JPS6262157B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原料として５―ヒドロキシインドー
ルおよびDL―セリンまたはＤ―セリンを用い、
酵素作用によりＬ―５―ヒドロキシトリプトフア
ンを製造する方法に関する。更に詳しくは、トリ
プトフアン・シンセターゼまたはトリプトフアナ
ーゼの存在下で、５―ヒドロキシインドールとＬ
―セリンとを反応させて、Ｌ―５―ヒドロキシト
リプトフアンを製造する方法において、原料とし
て５―ヒドロキシインドールおよびDL―セリン
またはＤ―セリンを用い、反応系にセリンをラセ
ミ化する酵素を作用させ、Ｄ―セリンの少くとも
一部をＬ―セリンに転換せしめて、Ｌ―５―ヒド
ロキシトリプトフアンの製造に利用せしめる方法
に関する。その目的とするところは、トリプトフ
アン類縁物質として医薬、化学工業原料として重
要なＬ―５―ヒドロキシトリプトフアンを工業的
に安価に製造することにある。

酵素を利用したＬ―５―ヒドロキシトリプトフ
アンの優れた製造法として、トリプトフアン・シ
ンセターゼまたはトリプトフアナーゼの作用によ
つて５―ヒドロキシインドールとセリンから製造
する方法が知られている。原料の一つである５―
ヒドロキシインドールは安価に合成される。もう
一つの原料であるセリンの製造法に関しては、蛋
白質からの抽出法、発酵法、酵素法および有機合
成法が知られている。現在最も安価な製造法は、
有機合成法であるが、有機合成法で合成されたセ
リンはDL体であるという欠点を有し、且つ、ト
リプトフアン・シンセターゼまたはトリプトフア
ナーゼの作用を受けるセリンはＬ体のみであつ
て、Ｄ体のセリンは、これらの酵素作用を受けな
いと言う有機合成法固有の重大な問題がある。

原料に５―ヒドロキシインドールとセリンを用
いる場合のＬ―５―ヒドロキシトリプトフアンの
酵素合成法としては、セリンがDL体である場合
の合成法として、次の方法が考えられる。即ち、
５―ヒドロキシインドールとＬ―セリンを酵素作
用でＬ―５―ヒドロキシトリプトフアンに転換せ
しめ、反応物より未反応Ｄ―セリンを分離回収
し、次いで、Ｄ―セリンを水溶液中で高温高圧で
処理してラセミ化した後、再び酵素反応の基質と
して利用する方法である。ラセミ化は、例えば、
高圧下160℃のような高温で、４時間程度処理す
れば出来る。斯くして、酵素反応とラセミ化を交
互に繰返すことによつて最終的にはほとんどの
DL―セリンをＬ―５―ヒドロキシトリプトフア
ンに転換することが出来る。

しかしながら、この方法は次のような多くの欠
点を有する。即ち、 (1) ラセミ化反応は、酵素反応に比べて遥かに過
激であるので、両反応を同時に行なうことが出
来ない。

(2) ラセミ化反応に際し、Ｌ―５―ヒドロキシト
リプトフアンが反応系に混在すれば、セリンの
みならず、Ｌ―５―ヒドロキシトリプトフアン
もラセミ化する。従つて、Ｌ―５―ヒドロキシ
トリプトフアンを完全に分離して後、ラセミ化
反応を行なう必要がある。

(3) ラセミ化反応条件下では、共存する酵素も失
活するので、酵素を連続的に使用するために
は、ラセミ化反応の前に酵素を分離回収する必
要がある。

(4) ラセミ化反応における加圧加熱処理によつて
副生物を生じ、また着色もするので反応後、活
性炭等で脱色精製する必要がある。

(5) ラセミ化反応における加圧加熱処理に、多量
のエネルギーを消費し、またラセミ化反応後、
反応液を酵素反応温度まで冷却する必要があ
る。

本発明者等は、DL―セリンを用い、しかも前
記の欠点のないＬ―５―ヒドロキシトリプトフア
ンの製造法を検討すると同時に、トリプトフア
ン・シンセターゼおよびトリプトフアナーゼの作
用を受けないＤ―セリンを原料として用いる場合
のＬ―５―ヒドロキシトリプトフアンの製造法を
種々検討した結果、Ｌ―５―ヒドロキシトリプト
フアン酵素合成の反応系に、セリンをラセミ化す
る酵素（以下セリン・ラーセマーゼと略称す
る。）を用いることにより、驚くべきことにＤ―
セリンをラセミ化しつゝ、Ｌ―５―ヒドロキシト
リプトフアンに転換し得ることを見出し、本発明
の新規なＬ―５―ヒドロキシトリプトフアン製造
プロセスを完成することが出来た。

