 3/’に’ a 2 CO3 )の混合物に,30℃
においで攪拌しながら、DL−2−CPAカリウム塩を
加え,2M水酸化カリウム水溶液を添加して,Hを9.
0に維持した。塩化物イオンの放出を監視することによ
って、反応をフォローアツプした。塩化物イオン放出が
終了した後,さらにDL−2−CPAの追加量を加えた
。5時間後に、塩化物イオンの濃度は8 7 m Mで
あった。これにさらにDL−2−CPA16,!i’ 
( 1 50moLm)を加えた。
反応混合物をpH4に酸性化し.沈殿した蛋白質を10
,OOOG,30分間の述心分離によって除去した。透
明な上#液をさらにpH2.oに敵性化し、塩化メチレ
ンで連続的に抽出した,、塩化.メチレンを蒸発させて
粗2−CPA  7.3.!i’を得。
これを蒸留して無色油5.06,9の生フラクションを
得た。この油は〔α)304  (→12.5° (C
=      □1、77 、 CCl4)  の旋光
度を有し、L:D比92:8の2−CPAに相当した(
すなわち84チ鏡像異性体過剰)。生成物は工RとNM
Rスペクトルによって同定した。
実施例3 この実施例はL−2−CPAを脱ハロゲン化できない突
然変異菌株の製造を説明する。
Lsbriα 液体培地中のシュードモナス・プチダN
ClB12018を振とう水浴上で30℃において一晩
増殖させた。これを新たなLuria  W体培地に継
代培養し、上記条件で増殖させて、550nmで測定し
た光学密度(以下では便宜上0D−550と呼ぶ)0.
5を得た。
この培養物の2通りのサンプル(15d)を遠心外離し
、細胞にレットをクエン酸緩衝溶液(15d)中N−メ
チルーN′−二トロングワアニジン(0,75■)の溶
液に別々に再懸濁させた。
混合物を往復励振と5機上で301:において45分間
インキュベートした。
細胞を遠心外離によって回収し、B−E最少培地への再
懸濁及び遠心分離によって2回洗浄した。
はレットをE−E最少培地(51dl)に懸濁させ、ア
リコート(1d)を振とう機フラスコ中のB−E最少培
地(2d)と0.3%ピルビン酸ナトリウムに接種した
増殖後に、培養物の0D−550を測定し、培養物を希
釈し、約1000細胞/rd(!:L、 B −E寒天
培地とピルビン酸ナトリウム(10thm、olg)か
ら成るプレート上にアリコート(0,1mAりを展げ、
コロニーが出現するまで、30℃でインキュベートした
。コロニーのサンプルを10 倶M D −2−CPA
と10mML−2−CPAを含有するB−E寒天培地プ
レート上にレプリカ培養した。
レプリカ・プレート対を比較し、コロニーを単離 。
L7’c。コロニーはL−2−CPAJ:では増殖した
が、D−2−CPApでは増殖しなかった。これらのコ
ロニーをL−11)−2−Cf’A及びピルビン酸塩上
での増殖に関して比較し、好ましい表現型を偏れ、殆ん
ど逆もどりを示さないコロニーを次のテスト用に選択し
た(表1)。
表1 単離物ノサンプルをDL −2−CPA (20mM)
含有oB−E最少培地(20d)中、30℃において振
とうさせながら一晩増殖させた。培養物を10,0OO
Gにおいて20分間遠心5)離し、細胞をトリス/サル
フェート緩@溶液(,0,1M。
pu s、s ) (10MJり中に再懸濁させた。各
細胞懸濁液を2アリコー)K分割した。
各アリコート対の1つにf)−2−CPAを40mMま
で加え、他方はL−2−CPAを40mMまで加えた。
次に各アリコートを30℃において振とうしながら24
時間インキユベートシ、塩化物イオンの放出をフォロー
アツプした。
一種類の突然変異体(以下では便宜]、AJI−23と
呼ぶ)はD−2−CPAから細胞乾燥重量111につき
塩化物8.5 mtno L a/時の速朋で、塩化物
を放出したが、I、−2−CPAからは放出しなかった
実施例4 この実施例はD−2−CPAから塩化物イオンを放出す
るがL−2−CPAからは放出することのできない突然
変異菌株の使用を説明する。
