KR890004021B1 - Method for producing l-systeine or/and l-systine - Google Patents

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Abstract

L-cysteine and L-cystine are prepd. by reacting β-substd. Lalanine of formula (I) with metal sulfide, metal hydrosulfide, metal polysulfide, ammonium sulfide, ammonium hydrosulfide or ammonium polysulfide in the presence of tryptophan synthase. In (I), X is halogen, -OR or -SR; R is hydrogen, alkyl, acetyl, bentyl or sulfonic acid. L-cysteine and L-cystine are useful as cosmetics, food additives and blood components.

Description

L-시스테인, L-시스틴 및 그의 혼합물의 제조방법Method for preparing L-cysteine, L-cystine and mixtures thereof

본 발명은 β-치환된 L-알라닌을 금속 황화물, 금속 수황화물, 금속 다황화물, 황화암모늄, 수황화암모늄, 또는 다황화암모늄과 트립토판 신티아제(tryptophan systhase)존재하에 반응시킴으로써 L-시스테인 및/또는 L-시스틴을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to L-cysteine by reacting β-substituted L-alanine in the presence of metal sulfides, metal hydrosulfides, metal polysulfides, ammonium sulfide, ammonium hydrosulfide, or ammonium polysulfide with tryptophan systhase. And / or a method for preparing L-cystine.

L-시스테인 및 L-시스틴은 화장료 용도, 식품 첨가물로서 식품 공업 및 기타 다른 용도, 뿐만 아니라 예를들면 수혈 성분과 같은 의학적 용도로 널리 이용되고 있다.L-cysteine and L-cystine are widely used in cosmetic applications, food industry and other uses as food additives, as well as in medical applications such as, for example, transfusion components.

L-시스테인 및 L-시스틴을 제조하기 위한 종래의 각종 방법들이 알려져있으며 : 대표적인 예로는 (1) 머리카락과 같은 천연물질로부터의 추출, (2) 예를들면 일본국 특허출원 공개 제 소화 57-200356호에 발표된 것과 같은 화학적 합성방법, (3) 일본국 특허공보 제 소화 54-2272호에 발표된 것과 같은 DL-2-아미노티아졸린-4-카르복실산으로부터의 효소학적 합성방법, 및 (4) 일본국 특허 공보 제 소화 57-21311호에 발표된 시스테인 탈황화수소 효소 존재하의 β-치환된 알라닌과 금속 황화물 또는 수황화물과의 반응이 공지되어 있다. 그러나 상술한 방법들은 공업적 제법으로서 충분히 만족스럽지 못하다.Various conventional methods for producing L-cysteine and L-cystine are known: representative examples include (1) extraction from natural substances such as hair, and (2) Japanese Patent Application Publication No. 57-200356. Chemical synthesis method as disclosed in Japanese Patent Application, (3) enzymatic synthesis method from DL-2-aminothiazoline-4-carboxylic acid as disclosed in Japanese Patent Publication No. 54-2272, and ( 4) The reaction of β-substituted alanine with metal sulfide or hydrosulfide in the presence of cysteine dehydrosulfase enzyme disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-21311 is known. However, the above-mentioned methods are not satisfactory enough as an industrial manufacturing method.

상술한 상황을 고려하여, 본 발명자들은 저렴한 원가로 L-시스테인 및/또는 L-시스틴을 제조하기 위한 새로운 방법을 연구한 결과, 트립토판 신타아제 존재하에 β-치환된 L-알라닌을 금속 황화물, 금속 수황화물, 금속다황화물, 황화암모늄, 수황화암모늄 또는 다황화암모늄과 반응시킴으로써 L-시스테인 및/또는 L-시스틴에 제조된다는 것을 알아냈다. 상기 발견을 기초로 하여 본 발명이 완성되었다.In view of the above situation, the present inventors have studied a new method for producing L-cysteine and / or L-cystine at low cost, and found that β-substituted L-alanine in the presence of tryptophan synthase was used as a metal sulfide, metal It was found that L-cysteine and / or L-cystine were prepared by reacting with hydrosulfide, metal polysulfide, ammonium sulfide, ammonium hydrosulfide or ammonium polysulfide. The present invention has been completed based on the above findings.

트립토판 신타아제는 미생물, 고등식물등에 광범위하게 존재하는 것으로 알려져 있으며 : 이와 관하여는 예를들면 세균학 리뷰우(Bacteriological Reviews, 39권, 2호 87-120페이지(1975)에 기재되어 있다.Tryptophan synthase is known to be present extensively in microorganisms, higher plants, etc., for example, described in Bacteriological Reviews, Vol. 39, No. 2, pages 87-120 (1975).

