JPS61260894A - Production of physiologically active substance by complex enzyme method - Google Patents

Production of physiologically active substance by complex enzyme method

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JPS61260894A
JPS61260894A JP10315185A JP10315185A JPS61260894A JP S61260894 A JPS61260894 A JP S61260894A JP 10315185 A JP10315185 A JP 10315185A JP 10315185 A JP10315185 A JP 10315185A JP S61260894 A JPS61260894 A JP S61260894A
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physiologically active
active substance
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adenosine
reactor
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今堀 和友
Isao Tomioka
富岡 功
Hiroshi Nakajima
宏 中島
Kazutsugu Kitahata
北畠 千嗣
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PURPOSE:To produce continuously a physiologically active substance by the flow method, by adjusting the concentration of bivalent metallic ions to be fed and the concentration of adenosine 5'-phosphate to be fed within specific ranges in synthesizing the physiologically active substance using a complex enzyme reaction system. CONSTITUTION:The concentration of bivalent metallic ions to be fed is adjusted to >=30mM, and the concentration of adenosine 5'-phosphate to fed is set at a lower value than the concentration of a physiologically active substance precursor in a reaction system containing an enzyme converting adenosine-5'- diphosphate into adenosine-5'-triphosphate and an enzyme synthesizing the physiologically active substance while converting the adenosine-5'-triphosphate into adenosine-5'-diphosphate present in the same reactor. As examples for utilizing the reaction system, synthesis of dihydroxyacetone phosphate from dihydroxyacetone as a precursor with glycerol kinase, synthesis of glucose-6- phosphate from glucose as a precursor with glucokinase, etc., may be cited.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) (従来の技術) 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われるように
なってきている。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。
[Detailed description of the invention] (Industrial application field) (Prior art) In recent years, due to a review of the current chemical industry, chemical reactions in living organisms have been attracting attention. Many attempts are being made to reproduce this using a reactor. Originally, many biosynthetic reactions are carried out in living organisms using enzymes as catalysts to maintain life.These reactions not only easily provide compounds that are difficult to synthesize by chemical synthesis reactions, but also are energy-saving and non-polluting. Because it also has elements that meet society's demands, such as this, it is on the verge of becoming 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
反応を行うに当たっては、アデノシンー5゛−三リン酸
(以下ATPという。)がエネルギー源又は補助因子と
して必要である。この際、 ATPはエネルギー源又は
補助因子として働いた後、アデノシン−5°−ニリン酸
(以下へ〇Pという、)又はアデノシン−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。したがって、結合反応を工業的に再現す
るためには。
However, in carrying out the binding reaction, which is a particularly important reaction among biosynthetic reactions, adenosine-5'-triphosphate (hereinafter referred to as ATP) is required as an energy source or cofactor. At this time, ATP acts as an energy source or a cofactor, and then is decomposed into adenosine-5°-diphosphate (hereinafter referred to as 〇P) or adenosine-5°-monophosphate (hereinafter referred to as AMP), and is consumed. You will end up being rejected. Therefore, in order to reproduce the binding reaction industrially.

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。それゆえに、AT
P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。
Although it is necessary to supply ATP at low cost, in reality ATP is an extremely expensive substance. Therefore, A.T.
An important technology to overcome this problem is to regenerate and convert ADP and AMP, which are the forms of P after consumption, and especially AMP, which 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AT
Pを再生しながら行うという例はあまり知られていない
0例えば、消費されたATPを微生物の解糖系を利用し
て再生又は補給しようという考えがあり、ここでATP
の原料としてAMPを使用するという例がある(例えば
、栃倉辰六部ら有機合成化学、第39巻、第6号、48
7頁、 1981年)。しかし、このAMPはATPの
消費後の姿でなく、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った(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った。
However, the production of substances through such bonding reactions is
There are few known examples of regenerating P while regenerating P. For example, there is an idea to regenerate or replenish consumed ATP using the glycolytic system of microorganisms.
There are examples of using AMP as a raw material for
7, 1981). However, this AMP is not in the form of ATP after it is consumed, but is added separately as an ATP source, and the result of this attempt was that the conversion efficiency of AMP to ATP was extremely poor (ibid.), i.e. Even when using the glycolytic system of microorganisms, there were only negative speculations regarding the regeneration of ATP 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 point of view, the concept of a reactor (bioreactor) for synthesizing useful substances by continuously consuming ATP to AMP has been considered, and the completion of this system has been strongly desired.