突然変異株、実施例3で製造したA、Tl−23のサン
プルを、炭素源として0.3 % w/v  ピルビン
酸す) IJウムを含有するB−Ei1体培地とで、0
.1/時の希釈率によるケモスタット培養(50〇−)
として、30℃においてLv/υ/分 で通気しながら
増殖させた。ケモスタット反染Iビットか   −らの
使用済み培養物51を遠心分離によって回収した。
2−CPAラセミ体のカリウムfi200 tnmo 
lを含有する0、1M炭酸水素す) IJウム/′炭酸
塩緩衝溶液(180d)pH中の細胞を再懸濁させた。
反応混合物を30℃において500 rpm  で攪拌
し、4M水酸化カリウム水溶液を添加して、Hを8.8
に維持した。22時間後に、廃棄ポットからの細胞をさ
らに加え1反応をさらに20時間続けた。次に遠心分離
によって細胞を除去した。
上清液を濃硫酸によってpH,4に酸性化し、生成する
沈殿を遠心分離によって除去した。透明な溶液を塩化メ
チレンで抽出し、2−CPAのL−鏡像異性体(3,5
1を単離した。これは光学純度82%を有することがわ
かった(64%鏡像異性体過剰)。
実施例5 この実施例は本発明の第五態様による突然変異菌株の鏡
像異性体純度の高いL−2−11’A製造への利用を説
明する。
実施例3で製造した突然変異菌株A、Tl−23のサン
プルを、実施例4で説明したように、ケモスタット培養
として増殖させた。
培養物の一部(400d)を用いて、培地A(61)に
接種し、混合物に0.751//13/時の率でグルコ
ースを連続的に加えた。混合物を50゜fpm で攪拌
し、空気を4175)で通気し、2MNαOHの添加に
よってp)1を7.0に維持し、温度を30℃に維持し
た。24時間後に、細胞密度が細胞乾燥重量的8g/l
になったときに、グルコースの添加を停止した。次にD
L−2−C)’Aを20mtno1g/時の速度で20
時間加えた。細胞を遠心分離によって回収した。
回収した細胞の一部(乾fi富量8.li’)を、DL
−2−CPAナトリウム塩(108#)を含有する50
mMリン酸カリウム(900,mJ) (pH7,4)
中に再懸濁させ、この混合物を25 Orpm  で攪
拌し、温度を30℃に維持し、混合物のとに2素を通過
させて、混合物の上方に本質的に酸素を含まないブラン
ケットを維持し、pHを7.4出0.2に維持するため
に必要に応じて4M水酸化ナトリウム溶液を加えた。
20時間反応させた後に、塩化物イオンはもはや放出さ
れなくなってから、反応混合物を2つの部分に分割した
(部f+AとB)。部分At−硫酸によってpHlに酸
性化し、けいそう土を通して濾過し、塩化メチレンによ
って連続的に抽出し、塩化メチレン抽出物を油状物(2
5,52f)になるまで、蒸発乾燥させた。ショートパ
ス蒸留によって、0.87%四塩化炭素溶液として〔α
〕ゎ−13,3°を有するフラクションを得た。このフ
ラクションはNMRによって2チ未満のD−)−cpA
を含むL−2−CPA(すなわち96%鏡像異性体過剰
)であることが判明した。
実施例に の実施例は適当な担体に固定した、本発明第三態様によ
る細菌の存在下でのD−2−CPAからの塩化物イオン
の放出を説明する。
実施例4で述べたようにケモスタットで増殖させたAJ
エニー3(乾燥型i0.4.9)、3(1?6/ν ア
クリルアミド水溶1(6,1d)、2%W/τビスアク
リルアミド水溶)[(1,25d)及びIM)リス−サ
ルフェート緩衝溶液pH8,7(1o、7sy)から成
る混合物を真空下で脱気し。
次に、N、 N、 N、INI、−テトラメチル−エチ
レンジアミン(37μl)と10チw/v 過硫酸アン
モニウム(60μl)を加えて、重合を開始させた。
30分鋭に、生成した固定化細胞含有固体ゲルを10m
注射器のオリフィスから押し出し、1Mトリス/サルフ
ェート緩衝溶液で洗浄した。
前記固定化細胞をDL−2−C:PAナトリウム塩(5
ncmole)含有の0.5Mリン酸塩緩衝溶液(jl