即ち、本発明の原料として５―ヒドロキシイン
ドールとDLセリンまたはＤ―セリンを用い、ト
リプトフアン・シンセターゼまたはトリプトフア
ナーゼとセリン・ラセマーゼとの複合作用により
Ｌ―トリプトフアンを製造する方法に関しては、
従来全く知られておらず、極めて有用な方法であ
る。

本発明に用いられるセリン・ラセマーゼの生産
菌としては、例えば、シユードモナス・プテイダ
IFO12996がある。

シユードモナス・プテイダIFO12996は、はじ
めシユードモナス・ストリアタと同定された菌株
である。この菌株の性質、この菌株の培養菌体か
らのラセマーゼの抽出方法、および抽出されたラ
セマーゼの性質については、Agricultural and
Biological Chemistry，Vol.31、No.９、1097〜
1099頁（1976）、同、Vol.33、No.３、424〜429頁
（1969年）、同、Vol.33、No.３、430〜435頁（1969
年）、Biochemical and Biophysical Research
Communications Vol.35、No.３、363〜368頁
（1969年）、および生化学第46巻、第５号、203〜
223頁（1974年）に記載されている。而してこの
ラセマーゼは、一般には低基質特異性アミノ酸ラ
セマーゼと呼ばれ、リジン、ε―Ｎ―アセチルリ
ジンをはじめ、20種類のアミノ酸が基質となり得
ることが知られ、またα―Ｎ―アセチルリジンを
はじめ、13種類のアミノ酸が基質とはなり得ない
ことが知られている。しかし乍ら、５―ヒドロキ
シトリプトフアンに対するこのラセマーゼの挙動
については、全く知られていない。

本発明者等は、この低基質特異性アミノ酸ラセ
マーゼについて更に深く検討した結果、この低基
質特異性アミノ酸ラセマーゼは、５―ヒドロキシ
トリプトフアンをラセミ化しないこと、Ｌ―５―
ヒドロキシトリプトフアンによつて酵素阻害を受
けないこと、トリプトフアン・シンセターゼおよ
びトリプトフアナーゼの作用範囲で、活性を有す
ることなどの好ましい諸条件を極めて好都合に満
足することを見出した。

本発明に用いられるセリン・ラセマーゼ生産菌
の一つであるシユードモナス・プテイダ
IFO12996から低基質特異性アミノ酸ラセマーゼ
を抽出する方法は、例えば(1)粗抽出、(2)硫酸アン
モニウム沈澱、(3)第一段階のDEAE―セルロース
によるクロマトグラフイー、(4)第二段階のDEAE
―セルロースによるクロマトグラフイー、(5)セフ
アデツクスＧ―200（商品名、フアルマシア・フ
アイン・ケミカルス社製）によるクロマトグラフ
イー、(6)結晶化、などの６段階を経て行われる。
抽出精製についての詳細は、Biochemical and
Biophysical Research Communications
Vol.35、No.３、363〜368頁（1969年）に記載され
ている。

本発明に用いられるトリプトフアン・シンセタ
ーゼの生産菌としては、例えば、エシエリヒア・
コリMT―10231、エシエリヒア・コリMT―
10232、エシエリヒア・コリMT―10238、ノイロ
スポラ・クラツサATCC14692などを挙げること
が出来る。エシエルヒア・コリの培養菌体からの
トリプトフアン・シンセターゼの抽出法について
は、The Journal of Biological Chemistry、
Vol.252、No.19、6594〜6599（1977年）、ノイロス
ポラ・クラツサの培養菌体からの抽出法について
は同、Vol.250、No.６、2941〜2946頁（1975年）
に記載され知られている。

本発明に用いられるトリプトフアナーゼ生産菌
としては、例えば、プロテウス・ブルガリス
IFO3167、エシエルヒア・コリIAM1268、アエロ
バクター・アエロゲネスIFO12019、クラブシエ
ラ・ニユーモニアエATCC8724、バチルス・アル
ベイATCC6348などを挙げることが出来る。培養
菌体からのトリプトフアナーゼの抽出法について
は、発酵と代謝、第31号、102〜112頁（1975年）
に記載されている。また、試薬として市販されて
いるトリプトフアナーゼも利用できる。

本発明に使用されるトリプトフアン・シンセタ
ーゼ、トリプトフアナーゼおよびセリン・ラセマ
ーゼは必ずしも純粋である必要はない。

すなわち、培養液から遠心分離などの方法によ
り採取した生菌体、その乾燥菌体あるいは菌体を
磨砕、自己消化、音波処理などの処理により得ら
れた菌体処理物、更にはこれらの菌体より抽出物
並びに該抽出物より得られる酵素の粗製物であつ
ても利用可能である。勿論、これらの固定化酵素
または固定化菌体でもよい。