本発明者らは、先にこれらの実情に鑑み、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検討した結果、最適成育温
度が50℃ないし85℃である微生物の産生ずる変換酵
素を使用すると、短時間で高収率でAMPをATPに変
換できることを見出し、またAMPとATP ′: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(、長時間安定してAMPを実
質上はとんど100%ATPに変換できることを見出し
、さらに引続き検討を重ねた結果、この知見に基づいて
(a)A M PからATPに再生する反応系と、(b
lATPを用いて生理活性物質を合成する反応系とを連
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
ることを見出し、特許出願した(特開昭59−1062
96号公報参照)。
In view of these circumstances, the inventors of the present invention have previously conducted intensive studies on the conversion and regeneration of AMP, which is a product decomposed to the lowest energy level, into ATP, and have found that the optimal growth temperature is between 50°C and 85°C. We discovered that AMP can be converted into ATP in a short time and with high yield by using a converting enzyme produced by microorganisms, and that by controlling the mixing ratio of AMP and ATP' under specific conditions to regenerate AMP into ATP, We found that AMP can be converted to virtually 100% ATP stably for a long period of time at low cost and with good operability.As a result of further studies, based on this knowledge, (a) A reaction system that regenerates to ATP, and (b
By connecting a reaction system that synthesizes physiologically active substances using lATP, we discovered that biologically active substances could be synthesized using AMP, which is a product decomposed to the lowest energy level, as a raw material, and we applied for a patent (Unexamined Japanese Patent Application Showa 59-1062
(See Publication No. 96).

一方、ジー エム ホワイトサイド(G、 M。On the other hand, G.M. Whiteside (G, M.

Whitesides)らは、 ADPからATPを再
生する反応系と、 ATPを用いて生理活性物質を合成
する反応系とを同一の反応器で生理活性物質を合成した
例を報告している。〔例えば、 J、 Org、 Ch
eap、 4L3130 1983)。
Whitesides et al. have reported an example in which a reaction system for regenerating ATP from ADP and a reaction system for synthesizing a physiologically active substance using ATP were used in the same reactor to synthesize a physiologically active substance. [For example, J, Org, Ch
eap, 4L3130 1983).

(発明が解決しようとする問題点) 上記特開昭59−106296号公報に記載の生理活性
物質合成反応系とATPをAMPから再生産する反応系
とを一つの反応器の中に共存せしめて1反応器の一端よ
り原料を供給し1反応器の他端から生理活性物質を抜き
出す方法(以下フロー法という。)で長時間連続的に生
理活性物質の合成を行うと。
(Problems to be Solved by the Invention) The physiologically active substance synthesis reaction system described in JP-A-59-106296 and the reaction system for reproducing ATP from AMP are made to coexist in one reactor. Physiologically active substances are synthesized continuously over a long period of time by a method in which raw materials are supplied from one end of one reactor and physiologically active substances are extracted from the other end of one reactor (hereinafter referred to as flow method).

反応装置の内部に沈澱が析出し、これにより装置の内部
が詰まり、原料液の送液を中止せざるを得なかりた。ま
た酵素を水不溶性担体に固定化している場合、生成した
沈澱がこの担体表面に付着し。
A precipitate was deposited inside the reactor, which clogged the inside of the reactor, and the feeding of the raw material liquid had to be stopped. Furthermore, when the enzyme is immobilized on a water-insoluble carrier, the generated precipitate adheres to the surface of the carrier.

原料液と酵素の接触が妨げられるために、酵素活性が低
下し、目的とする生理活性物質の生成量が低下する傾向
があった。
Since the contact between the raw material liquid and the enzyme is hindered, the enzyme activity tends to decrease, and the amount of the target physiologically active substance produced tends to decrease.

一方、上記ホワイトサイズ(GoM、 Whitesi
des)らの方法は、ATPを再生する反応系がADP
からのものであるが、バッチ法によって生理活性物質を
製造するため、その生産性は非常に低かった。
On the other hand, the above white size (GoM, Whitesi
In the method of Des) et al., the reaction system for regenerating ATP is ADP.
However, since physiologically active substances were manufactured using a batch method, the productivity was extremely low.

(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、前期のフロー法で連続的に生理活性物質
を製造するうえでの問題点について鋭意研究を重ねた結
果、原料液中の2価の金属イオン濃度を30aM以下に
し、かつアデノシン−5°−リン酸化物(以下AXPと
いう、)の濃度を生理活性物質前前駆体の濃度よりも低
くしたところ、上述の問題点が解決され、フロー法で連
続的に生理活性物質が製造できることを見出し5本発明
を完成した。
(Means for Solving the Problems) As a result of extensive research into the problems encountered in the continuous production of physiologically active substances using the previous flow method, the present inventors found that By lowering the metal ion concentration to 30 aM or less and lowering the concentration of adenosine-5°-phosphate (hereinafter referred to as AXP) to lower than the concentration of the physiologically active substance precursor, the above-mentioned problems were solved, and the flow method They discovered that physiologically active substances can be continuously produced using the same method, and completed the present invention.