H8)(10m/)中、30℃において緩和に振とうし
ながらインキュイードした。塩化物イオン放出をフォロ
ーアツプすることによって、細胞活性を評価した。塩化
物イオン放出は少なくとも200時間続き、このとぎに
塩化物イオン引戻は130溝Mになった。
実施例7 D−2−HAAハライド9ヒドロラーゼを含む環境から
の付加的微生物の単離 、 塩素化酸を汚染物として含む、イギリスの各地から集め
た土壌サンプル(21)を、唯一の炭素源として20m
M  DL−2−CPAナトリウム頃を含有する無機塩
培地(培地B)100xe中で。
30℃において振と5しながらインキュベートした。3
日後に、このようにして製造した、各濃縮培養物のアリ
コートを連続希釈後に上記の寒天同化培地上で培養した
。2〜5日後に出現した微生物コロニーを単離し、標準
の微生物学的方法によって純粋形になるように培養した
各有機体のサンプルを同培地200d中で16時間増殖
させた陵、細胞を遠心分離によって回収し、20mM)
リスサルフェート緩衝溶液(pH7,8)中に再懸濁さ
せて、乾燥重量的50171の細胞密度を得た。L−2
−CPA%Na”tlXとDL−2−CPA、Ng+塩
の両方の各有機体による脱塩素化速度を実施例2に述べ
たように測定した。L−’2−CPAよりも1)L−2
−CPAに対して高い脱塩素化速度を示した有機体をさ
らに研究した(表2)。
このような有機体の細胞を含まなす抽出物を実施例1に
述べたように製造し、これらのデハロゲナーゼ補体を前
述したように電気泳動によって調べた。ゲルをL−2−
CPA及びD−2−CPAに対する活性に関して調べた
。各デハロゲナーゼ蛋白質の基質特異性が注目された(
表3)。D−2−CPAK%異的なデハロゲナーゼがL
−2−CPAに対して活性を示さない仁とが発見された
表2 表3 実施例8 X/ ニート”モナス・プチダと突然変異体A、Tl−
23からのD−2−HAA−ハライドヒドロラーゼの、
ラセミ体混合物としてのD−2−ブロモプロピオン酸(
D−2−BPA)選択的脱臭素化への利用。
実施例1に述べたように製造した酵素製剤の100μ!
アリコートを0.5Mリン酸カリウム緩衝溶液pli7
−3中で種々の濃度のDL−2−BPA。
N♂塩とともに30℃において16時間インキュイード
した(最終量5ゴ)−。
実施例3におけるように製造した突然変異体AJr−2
3をと記と同様に処理した(最終細胞濃度、乾燥型[1
1/11 )。16時間後に1反応混合物中の臭化物イ
オン量をと記と同様にMaデio1&5Ckloデo−
0−カウンターで測定した。各場合に、DL−2−BP
Aの50チが脱臭素化され、異性体特異性であることを
示した(表4)。
実施例9 突然変異有機体A、Tl−23に含まれるD−2−CP
Aを用いた。手工業的規模での鏡像異性体高過剰のL−
2−CPAの製造。
突然変異体AJエニー3を0.3%W/ν ピルビン酸
ナトリウム及び10mMDL−2−CPA含有の、実施
例4で用いた無機塩培地の培養物2×600d中で30
℃において増殖させた。24時間後に1次の成分: MJilSO4・7H20t□ t p7.g(NH4
) 2°5046.3g/1 K2S04           0.571/IF’
*SOa°7H200,05!l//IMsSO4−7
H200,007811/IZ%SO4・7H200,
00781/ICxbO4・7H200,00151/
lCa1l 2  、            0.1
51!/1H2So、(濃)           0
.15 f//1グルコース            
 8.0171リン酸(比重1.75 )      
   0.8811/lを含有する培地5001中で両
培養物をインキュ(−トシた。
これを30℃において800 rpm  で攪拌し。
アンモニアの添加によってpHを7.0に維持した。
20時間後に、さらに50mMDL−2−CPAを含む
新しい培地を絶えず添加することによって(希釈率0.