본 발명에 있어서, 통상적으로 미생물로부터 얻은 트립토판 신타아제를 사용하나, 효소원이 그에만 제한되는 것은 아니다. 트립토판 신타아제를 생산하는 균주의 예로는 에스케리키아 콜리(Escherichia coli, 대장균) MT-10232(FERM BP-19), 에스케리키아 콜리 MT-10242(FERM BP-20), 뉴로스포라 크라사(Neurospora crassa, 빵곰팡이) ATCC-14692 및 사카로미세스 세레비시아애(Saccharomyces cerevisiae, 맥주효모균) ATCC-26787을 들 수 있다.In the present invention, tryptophan synthase, which is usually obtained from microorganisms, is used, but the enzyme source is not limited thereto. Examples of strains producing tryptophan synthase include Escherichia coli MT-10232 (FERM BP-19), Escherichia coli MT-10242 (FERM BP-20), Neurospora Krasa ( Neurospora crassa, bread mold) ATCC-14692 and Saccharomyces cerevisiae ATCC-26787.

배양세포로부터의 트립토판 신타아제의 추출방법은 공지되어 있으며, 또한 생물화학 저어널(Journal of Biological Chemistry) 249권, 24호, 7756-7763페이지(1974)에는 이 콜리로부터의 추출방법 : 동일한 생물화학 저어널 250권 8호 2941∼2946페이지(1975)에는 뉴로스포라 크라사로부터의 추출방법 : 및 유럽 생화학 저어널(European Journal of Biochemistry) 102권 159-165페이지(1979)에는 사카로미세스 세레비시아애로부터의 추출방법이 각각 발표되어있다.Methods for extracting tryptophan synthase from cultured cells are known and are also described in Journal of Biological Chemistry, Vol. 249, No. 24, pp. 7756-7763 (1974). Extraction from Neurospora Krasa in Journal No. 250 No. 8, pages 2941-2946 (1975) and Saccharomyces cerevisiae in European Journal of Biochemistry 102, pp. 159-165 (1979). Extraction methods from Ae are published respectively.

본 발명에서 사용하는 트립토판 신타아제가 반드시 추출 및 정제된 효소일 필요는 없다. 트립토판 신타아제를 생산하는 미생물을 배양하고, 원심분리 또는 유사한 방법을 이용하여 배양물로부터 생존 세포를 수거한후, 세포를 건조시키고, 분쇄하여 세포 단편을 수득한 다음, 초음파 파쇄 또는 기타의 방법으로 세포들을 처리하거나 또는 자기 분해로 처리하여, 이들을 본 발명의 효소원으로 이용할 수 있다. 또한 상기 세포로부터의 추출물 및 추출물로부터 수득한 조 효소를 사용할 수도 있으며 고정시킨 세포 또는 효소도 물론 본 발명에서 사용할 수 있다.Tryptophan synthase used in the present invention does not necessarily need to be an extracted and purified enzyme. Cultivate the microorganisms producing tryptophan synthase, harvest the viable cells from the culture using centrifugation or similar methods, dry the cells and grind to obtain cell fragments, and then by ultrasonic disruption or other methods. Cells can be treated or subjected to autolysis to use them as enzyme sources of the present invention. It is also possible to use extracts from the cells and crude enzymes obtained from the extracts, and immobilized cells or enzymes may of course be used in the present invention.

트립토판 신타아제-생산 세포를 배양하기 위해서는, 탄소원, 질소원, 미네랄 및 임의로 소량의 부영양소(들)을 함유하는 임의의 합성 또는 천연 배지를 사용할 수 있다. 때때로 배양 배지에 소량의 트립토판 또는 인돌을 첨가하는 것이 효율적이다. 또한, 소량의 인돌 아크릴산을 배지에 가할 경우, 때때로 트립토판 신타아제의 생산량이 증가하기도 한다.For culturing tryptophan synthase-producing cells, any synthetic or natural medium containing a carbon source, a nitrogen source, minerals and optionally a small amount of eutrophic (s) can be used. Sometimes it is efficient to add small amounts of tryptophan or indole to the culture medium. In addition, when a small amount of indole acrylic acid is added to the medium, the yield of tryptophan synthase sometimes increases.

배양은 진탕 또는 통기 교반 배양과 같이 호기성 조건하에 수행한다. 온도는 20∼40℃, 통상적으로 25∼37℃ 범위이내이며, 배양배지의 pH는 5∼8이도록 한다.Cultivation is carried out under aerobic conditions, such as shaking or aeration stirred culture. The temperature is in the range of 20-40 ° C., typically 25-37 ° C., and the pH of the culture medium is 5-8.