すなわち本発明は、 ADPをATPに変換する酵素と
、 ATPをADPに変換しながら生理活性物質を合成
する酵素を同一の反応器に共存せしめた複合酵素反応系
を用いて、該反応器の一端から生理活性物質前前駆体、
アデノシン−5′−リン酸化物及び2価の金属イオンを
含む原料液を供給し1M反応器の他端から生理活性物質
を抜き出して製造するに際し、該反応器に供給する2僅
の金属イオンの濃度を30s+M以下にし、かつAXP
の濃度を生理活性物本発明において、 ATPをADP
に変換して生理活性物質を合成せしめる酵素反応(以下
合成反応という、)としては9例えば、 NADを前駆
体としてNAD+キナーゼによりNADP  を合成す
る反応、ジヒドロキシアセトンを前駆体としてグリセロ
ールキナーゼによりジヒドロキシアセトンリン酸を合成
する反応、グルコースを前駆体としてグルコキナーゼに
よりグルコース6−リン酸を合成する反応リブロース5
−リン酸を前駆体としてホスホリブロキナーゼによりリ
ブロース1.5−ビスリン酸を合成する反応、グリセロ
ールを前駆体としてグリセロールキナーゼによりグリセ
ロール3−リン酸を合成する反応、クレアチンを前駆体
としてクレアチンキナーゼによりクレアチンリン酸を合
成する反応、グルタミン酸とシスティンを前駆体として
γ−グルタミルシスティン合成酵素によりT−グルタミ
ルシスティンを合成する反応、T−グルタミルシスティ
ンとグリシンを前駆体としてグルタチオン合成酵素によ
りグルタチオンを合成する反応9アデノシンを前駆体と
してアデノシンキナーゼによりAMPを合成する反応、
グルタミン酸とアンモニアを前駆体としてグルタミン合
成酵素によりグルタミンを合成する反応、コリンを前駆
体としてコリンキナーゼによりホスホコリンを合成する
反応、パントテン酸を前駆体としてパントテン酸キナー
ゼにより4′−ホスホパントテン酸を合成する反応、ピ
ルビン酸を前駆体としてピルビン酸キナーゼによりホス
ホエノービルビン酸を合成する反応などがあげられる。
That is, the present invention uses a complex enzyme reaction system in which an enzyme that converts ADP to ATP and an enzyme that synthesizes a physiologically active substance while converting ATP to ADP coexist in the same reactor. Physiologically active substance precursors,
When producing a physiologically active substance by supplying a raw material solution containing adenosine-5'-phosphoric oxide and divalent metal ions and extracting it from the other end of a 1M reactor, only 2 of the metal ions supplied to the reactor are produced. Keep the concentration below 30s+M and AXP
In the present invention, the concentration of physiologically active substance ATP is ADP
Examples of enzymatic reactions (hereinafter referred to as synthesis reactions) that synthesize physiologically active substances by converting NAD into Reaction to synthesize acid, reaction to synthesize glucose 6-phosphate by glucokinase using glucose as a precursor Ribulose 5
- Synthesis of ribulose 1,5-bisphosphate using phosphoribrokinase using phosphoric acid as a precursor, reaction of synthesizing glycerol 3-phosphate using glycerol kinase using glycerol as a precursor, creatine using creatine kinase as a precursor Reaction to synthesize phosphoric acid, reaction to synthesize T-glutamylcysteine by γ-glutamylcysteine synthetase using glutamic acid and cysteine as precursors, reaction to synthesize glutathione by glutathione synthase using T-glutamylcysteine and glycine as precursors 9 A reaction in which AMP is synthesized by adenosine kinase using adenosine as a precursor,
A reaction in which glutamine is synthesized by glutamine synthetase using glutamic acid and ammonia as a precursor, a reaction in which phosphocholine is synthesized by choline kinase using choline as a precursor, and a reaction in which 4'-phosphopantothenic acid is synthesized by pantothenic acid kinase using pantothenic acid as a precursor. Examples include a reaction in which phosphoenobiluvate is synthesized using pyruvate kinase using pyruvate as a precursor.

本発明において、上記合成反応系でATPは消費され、
八〇Pになるわけであるが、このADPをリン酸供与体
の存在下にADPをATPに変換する酵素によりATP
に変換する(以下^TP再生反応系という、)この八〇
PをATPに変換する酵素としては9例えば6M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。
In the present invention, ATP is consumed in the above synthesis reaction system,
This ADP is converted into ATP by an enzyme that converts ADP into ATP in the presence of a phosphate donor.
Enzymes that convert this 80P into ATP (hereinafter referred to as TP regeneration reaction system) include 6M kinase, carbamate kinase, creatine kinase, 3-
Phosphoglycerate kinase.

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、またリン酸供与体としては例えばアセ
チルリン酸、カルバモイルリン酸、クレアチンリン酸、
3−ホスホグリセロイルリン酸。
Many compounds such as pyruvate kinase and polyphosphate kinase can be used, and examples of phosphate donors include acetyl phosphate, carbamoyl phosphate, creatine phosphate,
3-phosphoglyceroyl phosphate.

