JP3492750B2 - 5−アミノレブリン酸生産微生物及びその製造方法 - Google Patents
5−アミノレブリン酸生産微生物及びその製造方法Info
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Description
−アミノレブリン酸を効率よく生産する微生物、当該微
生物の製造法、及び5−アミノレブリン酸の製造法に関
する。
ル化合物の前駆物質として広く生物圏に存在し、生体中
で重要な役割を担っていると共に、除草剤、殺虫剤、植
物成長調節剤、植物の光合成増強剤として優れた効果を
示し、しかも人畜に対して毒性を示さず分解性が高いた
め、環境中への残留性もないなど優れた性質を示す天然
化合物である(特開昭61−502814号公報、特開
平2−138201号公報など参照)。
ては、従来、種々の方法があり、微生物を用いた製造方
法(特開平5−184376号公報)も検討されている
が、従来の微生物を用いた製造方法では5−アミノレブ
リン酸の生産性が低く、満足できるものではない。ま
た、5−アミノレブリン酸がグリシンを前駆体として生
合成されるC4経路を有する光合成細菌や酵母などを用
いた5−アミノレブリン酸の製造方法として、5−アミ
ノレブリン酸の生合成の前駆体であるグリシンを培養液
中に添加する方法がある。
の生産量を著しく増大させる効果をもたらすが、大量の
グリシンの添加は、微生物の生育や機能を著しく阻害す
る。従って、グリシンの5−アミノレブリン酸への転換
率を上昇させることが、5−アミノレブリン酸の生産性
を向上させるための重要な手段となる。
もの経路が知られているが、中でもグリシンとアセチル
−CoAを基質としてアミノアセトン(アミノアセトン
シンターゼ,E.C.2.3.1.29)を生成する反
応は、グリシンだけでなく、この反応に必要な補酵素で
あるピリドキサールリン酸に関しても、5−アミノレブ
リン酸生産反応である5−アミノレブリン酸シンターゼ
反応と競合する。
上させるためには、生体内でスクシニル−CoAが安定
に供給されなくてはならない。なおかつ、スクシニル−
CoAが安定に供給されていても、スクシニル−CoA
が5−アミノレブリン酸シンターゼによって5−アミノ
レブリン酸に転換される際にアセチル−CoAが存在す
れば、アセチル−CoAが競合的に働く。さらに、5−
アミノレブリン酸シンターゼによってスクシニル−Co
Aの代わりにアセチル−CoAがグリシンとの縮合反応
を受ければ、アミノアセトンが生じる(The Enz
yme、P.D.ベイヤー編、1972年参照)。
リン酸及びアミノアセトンへの代謝経路は酵素及び補酵
素が複雑に関与しており、これを制御することは困難で
あった。
はアミノアセトンの生産性を抑制し、選択的に5−アミ
ノレブリン酸を生産する微生物、当該微生物の創製法、
及び当該微生物を利用した5−アミノレブリン酸の製造
法を提供することにある。
て、本発明者は、5−アミノレブリン酸生産菌の突然変
異処理について鋭意検索した結果、光合成細菌であるロ
ドバクター属に属する微生物を変異処理して得られる変
異株群のうち、比較的著量のアミノアセトンを蓄積する
ものが5−アミノレブリン酸の生産が著しく低下してい
ることを発見し、さらに上記変異株群の中からアミノア
セトンを蓄積しない菌株を選択することによって、5−
アミノレブリン酸を特異的に高蓄積する変異株を選択す
ることに成功し、本発明を完成するに至った。
ブリン酸を蓄積し、かつアミノアセトンを蓄積しないロ
ドバクター・セファロイデスに属する微生物を提供する
ものである。
イデスに属し、5−アミノレブリン酸及びアミノアセト
ンを蓄積する微生物を突然変異処理し、5−アミノレブ
リン酸を蓄積し、かつアミノアセトンを蓄積しない変異