트립토판 신타아제는 다기능성 효소로, 즉 상기효소가 인돌-3-글리세로인산 및 L-세린으로부터의 L-트립토산의 합성 뿐만 아니라 기타의 여러 반응들에 관여하는 것으로 공지되어 있으며; 이에 관하여는, 예를 들면 효소학 및 관련된 분자 생물학 분야에 있어서의 진보(Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology) 49권, 127-185페이지(1979)에 기재되어 있다.Tryptophan synthase is a multifunctional enzyme, ie, it is known that the enzyme is involved in the synthesis of L-tryptoic acid from indole-3-glycerophosphate and L-serine as well as many other reactions; This is described, for example, in Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology, Vol. 49, pages 127-185 (1979).

그러나 본 발명자들은 본 발명에 따른 반응에 트립토판 신타아제가 관여한다는 것을 최초로 알아냈다.However, the inventors first found out that tryptophan synthase is involved in the reaction according to the present invention.

본 발명 반응의 기질들 중 하나인, 본 발명에서 사용가능한 β-치환된 L-알라닌의 예로는 β-클로로-L-알라닌 및 β-브로모-L-알라닌과 같은 β-할로게노-L-알라닌 ; O-메틸-L-세린 및 O-에틸-L-세린과 같은 O-알킬-L-세린 ; S-메틸-L-시스테인 및 S-에틸-L-시스테인과 같은 S-알킬-L-시스테인 ; O-아세틸-L-세린 ; O-벤질-L-세린 ; S-벤질-L-시스테인 ; L-세린-O-술페이트 ; L-세린 ; 등을 들 수 있다.Examples of β-substituted L-alanine which may be used in the present invention, which are one of the substrates of the present invention reaction, are β-halogeno-L- such as β-chloro-L-alanine and β-bromo-L-alanine. Alanine; O-alkyl-L-serine such as O-methyl-L-serine and O-ethyl-L-serine; S-alkyl-L-cysteine such as S-methyl-L-cysteine and S-ethyl-L-cysteine; O-acetyl-L-serine; O-benzyl-L-serine; S-benzyl-L-cysteine; L-serine-O-sulfate; L-serine; Etc. can be mentioned.

다른 하나의 기질인, 본 발명에서 사용 가능한 황화물, 수황화물 또는 다황화물의 예로는 황화나트륨, 황화칼륨 및 황화리튬과 같은 금속 황화물 ; 수황화나트륨, 수황화칼륨 및 수황화리튬과 같은 금속 수황화물 ; 다황화나트륨 및 다황화칼륨과 같은 금속 다황화물 ; 황화암모늄 ; 수황화암모늄 ; 다황화암모늄등을 들 수 있다.Examples of sulfides, hydrosulfides or polysulfides usable in the present invention, which are another substrate, include metal sulfides such as sodium sulfide, potassium sulfide and lithium sulfide; Metal hydrosulfides such as sodium hydrosulfate, potassium hydrosulfide and lithium hydrosulfide; Metal polysulfides such as sodium polysulfide and potassium polysulfide; Ammonium sulfide; Ammonium hydrosulfide; Ammonium polysulfide, and the like.

본 발명에 따르면, β-치환된 L-알라닌과 황화물, 수황화물 또는 다황화물은 통상적으로 트립토판 신타아제 존재하에 pH 6∼10의 수성 매질에서 반응한다. 반응온도는 20∼60℃ 범위내에서 알맞게 선택한다. 반응시간은 효소의 역가, 사용하는 기질의 농도 및 조건들에 따라 변경되나, 일반적으로 배지반응에 있어서 1∼100시간이며, 반응은 정치 또는 느린 교반하에 수행된다.According to the present invention, β-substituted L-alanine and sulfides, hydrosulfides or polysulfides are typically reacted in an aqueous medium at pH 6-10 in the presence of tryptophan synthase. The reaction temperature is appropriately selected within the range of 20 to 60 ℃. The reaction time varies depending on the titer of the enzyme, the concentration of the substrate used and the conditions, but is generally 1 to 100 hours in the medium reaction, and the reaction is performed under standing or slow stirring.

기질, β-치환된 L-알라닌 및 황화물, 수황화물 또는 다황화물의 농도는 특정값으로 제한되지는 않으나, 통상적으로 약 0.1∼30중량%범위이내이도록 한다. 기질은 반응 시초에 한꺼번에 모두 가하거나, 또는 반응이 진행됨에 따라 분할하여 가한다. 황화물, 수황화물 또는 다황화물은 반응매질내에 β-치환된 L-알라닌을 기준으로 하여 동몰량 또는 그 이상 존재하는 것이 적당하다. 반응에 있어서, 기질외에, 조효소(coenzyme)인 인산피리독살을 소량 가하는 것이 바람직하다.The concentration of substrate, β-substituted L-alanine and sulfides, hydrosulfides or polysulfides is not limited to specific values, but is usually in the range of about 0.1 to 30% by weight. Substrates may be added all at once at the beginning of the reaction, or may be added in portions as the reaction proceeds. Sulphides, hydrosulfides or polysulfides are suitably present in equimolar amounts or more, based on β-substituted L-alanine, in the reaction medium. In the reaction, in addition to the substrate, it is preferable to add a small amount of coenzyme phosphate pyridoxal.