ホスホエノールピルビン酸、ポリリン酸などが使用され
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。アセチルリン酸は、ア
ンモニウム塩、カリウム・リチウム塩、ナトリウム塩な
どの塩として使用することができるが、入手のしやすさ
から二ナトリウム塩を用いることが好ましい。
Phosphoenolpyruvate, polyphosphoric acid, etc. are used, but in consideration of the price of the phosphate donor, the conversion activity to ATP, the ease of obtaining the enzyme, etc., it is most advantageous to use acetate kinase. In this case, acetyl phosphoric acid is used as the phosphoric acid donor. Acetyl phosphoric acid can be used as a salt such as an ammonium salt, a potassium/lithium salt, a sodium salt, etc., but it is preferable to use a disodium salt from the viewpoint of easy availability.

このような酵素を使用することにより、生成ADPをA
TPに再生しながら生理活性物質を合成することが可能
になるが、このうちADPをATPに変換す、る酵素は
、最適生育温度が50℃ないし85℃である微生物の産
生ず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
モブロテオリティクス、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。
By using such an enzyme, the produced ADP can be
It becomes possible to synthesize physiologically active substances while regenerating them into TP, but the enzyme that converts ADP to ATP must be produced by microorganisms whose optimal growth temperature is 50°C to 85°C. Examples of such microorganisms include Bacillus stearothermophilus and Bacillus stearothermophilus.
Microorganisms of the genus Bacillus, such as B. plebis, Bacillus coagulans, Bacillus thermobrotheoliticus, and Bacillus acidocaldarius, and microorganisms of the genus Clostridium.

サーモアクチノマイセス属の微生物、アクロモバクタ−
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・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
ブ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
ら微生物の中でも酢酸キナーゼ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。
Achromobacter, a microorganism of the genus Thermoactinomyces
microorganisms of the genus Streptomyces, microorganisms of the genus Micropolyspora, microorganisms of the genus Thermus such as Thermus aquaticus, Thermus thermophilus, Thermus flavus, microorganisms of the genus Thermomicrobium, microorganisms of the genus Calburia etc. can be mentioned. 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 acetate kinase.

この微生物から得られる酵素は精製が容易であり。The enzyme obtained from this microorganism is easy to purify.

比活性が高い、研究当初においては、最適生育温度が5
0℃ないし85℃である微生物の産生ずる変換酵素を使
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
で長時間安定して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ずる酵素をはるかにしのぐ
ものなのである。
Specific activity is high, and at the beginning of the research, the optimal growth temperature was 5.
The use of converting enzymes produced by microorganisms at temperatures between 0°C and 85°C was thought to be unsuitable for ATP regeneration at room temperature, but surprisingly it can be done in a short period of time at room temperature with high yield. It can convert AMP into ATP stably over time, and these effects far exceed those of enzymes produced by normal-temperature organisms.

本発明に用いられる反応器としては、同一の反応器の中
に生理活性物質を合成するための上記酵素と、 ATP
を再生産するための上記酵素とを共存させうるものであ
ればいかなるものでもよいが。
The reactor used in the present invention includes the above-mentioned enzyme for synthesizing a physiologically active substance and ATP in the same reactor.
Any substance may be used as long as it can coexist with the above-mentioned enzyme for reproducing .

各々の酵素量、原料液の濃度、 pH及び供給速度。The amount of each enzyme, the concentration of the raw material solution, the pH, and the supply rate.

反応温度などによって反応器の大きさ及び形状を選定す
ればよい。その反応器の形状としては1例えば膜型の反
応器、カラム型の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った状態で使用する
ことができる。
The size and shape of the reactor may be selected depending on the reaction temperature and the like. As for the shape of the reactor, for example, a membrane type reactor or a column type reactor can be used. A membrane reactor can be used particularly effectively when the physiologically active substance is a low molecular weight substance. In this case, since the enzyme is a polymeric substance, each enzyme can be used while remaining in the reactor.

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、使用する各酵素を連光な担体
1例えばセルロース、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−アラニンし一グルタミン
酸共重合体、ポリアスパラギン酸などのようなポリアミ
ノ酸又はアミドの誘導体、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、い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。
Next, the column reactor can be used with any physiologically active substance. In this case, each enzyme used may be transported with a light-extending carrier 1 such as a polysaccharide derivative 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 amides such as L-alanine and monoglutamic acid copolymers, polyaspartic acid, etc., derivatives of inorganic substances such as glass, alumina, hydroxyapatite, etc.,
It may be used by entrapping or adsorbing it and filling it in a column as a so-called immobilized enzyme.

本発明において、上記した反応器に供給する原料液とし
ては1例えば生理活性物質前前駆体、リン酸供与体、 
AXP 、  2価の金属イオンなどが含まれており、
その生理活性物質前前駆体及びリン酸供与体の例として
は、先に述べた化合物であげられる。
In the present invention, the raw material liquid supplied to the above-mentioned reactor includes 1, for example, a physiologically active substance precursor, a phosphate donor,
Contains AXP, divalent metal ions, etc.
Examples of the physiologically active substance precursor and phosphate donor include the compounds mentioned above.