上記したトリプトフアン・シンセターゼ、トリ
プトフアナーゼおよびセリン・ラセマーゼなどの
生産菌を培養するための培地としては、炭素源、
窒素源、無機物および必要に応じて少量の微量栄
養素を含むものであれば、合成培地または天然培
地の何れも使用可能である。トリプトフアン・シ
ンセターゼ生産菌の培養に際しては、一般に、微
量のトリプトフアン、アントラニル酸またはイン
ドールを培地に加えることが必要である。また、
トリプトフアナーゼ生産菌の培養に際しては、ト
リプトフアナーゼが誘導酵素であるため、培地中
に0.1〜0.5重量％程度のトリプトフアンを添加す
ることによつて、トリプトフアナーゼ活性の高い
菌株を得ることが出来る。培地に使用する炭素源
および窒素源は、使用菌の利用可能なものならば
何れの種類を用いてもよい。即ち、炭素源として
は、グルコール、グリセロール、フラクトース、
シユクロース、澱粉加水分解液、糖蜜などの種々
の炭水化物が使用出来る。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、
炭酸アンモニウム、酢酸アンモニウムなどの各種
の無機および有機アンモニウム塩類、または肉エ
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、フイツシユミールあるいは
その消化物、脱脂大豆粕あるいはその消化物など
の天然有機窒素源が使用可能である。天然有機窒
素源の多くの場合は、窒素源であるとともに炭素
源にもなり得る。更に無機物として、燐酸第一水
素カリウム、燐酸第二水素カリウム、塩化カリウ
ム、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸第
一鉄なども必要に応じて使用すると好都合であ
る。

培養は、振盪培養あるいは通気撹拌深部培養な
どの好気的条件下で行う。培養温度は20〜50℃で
ある。培養中の培地のPHは、中性または微アルカ
リ性附近に維持することが望ましい。培養期間は
通常１〜７日間である。

本発明の５―ヒドロキシインドールとDL―セ
リンまたはＤ―セリンを原料として用い、セリ
ン・ラセマーゼを作用させて、Ｄ―セリンの少く
とも一部をＬ―セリンに転換せしめて、Ｌ―５―
ヒドロキシトリプトフアンを製造する方法の具体
的手段としては、トリプトフアン・シンセターゼ
またはトリプトフアナーゼを作用させて、Ｌ―ト
リプトフアンを合成する反応と、セリン・ラセマ
ーゼを作用させてセリンをラセミ化する反応と
は、同一の反応槽で同時に行つても良いし、また
別々の反応槽で行つても良い。しかし乍ら、トリ
プトフアン・シンセターゼまたはトリプトフアナ
ーゼにセリン・ラセマーゼを共存させて、Ｌ―５
―ヒドロキシトリプトフアンを一挙に製造する方
法は反応工程を単純化する点で極めて有利であ
り、且つ経済的である。即ち、DL―セリンを使
用する場合は、Ｌ―セリンがＬ―５―ヒドロキシ
トリプトフアンに転換すると同時に、残存するＤ
―セリンがDL―セリンにラセミ化して逐次Ｌ―
５―ヒドロキシトリプトフアンへと転換するの
で、使用するDL―セリンを簡易な設備で、且つ
高収率でＬ―５―ヒドロキシトリプトフアンに転
換せしめることが出来る。また、Ｄ―セリンを使
用する場合においても、ラセミ化反応と同時にＬ
―５―ヒドロキシトリプトフアンへの転換が進行
するのでDL―セリンを使用する場合と実質的に
同様に反応が進行する。

反応系における５―ヒドロキシインドール、
DL―セリンおよびＤ―セリンなどの基質の量は
特に制限はないが、通常液中濃度として0.1〜20
重量％の範囲で使用することが出来る。而して、
反応に際しては基質の他に補酵素であるピリドキ
サール燐酸を微量、例えば、液中濃度として１〜
100ppmの範囲で添加することが好ましい。DL―
セリンまたはＤ―セリンに対する５―ヒドロキシ
インドールの量には制限はないが、必要に応じて
５―ヒドロキシインドールを乳化させるために界
面活性剤を添加すると都合が良い。

反応系におけるトリプトフアン・シンセター
ゼ、トリプトフアナーゼおよびセリン・ラセマー
ゼの量は、前記した様な酵素の分離精製あるいは
処理方法によつて異なるが、特に制限はなく、
夫々の基質の量比、酵素の活性、その他の条件に
よつて適宜変更し得る。而して、この反応におけ
る反応温度は通常20〜60℃の範囲であり、また反
応時のPHは6.0〜11.0の範囲である。