트립토판 신타아제를 생산할 수 있는 미생물의 세포 또는 배양 배지를 효소원으로 이용할 경우, 반응매질에 알코올, 에스테르, 케톤 및 표면활성제로부터 선택된 최소한 1가지 화합물을 첨가하여 수율을 증가시킬 수도 있다. 상기 알코올로는 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 이소부틸알코올, t-부틸알코올, 1-펜탄올, 1-옥탄올 등을 사용할 수 있다. 사용 가능한 에스테르의 예로는 에틸포르메이트, 프로필 포르메이트, 부틸 포르메이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트 등이 있다. 사용 가능한 케톤으로는 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤등이 있다. 사용 가능한 표면활성제로는 쇼듐 도데실 술페이트 및 소듐 데옥시콜레이트와 같은 음이온계 표면활성제, 옥틸 페닐에테르와 같은 비이온계 표면활성제 및 기타의 표면활성제들을 들 수 있다. 상기 화합물들의 반응매질내 첨가량은 화합물의 종류 또는 사용하는 균주에 따라 다르나, 통상적으로 0.01∼5중량%범위내이다.When using a cell or culture medium of a microorganism capable of producing tryptophan synthase as an enzyme source, the yield may be increased by adding at least one compound selected from alcohols, esters, ketones and surfactants to the reaction medium. As the alcohol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, t-butyl alcohol, 1-pentanol, 1-octanol and the like can be used. Examples of esters that can be used include ethyl formate, propyl formate, butyl formate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate and the like. Ketones that can be used include acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone. Surfactants that can be used include anionic surfactants such as sodium dodecyl sulfate and sodium deoxycholate, nonionic surfactants such as octyl phenylether and other surfactants. The amount of the compound added in the reaction medium depends on the type of compound or the strain used, but is usually in the range of 0.01 to 5% by weight.

상기와 같이 반응을 수행할 경우 생산된 L-시스테인은 쉽게 산화되어 L-시스틴으로 전환되므로, 반응매질은 일반적으로 L-시스테인과 L-시스틴의 혼합물을 함유하며 반응이 진행됨에 따라 L-시스틴의 양은 점차적으로 증가한다. 그러나 반응 조건들을 조절함으로써 L-시스테인과 L-시스틴의 농도비를 변경시킬 수 있다.When the reaction is carried out as described above, since the produced L-cysteine is easily oxidized and converted into L-cystine, the reaction medium generally contains a mixture of L-cysteine and L-cystine, and as the reaction proceeds, The amount gradually increases. However, by controlling the reaction conditions, the concentration ratio of L-cysteine and L-cystine can be changed.

생성된 L-시스테인 또는 L-시스틴은 임의의 종래의 방법을 이용하여 반응 매질로부터 회수할 수 있다. 예를들면, 물에 용해되기 어려운 L-시스틴은 반응이 완결된 후, 반응 매질에 통기시켜 대부분의 L-시스테인을 L-시스틴으로 산화시킴으로써 쉽게 분리할 수 있다. 또한 L-시스테인은 상기에서 수득한 L-시스틴에 대해 전해 환원을 수행함으로써 수득 가능하다.The resulting L-cysteine or L-cystine can be recovered from the reaction medium using any conventional method. For example, L-cystine, which is difficult to dissolve in water, can be easily separated by oxidizing most of L-cysteine to L-cystine after completion of the reaction, through the reaction medium. L-cysteine can also be obtained by performing electrolytic reduction on the L-cystine obtained above.

L-시스테인 및 L-시스틴의 정량 측정은 액체 크로마토 그래피를 이용하여 수행한다. 또한 광학 이성질체를 분리하기 위한 컬럼 액체 크로마토그래피 결과, 생산된 시스테인 및 시스틴 둘다는 L-배위를 갖는 것으로 나타났다.Quantitative determination of L-cysteine and L-cystine is performed using liquid chromatography. Column liquid chromatography to separate the optical isomers also showed that the produced cysteine and cystine both had L-coordination.

이하의 실시예에서는 본 발명을 보다 상세히 설명한다.The following examples illustrate the invention in more detail.