AXPとしては、 ADPのみを使用することもできる
が、 ATPのみ又はADPとATPの混合物のいずれ
かを使用すればよく、また生理活性物質合成反応終了後
9反応液から回収したAXPを再使用してもよい。
As AXP, it is possible to use only ADP, but it is also possible to use either ATP alone or a mixture of ADP and ATP, and it is also possible to reuse AXP recovered from the 9 reaction solutions after the physiologically active substance synthesis reaction is completed. It's okay.

本発明においてAXPの原料液中の濃度(モル濃度)は
、生理活性物質前前駆体の濃度より常に低く用いること
が必要であり、その濃度としては生理活性物質前前駆体
の濃度の0.01%ないし90%、好ましくは0.1%
ないし50%、より好ましくは0.5%ないし10%で
ある。
In the present invention, the concentration (molar concentration) of AXP in the raw material solution must always be lower than the concentration of the physiologically active substance precursor, and the concentration is 0.01 of the concentration of the physiologically active substance precursor. % to 90%, preferably 0.1%
The range is from 50% to 50%, more preferably from 0.5% to 10%.

また、リン酸供与体の量としては、生理活性物質前前駆
体と当量かあるいはそれ以上であることが高収量の目的
物を得るのに適している。
Further, the amount of the phosphate donor should be equivalent to or more than the amount of the physiologically active substance precursor to obtain a high yield of the target product.

本発明において、2価の金属イオンの濃度を30III
FI以下にすることが必要であり、特に205M以下に
・1.      することが沈澱の生成をより防ぐ意
味からしても好ましい、そのような金属イオンとしては
1例えばマグネシウムイオン、マンガンイオン、カルシ
ウムイオン、コバルトイオン、カドミウムイオン。
In the present invention, the concentration of divalent metal ions is 30III
It is necessary to keep it below FI, especially below 205M.・1. Examples of such metal ions, which are preferable from the viewpoint of further preventing the formation of precipitates, include magnesium ions, manganese ions, calcium ions, cobalt ions, and cadmium ions.

バリウムイオンなどがあげられる。Examples include barium ion.

本発明において、上記組成の原料液を連続的に反応器の
一端から供給し9反応器の他端から生理活性物質を抜き
出して生理活性物質が製造されるが、この原料液の供給
に際し、原料液の濃度を上記条件を満足するように制御
する。原料液の濃度を制御しながら連続的に反応器に供
給する方法としては1例えばあらかじめすべての原料を
所定の濃度に調整した原料混合液を作成し、これをポン
プなどにより連続的に反応器に送液する方法、又は原料
をあらかじめ混合せずに各々の原料液を別々に反応器に
供給し、その送液速度により反応器入口において所定の
濃度に保つ方法などがあげられる。
In the present invention, a physiologically active substance is produced by continuously supplying a raw material liquid having the above composition from one end of a reactor and extracting a physiologically active substance from the other end of the nine reactors. The concentration of the liquid is controlled to satisfy the above conditions. As a method for continuously supplying the raw material liquid to the reactor while controlling its concentration, 1. For example, prepare a raw material mixture liquid in which all the raw materials are adjusted to a predetermined concentration in advance, and then continuously supply the raw material liquid to the reactor using a pump etc. Examples include a method of feeding the raw materials, or a method of feeding each raw material solution to the reactor separately without mixing the raw materials in advance, and maintaining the concentration at a predetermined concentration at the inlet of the reactor by adjusting the feeding rate.

(実施例) 次に1本発明を実施例及び比較例によって具体的に説明
する。
(Examples) Next, one embodiment of the present invention will be specifically explained using examples and comparative examples.

実施例1 酢酸キナーゼとグルコキナーゼは市販バチルス・ステア
ロサーモフィルス由来の標品(生化学工業販売)を使用
し、 CNBr−活性化セファロース4B(ファルマシ
ア社製)に固定化した。固定化酢酸キナーゼ20ユニフ
トと固定化グルコキナーゼ20ユニツトを一つのカラム
に充填した。
Example 1 For acetate kinase and glucokinase, commercially available preparations derived from Bacillus stearothermophilus (Seikagaku Corporation) were used and immobilized on CNBr-activated Sepharose 4B (manufactured by Pharmacia). 20 units of immobilized acetate kinase and 20 units of immobilized glucokinase were packed into one column.

次いで、5a+M塩化マグネシウムを含む100mM 
トリス塩酸緩衝液pH8に溶解した10mMグルコース
Then 100mM containing 5a+M magnesium chloride
10 mM glucose dissolved in Tris-HCl buffer pH 8.

1mM ADP、 15mMアセチルリン酸二ナトリウ
ム塩。
1mM ADP, 15mM acetyl phosphate disodium salt.

20mMメルカプトエタノールからなる原料液を30鴫
1/時間の流速で固定化酵素カラムに供給し。
A raw material solution consisting of 20mM mercaptoethanol was supplied to the immobilized enzyme column at a flow rate of 30mM/hour.

同速度でグルコース6−リン酸を連続的に抜き取った。Glucose 6-phosphate was continuously extracted at the same rate.