本発明の方法においては、反応の進行と共に新
しい基質を添加することも可能であり、また反応
の進行と共に生成物であるＬ―５―ヒドロキシト
リプトフアンの一部または全部を反応系外に取り
除くことも可能である。而して、反応液中に生成
したＬ―５―ヒドロキシトリプトフアンを単離す
るには、通常用いられるイオン交換樹脂、活性炭
等による吸着脱着処理により容易に行うことが出
来る。

次に、実施例により本発明を更に説明するが、
生成したＬ―５―ヒドロキシトリプトフアンの定
性確認は、ペーパークロマトグラム上のＬ―５―
ヒドロキシトリプトフアンのRf値、紫外部吸収
値、エールリツヒ試薬による発色等により行なつ
た。また、定量はアミノ酸自動分析計により行な
つた。なお、％はすべて重量％で示した。

実施例 １ エシエルヒア・コリMT―10232を培地組成
の培地50mlに一白金耳接種し、30℃にて20時間振
盪培養した。

培地組成 肉エキス 1.0％ ペプトン 0.5％ 酵母エキス 0.1％ KH₂PO₄ 0.2％ 初期PH 7.0 培養液１を遠心分離して菌体を集め、これを
トリプトフアン・シンセターゼの酵素源とした。

シユードモナス・プテイダIFO12996を培地組
成の培地50mlに一白金耳接種し、培養液１を
遠心分離して菌体を集め、これをセリン・ラセマ
ーゼの酵素源とした。

培地組成 肉エキス 1.0％ ペプトン 1.0％ NaCl 0.5％ ５―ハイドロキシインドール24.6ｇをトリトン
Ｘ―100（ポリオキシエチレンアルキルフエノー
ルエーテル系非イオン性界面活性剤、商品名、和
光純薬工業製）50ｇに溶かし、これにDL―セリ
ン21ｇ、NaSO₄1ｇ、ピリドキサール燐酸100mgお
よび遠心分離した２種類の前記菌体を加え、500
mlとした。この反応液（PH8.5）を35℃にて窒素
気流中で72時間振盪しながら反応させたところ、
反応終了液中には、Ｌ―５―ヒドロキシトリプト
フアン35.6ｇ（対セリン収率81.2％）が生成蓄積
していた。

対照のために、セリンラセマーゼ生産菌の培養
菌体を除いては、他は全く同じ様に反応させたと
ころ、反応終了液中にＬ―５―ヒドロキシトリプ
トフアン17.6ｇ（対セリン収率40％）が蓄積して
おり、セリンラセマーゼおよびトリプトフアン・
シンセターゼの両酵素を作用させた実験区より
18.0ｇ蓄積量が少かつた。

実施例 ２ 実施例１で、エシエルヒア・コリMT―10232
の代りにエシエルヒア・コリMT―10238を用い
DL―セリンの代りにＤ―セリンを用い、他は実
施例１と同様に実験を行なつたところ、33.6ｇ
（対セリン収率76.4％）のＬ―５―ヒドロキシト
リプトフアンが蓄積していた。セリンラセマーゼ
を添加しない対照区では、Ｌ―５―ヒドロキシト
リプトフアンの蓄積は微量であつた。

実施例 ３ 実施例１で、エシエルヒア・コリMT―10232
の代りに、トリプトフアナーゼ生産菌であるアエ
ロバクター・アエロゲネスIFO3317を用い、培地
組成の代りに次の培地組成を用い、他は実施
例１と同様に実験を行なつたところ、24.8ｇのＬ
―５―ヒドロキシトリプトフアンが蓄積した。セ
リンラセマーゼを添加しない対照区では、16.7ｇ
（対セリン収率26.3％）のＬ―５―ヒドロキシト
リプトフアンの蓄積量であつた。

培地組成 Ｌ―トリプトフアン 0.2％ KH₂PO₄ 0.5％ MgSO₄・7H₂O 0.05％ コーン・スチープ・リカー 6.00％ カザミノ酸 2.0％ 初期PH 8.5

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トリプトフアン・シンセターゼまたはトリプ
   トフアナーゼの存在下、５―ヒドロキシインドー
   ルとＬ―セリンとを反応させて、Ｌ―５―ヒドロ
   キシトリプトフアンを製造する方法において、原
   料として５―ヒドロキシインドールおよびDL―
   セリンまたはＤ―セリンを用い、反応系にセリン
   をラセミ化する酵素を作用させ、Ｄ―セリンの少
   くとも一部をＬ―セリンに転換せしめることを特
   徴とするＬ―５―ヒドロキシトリプトフアンの製
   造方法。 ２ トリプトフアンシンセターゼまたはトリプト
   フアナーゼにセリンをラセミ化する酵素を共存さ
   せて、Ｄ―セリンの少くとも一部をDL―セリン
   に転換せしめる特許請求の範囲第１項記載の方
   法。