17時)、連続培養した。培養物を同じ率で取り出しく
細胞乾燥重量59/l)、遠心分離により濃縮して10
%w/w 細胞スラリーを得た。
4501一温度調節ジャケット付き容器内の次の成分: 水128kl? DL−2−CPA  23ゆ 及び リン酸二水素ナトリウム 2時 を含有する溶液に、32チ水酸化ナトリウム溶液を加え
てpHを6.0に高めた。次に20 % NtLQH液
を徐々に加えることによってh pfiをさらに7.2
に高めた。容器ジャケットを通して水を循環させて、温
度を30℃に維持した。容器内容物を60 rpm  
で攪拌した。
上述のように製造した、細胞2に9(乾燥電量)を含有
する細胞スラ17−20kl?をこの容器に装入し、内
容物と方に窒素ブランケットを供給した。
NaOH液の添加によって判定して全てのD−2−CP
Aが脱塩素化されるまで、pHを7.2に制御して反応
を進行させた(7.5時間〕1次に硫酸(78%)を加
えて、pHを1.5に減じた。
C1arc−げlo  1c濾過助剤)(6kN)を加
え、1時間濾過した。次に、このパッチをフィルタープ
レスに通し、透明なP液を回収した。
F’1g!cの一部(800,1をメチルインブチルケ
トン(MよりK)(40011)に加え、室温で20分
間攪拌した。次に内容物を沈降させて分離して、水性ラ
フィネートとMよりK抽出物とを得た。水性ラフィネー
トを次にMよりKで抽出した。
C1arcalfln 1 (1011)をMよりK抽
出物に加え1次に濾過して1MよりK抽出物を一緒にし
た。
MよりK抽出物を反応器に装入し、Nα0)I(13,
47% w/w 溶液、86.7.9を加えた)。5分
間攪拌し、沈降分離させた後、透明な水層に硫酸を加え
て、pa’y、oに調節し%2−CPA、ナトリウム塩
の28〜30チ w/w溶液を得た。NMRによる分析
(実施例2はこれが98%鏡像異性体過剰(L−2−C
PA  99.4%: l) −2−CPAO,61で
L−2−CPAナトリウム塩であることを示した。
実施例10 本発明の第五態様による細胞を含まない酵素の嫌気性使
用。
シュードモナス・プチト9菌株NCより  12018
を増殖させ、これから実施例1に述べたようにD−2−
HAA−ハライドヒドロラーゼ酵素を単離した。細胞を
含まない抽出物の0115Mフラクションの一部(1d
)をDL−2CPAナトリウム塩5mmol−及びトリ
ス/サルフェート緩衝液(pa9.o)らrnrno 
L m  と混合して全体量を10−とした。これを2
通りに実施した。この1つのサンプルを100m/−三
角フラスコに入れ、30℃の振と5水浴(60往復/分
)中でインキュベ−トシた。第二サンプルも同様にイン
キュベートしたが、この場合には窒素雰囲気を用いた。
両方の場合に、D−2−CPAかもの塩化物イオン放出
をフォローアツプした。結果は表5に示す。この表から
窒素雰囲気下では酵素が空気雰囲気下よりも高い率で長
期間にわたって塩化物イオンを放出することがわかる。
表5 空気または窒素雰囲気下でインキュベートしたD−2−
BAAハライドヒドロラーゼによるD−2。
実施例11 本発明の第五態様による細胞結合酵素のtI!気性使用 突然変異菌株AJエニー3を実施例3に述べたように製
造し、実施例1のシュードモナス・プチダNCIB  
12018の増殖に用いた条件下で増殖させた。
製造した培養物を遠心分離して、細胞スラリーを得た。
細胞乾燥重量3.2IIに相当するスラIJ−の一部を