抜き取ったカラム溶出液中のグルコース6−リン酸濃度
は8.5n+Mであり、以後20時間にわたって安定に
グルコース6−リン酸が生成した。
The concentration of glucose 6-phosphate in the extracted column eluate was 8.5n+M, and glucose 6-phosphate was stably produced over the next 20 hours.

このときのカラムの温度を30℃に保った。The temperature of the column at this time was maintained at 30°C.

比較例1 実施例1における原料液中の塩化マグネシウム濃度を4
0mMに変更した以外は、実施例1と全く同様にして行
った。
Comparative Example 1 The magnesium chloride concentration in the raw material liquid in Example 1 was reduced to 4
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the concentration was changed to 0mM.

その結果、2時間後にカラム内に沈澱が生成したので、
カラムへの原料送液を中止した。
As a result, a precipitate was formed in the column after 2 hours.
The feed of raw material to the column was stopped.

比較例2 実施例1における原料液中のADP濃度を20mMに変
更した以外は、実施例1と全く同様にして行った。
Comparative Example 2 Comparative Example 2 was carried out in exactly the same manner as in Example 1 except that the ADP concentration in the raw material solution in Example 1 was changed to 20 mM.

その結果、3時間後にカラム内に沈澱が生成したので、
カラムへの原料送液を中止した。
As a result, a precipitate was formed in the column after 3 hours.
The feed of raw material to the column was stopped.

実施例2 実施例1と同様にして固定化酢酸キナーゼ160ユニツ
トと固定化グルコキナーゼ130ユニツトを一つのカラ
ムに充填した。
Example 2 In the same manner as in Example 1, 160 units of immobilized acetate kinase and 130 units of immobilized glucokinase were packed into one column.

次いで5mM塩化マグネシウムを含む100mM )リ
ス塩酸緩衝液pH8に溶解した100mMグルコース。
Then 100mM glucose dissolved in 100mM) Lis-HCl buffer pH 8 containing 5mM magnesium chloride.

1mM ADP、 120mM20mMアセチルリン酸
二ナトリウム塩Mメルカプトエタノールからなる原料液
を25val/時間の流速で固定化酵素カラムに供給し
A raw material solution consisting of 1mM ADP, 120mM 20mM acetyl phosphate disodium salt M mercaptoethanol was supplied to the immobilized enzyme column at a flow rate of 25 val/hour.

同速度でグルコース6−リン酸を連続的に抜き取った。Glucose 6-phosphate was continuously extracted at the same rate.

抜き取ったカラム溶出液中のグルコース6−リン酸濃度
は10(1mMであり、以後40時間にわたって安定に
グルコース6−リン酸が生成した。
The concentration of glucose 6-phosphate in the extracted column eluate was 10 (1 mM), and glucose 6-phosphate was stably produced over the next 40 hours.

このときのカラムの温度を30℃に保った。The temperature of the column at this time was maintained at 30°C.

比較例3 実施例2における原料液中の塩化マグネシウム濃度を5
0s+Hに変更した以外は、実施例2と全く同様にして
行った。
Comparative Example 3 The magnesium chloride concentration in the raw material liquid in Example 2 was reduced to 5
The test was carried out in exactly the same manner as in Example 2 except that the setting was changed to 0s+H.

その結果、1時間後にカラム内に沈澱が生成したので、
カラムへの原料送液を中止した。
As a result, a precipitate was formed in the column after 1 hour.
The feed of raw material to the column was stopped.

比較例4 実施例2における原料液中のADP濃度を150mMに
変更した以外は、実施例2と全く同様にして行った。
Comparative Example 4 Comparative Example 4 was carried out in exactly the same manner as in Example 2, except that the ADP concentration in the raw material solution in Example 2 was changed to 150 mM.

その結果、2時間後にカラム内に沈澱が生成したので、
カラムへの原料送液を中止した。
As a result, a precipitate was formed in the column after 2 hours.
The feed of raw material to the column was stopped.

実施例3 メゾラド・イン・エンザイモロジ−(Methods 
inEnzymology) 17巻A、第910頁、
 1970年、アカデミツクプレス発行の方法に従い、
エンエリシア・コリから調製したグルタミン合成酵素1
00ユニツトと市販エンエリシア・コリ由来の酢酸キナ
ーゼ(ベーリンガー・マンハイム社製)100ユニツト
を20mM塩化マグネシウムを含む100+*M )リ
ス塩酸緩衝液pH7,5に溶解して1分子量30.00
0の限外濾過膜を使った膜量反応器に封入した。
Example 3 Methods in Enzymology
inEnzymology) Volume 17A, Page 910,
In 1970, following the method published by Academic Press,
Glutamine synthetase 1 prepared from Enerysia coli
00 units and 100 units of commercially available Enerysia coli-derived acetate kinase (manufactured by Boehringer Mannheim) were dissolved in 100+*M) lithium-hydrochloric acid buffer (pH 7.5) containing 20 mM magnesium chloride to obtain a solution with a molecular weight of 30.00.
The membrane was sealed in a membrane reactor using a 0.0 ultrafiltration membrane.