[실시예 1]Example 1

1% 육즙, 0.5% 펩톤, 0.1% 이스트 추출물 및 0.2% KH2PO4를 함유하는 액체 배지(pH 7.0)내에 에스케리키아 콜리 MT-10242(FERM BP-20)를 접종하고, 30℃에서 진탕하에 20시간 동안 배양한다. 배양후, 원심분리하여 세포를 수거하고, 오.아다찌외의 방법[O.Adachi et al, 생물화적 저어널 249권, 7756-7763페이지(1974)]에 따라 효소를 정제한다. 수득된 효소인, 단위 mg당 9.2units의 비 활성(역가)를 갖는 트립토판 신타아제를 하기 반응에서 사용한다. 효소활성은 씨.야노프스키 외의 방법[C.Yanoflsy et al, Methods in Enzymology, 15권, 801-807페이지(1962)]을 이용하여 측정한다. 1unit는 37℃및 pH 7.8에서 L-세린 및 인돌로부터 1μmol/분의 트립토판을 생산하는 효소의 양을 나타낸다.Inoculate Escherichia coli MT-10242 (FERM BP-20) in a liquid medium (pH 7.0) containing 1% broth, 0.5% peptone, 0.1% yeast extract and 0.2% KH 2 PO 4 and shake at 30 ° C. Incubate for 20 hours. After incubation, the cells are harvested by centrifugation and the enzyme is purified according to O. Adachi et al., O. Adachi et al., Biochemical Journal, Vol. 249, pp. 7756-7763 (1974). The enzyme obtained, tryptophan synthase having a specific activity (titer) of 9.2 units per mg mg, is used in the following reaction. Enzyme activity is measured using C. Yanofsky et al. (C.Yanoflsy et al, Methods in Enzymology, Vol. 15, pp. 801-807 (1962)). One unit represents the amount of enzyme that produces 1 μmol / minute tryptophan from L-serine and indole at 37 ° C. and pH 7.8.

50mM L-세린, 하기 표1에 기재한 100mM의 황화물, 수황화물 또는 다황화물 및 0.1mM 인산피리독살을 함유하는 pH 8.5의 반응매질 10ml에 트립토판 신타아제 0.5mg을 첨가하고, 35℃에서 10시간동안 느리게 진탕한다. 생산된 L-시스테인 및 L-시스틴의 농도 및 L-세린을 기준으로 한 이들의 총 수율을 하기 표1에 나타낸다.0.5 mg of tryptophan synthase was added to 10 ml of a reaction medium of pH 8.5 containing 50 mM L-serine, 100 mM sulfide, hydrosulfide or polysulfide and 0.1 mM pyrophosphate, and 10 hours at 35 ° C. Shake slowly while. The concentrations of L-cysteine and L-cystine produced and their total yield based on L-serine are shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00001
Figure kpo00001

[실시예 2]Example 2

더블유.에이치, 마체트 외의 방법[W.H.Matchett et al, 생물화학 저어널, 250권, 8호, 2941-2946페이지(1975)]에 따라, 뉴로스포라 크라사 ATCC-14692를 배양하여 효소를 정제한다. 수득된 효소인, 트립토판 신타아제는 1.3units/mg의 비활성을 갖는다.Purify the enzyme by culturing Neurospora Krasa ATCC-14692 according to WHMatchett et al., Biochemical Journal, Vol. 250, No. 8, pages 2941-2946 (1975). do. The enzyme obtained, tryptophan synthase, has an activity of 1.3 units / mg.

상기 효소액을 사용하여 하기 반응을 수행한다. 50mM L-세린, 100mM 수황화나트륨, 0.1mM 인산 피리독살 및 1.3units의 트립토판 신타아제를 함유하는 반응매질(pH 8.5, 10ml)을 35℃에서 10시간동안 부드럽게 진탕한다. 결과로써, 반응매질내에 12mM L-시스테인 및 4mM L-시스틴이 생성된다.The following reaction is carried out using the enzyme solution. The reaction medium (pH 8.5, 10 ml) containing 50 mM L-serine, 100 mM sodium hydrosulfide, 0.1 mM pyrophosphate and 1.3 units of tryptophan synthase was gently shaken at 35 ° C. for 10 hours. As a result, 12 mM L-cysteine and 4 mM L-cystine are produced in the reaction medium.