、DL−2−CPAナトリウム塩250mmoL−とリ
ン酸カリウム緩衝溶液(pH7,8)50mmo1g 
 含有の水500d中に懸濁させた。
これをIA!ガラス容器中で30℃において攪拌しなが
ら(250rpm)、インキュは一部した。2MNaO
Hを添加して、pHを7.4に維持することによって、
I)−2−HAA−ハライド上10ラーゼの活性をフォ
ローアツプした。第二の反応では。
窒素を反応混合物の表面とに通して、嫌気性雰囲気を維
持した。
結果を表6に示す。これらの結果は窒素雰囲気下の反応
が空気雰囲気下の反応に比べて高い率で長期間接続する
ことを示した。
表6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)細菌によつて産生されるD−2−HAAハライドヒ
    ドロラーゼから成る、細胞を含まない酵素組成物であつ
    て、L−2−HAAまたはその誘導体を代謝し得る酵素
    活性を実質的に有さない酵素組成物。 2)D−2−HAAから成り、L−2−HAAまたはそ
    の誘導体を代謝し得る酵素を含まない細菌。 3)2−HAAのD−鏡像異性体とL−鏡像異性体の混
    合物中のL−鏡像異性体の濃度を高める方法において、
    D−鏡像異性体の少なくとも一部が2−ヒドロオキシ−
    アルカノン酸またはその誘導体に転化するような条件下
    で、この混合物をD−2−HAAハライドヒドロラーゼ
    によつて処理する段階から成る方法。 4)適当な細菌を培養し、細胞を溶解させ、可溶な蛋白
    質フラクションをそれから分離し、目的酵素組成物を単
    離することから成る細胞を含まない酵素組成物の製造方
    法。 5)2−HAAのD−鏡像異性体とL−鏡像異性体の混
    合物のL−鏡像異性体の濃度を高める方法において、D
    −鏡像異性体の少なくとも一部が2−ヒドロオキシアル
    カノン酸に転化されるような条件下で、この混合物をD
    −2−HAAハライドヒドロラーゼで処理する段階を嫌
    気性条件下で実施することから成る方法。 6)特許請求の範囲第2項記載の細菌の発生源として用
    いることのできる菌株NCIBNo.12018、No
    .12158、No.12159、No.12160及
    びNo.12161ならびにこれらの誘導体。 7)2−HAAが2−ブロモ−プロピオン酸または2−
    クロロ−プロピオン酸である特許請求の範囲第3項また
    は第5項記載の方法。 8)2−ヒドロオキシアルカノン酸の製造に用いる特許
    請求の範囲第3項、第5項または第7項記載の方法。 9)2−ヒドロオキシアルカノン酸が乳酸である特許請
    求の範囲第8項記載の方法。 10)D−2−HAAハライドヒドロラーゼ処理段階を
    窒素雰囲気下で実施する特許請求の範囲第5項記載の方
    法。 11)シュードモナス(Pseudomonas)属の
    菌株である特許請求の範囲第2項記載の細菌。 12)大腸菌(Escherichia coli)、
    メチロフイルス・メチロトロプル(Methyloph
    ilusmethylotrophus)または枯草菌
    (Bacillussubtiles)の菌株から誘導
    される特許請求の範囲第2項または第11項記載の細菌
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