次いで、 20mM塩化マグネシウムを含む1100I
IIトリス塩酸緩衝液pH7,5に溶解した50mM塩
化アンモニウム、5hML−グルタミン酸、 1hM 
ADP、 80mMアセチルリン酸二ナトリウム塩及び
10mMメルカプトエタノールからなる原料液を流速1
0mj!/時間で供給し、同速度でグルタミンを連続的
に抜き取った。
Then 1100I containing 20mM magnesium chloride
50mM ammonium chloride, 5hML-glutamic acid, 1hM dissolved in II Tris-HCl buffer pH 7.5
A raw material solution consisting of ADP, 80mM acetyl phosphate disodium salt, and 10mM mercaptoethanol was fed at a flow rate of 1.
0mj! /hour, and glutamine was continuously withdrawn at the same rate.

反応器からの流出液中の生成グルタミン濃度は35+H
に達し、以後6時間にわたって安定にグルタミンが生成
した。
The concentration of produced glutamine in the effluent from the reactor is 35+H
was reached, and glutamine was stably produced over the next 6 hours.

実施例4 市販酢酸キナーゼ(生化学工業販売)とコリンキナーゼ
(ベーリンガー・マンハイム社製)をCNBr−活性化
セファロース4B(ファルマシア社製)に固定化した。
Example 4 Commercially available acetate kinase (manufactured by Seikagaku Kogyo) and choline kinase (manufactured by Boehringer Mannheim) were immobilized on CNBr-activated Sepharose 4B (manufactured by Pharmacia).

固定化酢酸キナーゼ5ユニツトと固定化コリンキナーゼ
5ユニツトを一つのカラムに充填した。
Five units of immobilized acetate kinase and five units of immobilized choline kinase were packed into one column.

次いで、 15mM塩化マグネシウムを含む100mM
 トリス塩酸緩衝液pH8,5に溶解した5s+Mコリ
ン、l@M ADP、  8sMアセチルリン酸二ナト
リウム塩、51ジチオスレイトールからなる原料液を5
−1/時間の流速で固定化酵素カラムに供給し、同速度
で0−ホスホコリンを連続的に抜き取った。
Then 100mM containing 15mM magnesium chloride
A raw material solution consisting of 5s+M choline, l@M ADP, 8sM acetyl phosphate disodium salt, and 51 dithiothreitol dissolved in Tris-HCl buffer pH 8.5 was
The immobilized enzyme was supplied to the column at a flow rate of -1/hour, and 0-phosphocholine was continuously extracted at the same rate.

抜き取ったカラム溶出液中00−ホスホコリンの濃度は
4.5a+Mであり、以後8時間にわたって安定に0−
ホスホコリンが生成した。
The concentration of 00-phosphocholine in the extracted column eluate was 4.5a+M, and the concentration of 0-phosphocholine remained stable over the next 8 hours.
Phosphocholine was produced.

このときのカラムの温度を30’Cに保った。The temperature of the column at this time was maintained at 30'C.

(発明の効果) 本発明によれば9反応器内に沈澱が生じることなくフロ
ー法で連続的に生理活性物質を合成することが可能にな
り、リアクターの操作性、目的生理活性物質の生産性が
著しく向上する。さらに。
(Effect of the invention) According to the present invention, it is possible to continuously synthesize a physiologically active substance by a flow method without forming a precipitate in the 9 reactors, improving the operability of the reactor and the productivity of the target physiologically active substance. is significantly improved. moreover.

反応器内の酵素の失活も防ぐことができ、長期の連続運
転が可能となる。
It also prevents the enzymes in the reactor from deactivating, making long-term continuous operation possible.

特許出願人  ユ=F:?1?!式貴社今堀和友 手続補正書印釦 昭和61年2月20日 1、事件の表示 特願昭60−103151号 2、発明の名称 複合酵素法による生理活性物質の製造方法3、補正をす
る者 事件との関係 特許出願人 住 所 兵庫県尼崎市東本町1丁目50番地〒541 住 所 大阪市東区北久太部町4丁目68番地名称ユニ
チカ株式貴社特許部 電話06−281−5258 (ダイヤルイン)4、補
正の対象 5、補正の内容 (1)特許請求の範囲を別紙のとおり訂正する。
Patent applicant Yu=F:? 1? ! Ceremony: Kazutomo Imahori Procedural Amendment Form Seal button: February 20, 1985 1. Indication of the incident: Japanese Patent Application No. 1988-103151 2. Name of the invention: Process for producing physiologically active substances by complex enzyme method 3. Person making the amendment Relationship to the incident Patent applicant address 1-50 Higashihonmachi, Amagasaki-shi, Hyogo 541 Address 4-68 Kitakyutabe-cho, Higashi-ku, Osaka Name Unitika Co., Ltd. Patent Department Telephone 06-281-5258 (Dial-in) 4 , Subject of amendment 5, Contents of amendment (1) The scope of claims is amended as shown in the attached sheet.