[실시예 3]Example 3

1% 펩톤, 0.5% 이스트 추출물, 2% 포도당 및 0.01% 인돌아크릴산을 함유하는 액체 배지(pH 6.0)내에 사카로미세스 세레비시아애 ATCC-26787을 접종하고, 30℃에서 20시간동안 진탕배양한다. 원심분리하여 배양 세포를 수거한 후 엠.데트윌러 외의 방법[M.Dettwiler et al, 유럽 생화학 저어널, 102권, 159-165페이지(1979)]에 따라 효소를 정제한다. 1.2units/mg의 비활성을 갖는 트립토판 신타아제가 수득된다.Saccharomyces cerevisiae ATCC-26787 is inoculated in a liquid medium (pH 6.0) containing 1% peptone, 0.5% yeast extract, 2% glucose and 0.01% indoleacrylic acid and incubated at 30 ° C. for 20 hours. The cultured cells are harvested by centrifugation and the enzyme is purified according to the method of M. Detwiler et al., European Biochemistry Journal, Vol. 102, pages 159-165 (1979). Tryptophan synthase with a specific activity of 1.2 units / mg is obtained.

상기 효소액을 사용하여 하기 반응을 수행한다. 50mM L-세린, 100mM 수황화나트륨, 0.1mM 안신피리독살, 및 1.2units의 트립토판 신타아제를 함유하는 pH 8.5의 반응액(10ml)을 35℃에서 10시간동안 부드럽게 진탕한다. 생성된 반응액은 제조된 11mM L-시스테인 및 3mM L-시스틴을 함유한다.The following reaction is carried out using the enzyme solution. The reaction solution (10 ml) at pH 8.5 containing 50 mM L-serine, 100 mM sodium hydrosulfide, 0.1 mM ancinpyridoxal, and 1.2 units of tryptophan synthase was gently shaken at 35 ° C. for 10 hours. The resulting reaction solution contains 11 mM L-cysteine and 3 mM L-cystine prepared.

[실시예 4]Example 4

1% 육즙, 0.5%펩톤, 0.1% 이스트 추출물 및 0.2% KH2PO4를 함유하는 액체배지(pH 7.0)에 에스케리키아 콜리 MT-10242(RERM BP-20)를 접종하고, 30℃에서 20시간동안 배양한다. 배양후, 원심분리로 세포를 수거하여 트립토판 신타아제의 효소원으로 사용한다. 상기 습윤 세포는 120units/g의 비 활성을 갖는다.Inoculate Escherichia coli MT-10242 (RERM BP-20) in a liquid medium (pH 7.0) containing 1% broth, 0.5% peptone, 0.1% yeast extract and 0.2% KH 2 PO 4 , and at 20 ° C. Incubate for time. After incubation, cells are harvested by centrifugation and used as an enzyme source of tryptophan synthase. The wet cells have a specific activity of 120 units / g.

200mM L-세린, 300mM 황화나트륨, 0.1mM 인산피리독살 및 5g의 습윤세포를 함유하며 HCl을 사용하여 pH 8.5로 조절한 반응매질(100ml)을 35℃에서 24시간동안 진탕한다. 반응이 완결된 후, 디티오트레이톨을 사용하여 반응매질내에 존재하는 L-시스틴을 L-시스테인으로 환원시킨다. 제조된 L-시스테인의 양은 98mM이다.The reaction medium (100 ml) containing 200 mM L-serine, 300 mM sodium sulfide, 0.1 mM phosphate pyridoxal and 5 g of wet cells and adjusted to pH 8.5 using HCl is shaken at 35 ° C. for 24 hours. After the reaction is completed, dithiothreitol is used to reduce L-cystine present in the reaction medium to L-cysteine. The amount of L-cysteine produced is 98 mM.

[실시예 5]Example 5

실시예 1에서 수득된 트립토판 신타아제를 사용하여 하기 반응를 수행한다.The following reaction was carried out using the tryptophan synthase obtained in Example 1.

하기 표2에 기재한 300mM의 β-치환된 L-알라닌, 600mM 수황화나트륨, 1mM 인산피리독살 및 480mM트리스 아미노메탄-HCl완충액(pH 8.5)을 함유하는 반응액 100ml에 트립토판 신타아제(500units)를 첨가하고, 35℃에서 1시간동안 부드럽게 진탕한다. 반응이 완결된 후, 디티오트레이톨을 사용하여 반응액내에 존재하는 L-시스틴을 L-시스테인으로 환원시키고, 이어서 L-시스테인의 양을 측정한다. 결과는 하기 표2에 나타낸다.Tryptophan synthase (500 units) in 100 ml of the reaction solution containing 300 mM β-substituted L-alanine, 600 mM sodium hydrosulfide, 1 mM pyrophosphate, and 480 mM tris aminomethane-HCl buffer (pH 8.5) shown in Table 2 below. Is added and gently shaken at 35 ° C. for 1 hour. After the reaction is completed, dithiothreitol is used to reduce L-cystine present in the reaction solution to L-cysteine, and then the amount of L-cysteine is measured. The results are shown in Table 2 below.

[표 2]TABLE 2

Figure kpo00002
Figure kpo00002

[실시예 6]Example 6

1% 육즙, 0.5% 펩톤, 0.1% 이스트 추출물 및 0.2% KH2PO4를 함유하는 액체 배지(pH 7.0)내에 에스케리키아 콜리 MT-10232(FERM BP-19)를 접종하고, 30℃에서 20시간동안 진탕배양한다. 배양후, 원심분리하여 세포를 수거하고 -20℃로 냉동시켜 트립토판 신타아제의 효소원으로 보관한다. 상기 습윤세포는 89units/g의 트립토판 신타아제 활성을 갖는다. 보관 세포들을 사용하여 하기 반응을 수행한다.Inoculate Escherichia coli MT-10232 (FERM BP-19) in a liquid medium (pH 7.0) containing 1% broth, 0.5% peptone, 0.1% yeast extract and 0.2% KH 2 PO 4 and 20 at 30 ° C. Shake culture for time. After incubation, cells are harvested by centrifugation, frozen at -20 ° C and stored as an enzyme source of tryptophan synthase. The wet cells have a tryptophan synthase activity of 89 units / g. The following reactions are carried out using storage cells.

200mM L-세린, 300mM 황화나트륨, 0.1mM 인산피리독살, 100mM 트리스아미노메탄-HCl완충액(pH 8.5) 및 5g의 습윤세포를 함유하는 반응매질(100ml)을 35℃에서 10시간동안 부드럽게 진탕한다. 반응이 완결된 후, 디티오트레이톨을 사용하여 반응매질내에 존재하는 L-시스틴을 L-시스테인으로 환원시킨 다음 제조된 L-시스테인의 양을측정한 결과 114mM이었다.The reaction medium (100 ml) containing 200 mM L-serine, 300 mM sodium sulfide, 0.1 mM pyrophosphate, 100 mM trisaminomethane-HCl buffer (pH 8.5) and 5 g of wet cells (100 ml) was shaken gently at 35 ° C. for 10 hours. After the reaction was completed, L-cystine present in the reaction medium was reduced to L-cysteine using dithiothreitol, and the amount of L-cysteine prepared was 114 mM.

[실시예 7]Example 7

상기 실시예 6에서 수득한 습윤세포를 사용하여 하기 반응을 수행한다.The following reaction was carried out using the wet cells obtained in Example 6.

200mM(2.1g) L-세린, 1000mM 수황화나트륨, 0.1mM인산피리독살 및 5g의 습윤세포를 함유하는 반응액(100ml, pH 8.0)을 35℃에서 10시간동안 부드럽게 교반한다. 반응이 시작된 후 2시간 및 5시간 경과시에 각각 2.1g의 L-세린을 다시 첨가한다. 반응도중, 6N 인산을 첨가하여 반응액의 pH를 8.0으로 유지시킨다. 반응이 완결되었을때, 반응액 내에는 4.3g의 L-시스테인 및 1.1g의 L-시스틴이 축적되었다.The reaction solution (100 ml, pH 8.0) containing 200 mM (2.1 g) L-serine, 1000 mM sodium hydrosulfide, 0.1 mM pyrophosphate and 5 g of wet cells is gently stirred at 35 ° C. for 10 hours. Two and five hours after the start of the reaction, 2.1 g of L-serine is added again. During the reaction, 6N phosphoric acid is added to maintain the pH of the reaction solution at 8.0. When the reaction was completed, 4.3 g of L-cysteine and 1.1 g of L-cystine were accumulated in the reaction solution.

[실시예 8]Example 8

하기 반응에서는 실시예 4에서 수득된 습윤세포를 트립토판 신타아제의 효소원으로 직접 사용한다.In the following reaction, the wet cells obtained in Example 4 are used directly as an enzyme source of tryptophan synthase.

200mM L-세린, 300mM 황화나트륨, 1mM 인산피리독살, 5g의 습윤세포 및 하기 표 3개에 기재한 화합물을 함유하는 반응매질(100ml, pH 8.5)을 35℃에서 5시간동안 부드럽게 진탕한다. 반응도중 매질의 pH는 8.5±0.3으로 조절한다. 반응이 완결된 후, 디티오트레이톨을 사용하여 반응매질 내에 존재하는 L-시스틴을 L-시스테인으로 환원시키고, 이어서 제조된 L-시스테인의 양을 측정한다. 결과는 하기 표 3에 나타낸다.The reaction medium (100 ml, pH 8.5) containing 200 mM L-serine, 300 mM sodium sulfide, 1 mM pyrophosphate, 5 g of wet cells and the compounds shown in Table 3 below is gently shaken at 35 ° C. for 5 hours. During the reaction, the pH of the medium is adjusted to 8.5 ± 0.3. After the reaction is completed, dithiothreitol is used to reduce the L-cystine present in the reaction medium to L-cysteine and then measure the amount of L-cysteine produced. The results are shown in Table 3 below.