(2)明細書第4頁第15行の「成育」を「生育」と訂
正する。
(2) "Growth" on page 4, line 15 of the specification is corrected to "growth."

(3)同書第5頁第9行の「ホワイトサイド」を「ホワ
イトサイズ」と訂正する。
(3) "White side" in line 9 of page 5 of the same book is corrected to "white size."

(4)同書同頁第14行のr3130 1983)。」
をr3130(1983) )。」と訂正する。
(4) Ibid., p. 14, r3130 1983). ”
r3130 (1983)). ” he corrected.

(5)同書第7頁下第1行の「反応」を「反応 」と訂
正する。
(5) "Reaction" in the first line of the bottom of page 7 of the same book is corrected to "reaction."

(6)同書第5頁第1行の「化合物で」を「化合物が」
と訂正する。
(6) In the first line of page 5 of the same book, "with a compound" is replaced with "a compound is".
I am corrected.

(7)同書第5頁第5行の「メゾフト」を「メソッド」
と訂正する。
(7) “Mesoft” in line 5 of page 5 of the same book is “method”
I am corrected.

(8)同書第19頁第10行の「0−ホスホコリン」を
「O−ホスホコリン」と訂正する。
(8) "0-phosphocholine" on page 19, line 10 of the same book is corrected to "O-phosphocholine."

特許請求の範囲 (1)アデノシン−5゛−ニリン酸をアデノシン−5°
−三リン酸に変換する酵素と、アデノシン−5゛−三リ
ン酸を7デノシンー5゛−二リン酸に変換しながら生理
活性物質を合成する酵素を同一の反応器に共存せしめた
複合酵素反応系を用いて、該反応器の一端から生理活性
物質前前駆体、アデノシン−5゜−リン酸化物及び2僅
の金属イオンを含む原料液を供給し、該反応器の他端か
ら生理活性物質を抜き出して生理活性物質を製造するに
際し、該反応器に供給する2価の金属イオンの濃度を3
0−以下にし、かつアゾ込シン−5”−リン酸化物の濃
度を。
Claims (1) Adenosine-5゛-diphosphoric acid is adenosine-5゛-diphosphoric acid.
- A complex enzyme reaction in which an enzyme that converts to triphosphate and an enzyme that synthesizes a physiologically active substance while converting adenosine-5'-triphosphate to 7-denosine-5'-diphosphate coexist in the same reactor. Using a system, a raw material solution containing a physiologically active substance precursor, adenosine-5°-phosphate, and 2 traces of metal ions is supplied from one end of the reactor, and a physiologically active substance is supplied from the other end of the reactor. When producing physiologically active substances by extracting ions, the concentration of divalent metal ions supplied to the reactor is
0- or less, and the concentration of azo-containing 5''-phosphoric oxide.

生理活性物■駆体の濃度よりも低く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方法。
Physiologically active substance ■ A method for producing a physiologically active substance by a complex enzyme method, characterized in that the concentration is lower than that of the precursor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)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、アデノシン−5′−三リ
ン酸をアデノシン−5′−二リン酸に変換しながら生理
活性物質を合成する酵素を同一の反応器に共存せしめた
複合酵素反応系を用いて、該反応器の一端から生理活性
物質前駆体、アデノシン−5′−リン酸化物及び2価の
金属イオンを含む原料液を供給し、該反応器の他端から
生理活性物質を抜き出して生理活性物質を製造するに際
し、該反応器に供給する2価の金属イオンの濃度を30
mM以下にし、かつアデキシン−5′−リン酸化物の濃
度を、生理活性物質前前駆体の濃度よりも低くすること
を特徴とする複合酵素法による生理活性物質の製造方法
(1) Adenosine-5'-diphosphate is converted into adenosine-5'-diphosphate.
- A complex enzyme reaction in which an enzyme that converts triphosphate and an enzyme that synthesizes a physiologically active substance while converting adenosine-5'-triphosphate to adenosine-5'-diphosphate coexist in the same reactor. Using a system, a raw material solution containing a physiologically active substance precursor, adenosine-5'-phosphate, and divalent metal ions is supplied from one end of the reactor, and a physiologically active substance is supplied from the other end of the reactor. When extracting and producing physiologically active substances, the concentration of divalent metal ions supplied to the reactor is set to 30%.
1. A method for producing a physiologically active substance by a multiple enzyme method, characterized in that the concentration of adenine-5'-phosphorylated is lower than the concentration of a physiologically active substance precursor.
JP10315185A 1985-05-13 1985-05-13 Production of physiologically active substance by complex enzyme method Granted JPS61260894A (en)

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EP86303587A EP0202094B1 (en) 1985-05-13 1986-05-12 Process for producing physiologically active substance
DE8686303587T DE3660768D1 (en) 1985-05-13 1986-05-12 Process for producing physiologically active substance
US06/862,731 US5001055A (en) 1985-05-13 1986-05-13 Process for producing physiologically active substance

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02231091A (en) * 1989-03-03 1990-09-13 Unitika Ltd Production of fructose-1,6-diphosphate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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