[표 3]TABLE 3

Figure kpo00003
Figure kpo00003

Claims (6)

하기 일반식(I)의 β-치환된 L-알라닌을 금속 황화물, 금속 수황화물, 금속 다황화물, 황화암모늄, 수황화암모늄 또는 다황화암모늄과 트립토판 신타아제 존재하에 반응시킴을 특징으로 하는 L-시스테인 및 L-시스틴의 제조방법.L-characterized by reacting β-substituted L-alanine of formula (I) with metal sulfide, metal hydrosulfide, metal polysulfide, ammonium sulfide, ammonium sulfide or ammonium polysulfide in the presence of tryptophan synthase Method for preparing cysteine and L-cystine. X-CH2-CHCOOH (I)X-CH 2 -CHCOOH (I) NH2 NH 2 [식중, X는 할로겐 원자 또는 -OR 또는 -SR기로서, R은 수소원자 또는 알킬, 아세틸, 벤질 또는 술폰산기이다.][Wherein X is a halogen atom or an -OR or -SR group, R is a hydrogen atom or an alkyl, acetyl, benzyl or sulfonic acid group.] 제1항에 있어서, 반응을 알코올, 에스테르, 케톤 및 표면활성제로부터 선택된 최소한 1가지 화합물 0.01∼5중량% 존재하에 수행함을 특징으로 하는 L-시스테인 및 L-시스틴의 제조방법.The process for preparing L-cysteine and L-cystine according to claim 1, wherein the reaction is carried out in the presence of 0.01 to 5% by weight of at least one compound selected from alcohols, esters, ketones and surfactants. 하기 일반식(I)의 β-치환된 L-알라닌을 금속 황화물, 금속 수황화물, 금속 다황하물, 황화암모늄, 수황화암모늄 또는 다황화암모늄과 트립토판 신타아제 존재하에 반응시키고, 반응매질에 통기시킴을 특징으로 하는 L-시스틴의 제조방법.Β-substituted L-alanine of the following general formula (I) is reacted in the presence of a metal sulfide, a metal hydrosulfide, a metal polysulfide, ammonium sulfide, ammonium sulfide or ammonium polysulfide with tryptophan synthase, and vented to the reaction medium. Method for producing L-cystine characterized by the sikim. X-CH2-CHCOOH (I)X-CH 2 -CHCOOH (I) NH2 NH 2 [식중, X는 할로겐 원자 또는 -OR 또는 -SR기로서, R은 수소원자 또는 알킬, 아세틸, 벤질 또는 술폰산기이다.][Wherein X is a halogen atom or an -OR or -SR group, R is a hydrogen atom or an alkyl, acetyl, benzyl or sulfonic acid group.] 제3항에 있어서, 반응을 알코올, 에스테르, 케톤 및 표면활성제로부터 선택된 최소한 1가지 화합물 0.01∼5중량% 존재하에 수행함을 특징으로 하는 L-시스틴의 제조방법.The process for preparing L-cystine according to claim 3, wherein the reaction is carried out in the presence of 0.01 to 5% by weight of at least one compound selected from alcohols, esters, ketones and surfactants. 하기 일반식(I)의 β-치환된 L-알라닌을 금속 황화물, 금속 수황화물, 금속 다황화물, 황화암모늄, 수황화암모늄 또는 다황화암모늄과 트립토판 신타아제 존재하에 반응시키고, 환원시킴을 특징으로 하는 L-시스테인의 제조방법.Β-substituted L-alanine of formula (I) below is reacted with metal sulfide, metal hydrosulfide, metal polysulfide, ammonium sulfide, ammonium sulfide or ammonium polysulfide in the presence of tryptophan synthase, and is characterized by reducing Method for producing L-cysteine X-CH2-CHCOOH (I)X-CH 2 -CHCOOH (I) NH2 NH 2 [식중, X는 할로겐 원자 또는 -OR 또는 -SR기로서, R은 수소원자 또는 알킬, 아세틸, 벤질 또는 술폰산기이다.][Wherein X is a halogen atom or an -OR or -SR group, R is a hydrogen atom or an alkyl, acetyl, benzyl or sulfonic acid group.] 제5항에 있어서, 반응을 알코올, 에스테르, 케톤 및 표면활성제로부터 선택된 최소한 1가지 화합물 0.01∼5중량% 존재하에 수행함을 특징으로 하는 L-시스테인의 제조방법.A process for preparing L-cysteine according to claim 5, wherein the reaction is carried out in the presence of 0.01 to 5% by weight of at least one compound selected from alcohols, esters, ketones and surfactants.
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