株を選択することを特徴とする上記の微生物の製造法を
提供するものである。
し、得られた培養物から5−アミノレブリン酸を採取す
ることを特徴とする、5−アミノレブリン酸の製造法を
提供するものである。
イデスに属し、グリシン及びレブリン酸存在下で5−ア
ミノレブリン酸を高蓄積し、かつアミノアセトンを副生
しないものであれば特に制限されない。
あるロドバクター・セファロイデスに属し、5−アミノ
レブリン酸及びアミノアセトンを蓄積する微生物を突然
変異処理し、当該変異株の中から5−アミノレブリン酸
の生産性を維持し、アミノアセトン生産性を失った株を
選択することにより得られる。
ター・セファロイデスに属する菌株、例えばCR−38
6株(微工研菌寄第13159号)が挙げられる。この
CR−386株は、既知の菌株であるロドバクター・セ
ファロイデス(IFO12203)をNTGで変異処理
し、得られた変異株より5−アミノレブリン酸デヒドラ
ターゼ変異酵素を有する株を選択することにより得られ
たものである。
が増殖し得る液体培地を試験管中に調製し、滅菌した後
この培地中に滅菌した親株を接種し、振とう培養して、
菌体を増殖させ、得られた菌体を緩衝液で洗浄した後、
物理的変異原、化学的変異原などを用いた公知の変異手
法によって行われる。ここで物理的変異原としては紫外
線、電離放射線などが挙げられ、この場合、増殖した寒
天培地上の親株に上記線原から照射する方法を用いるこ
とができる。また、化学的変異原としては、エチルメタ
ンスルホネート(EMS)、N−メチル−N′−ニトロ
−N−ニトロソグアニジン(NTG)、エチルニトロソ
尿素(ENU)等のアルキル化剤やブロモデオキシウリ
ジン(BrdUrd)等の塩基アナログなどが挙げら
れ、この場合、これらの化合物を添加した緩衝液中で親
株を培養する方法を用いることができる。
殖・培養するために用いる培地としては、該微生物が十
分に増殖し得るものであればいずれをも用いることがで
きるが、該培地中には資化し得る炭素源及び窒素源を適
当量含有せしめておくことが好ましい。炭素源として
は、グルコース等の糖類、酢酸、リンゴ酸、コハク酸等
の酸類などを用いることができる。また、窒素源として
は、硫安、塩安等のアンモニア態窒素化合物、硝酸ナト
リウム等の硝酸態窒素化合物等の無機窒素源、尿素、ポ
リペプトン、酵母エキス等の有機窒素化合物などを用い
ることができる。さらに、無機塩類等の微量成分などを
適宜添加することができる。
本発明微生物を選択するには、変異株をグリシン及びレ
ブリン酸含有培地中で培養し、5−アミノレブリン酸を
産生し、かつアミノアセトンを産生しない菌株を選択す
ればよい。
洗浄した後、寒天培地に撒いて培養し、この培養によっ
て生育した変異株の中から以下の工程によって目的とす
る菌株を選択する。
に植菌し、24時間程度振とう培養する。このとき使用
する培養器としては通常の試験管を利用する他に、効率
的に多くの変異株を評価するためにマイクロプレート等
を利用することもできる。
24時間程度振とう培養した後、それぞれの培養液の一
部を採取し、試薬1(酢酸ナトリウム68gとアセチル
アセトン10mlとを混合し、氷酢酸でpHを4.7に調整
し、蒸留水で1000mlとしたもの)と混合する。沸騰
浴中で加熱したもの(反応液1)を用いて薄層クロマト
グラフィーを行う。このとき使用するゲル及び展開液
は、2,4−ジメチル−3−アセチルピロール(I)
(アミノアセトン発色体)と2−メチル−3−アセチル
−4−(3−プロピオン酸)ピロール(II)(5−アミ
ノレブリン酸発色体)を分離できるものであればいかな
る方法でもよい。
化合物(I)のスポットの見られない株を選択する。こ
のとき、上記化合物(II)のスポットの発色の強いもの
が望ましい。なお、この確認のために反応液1の1部を
試薬2(p−ジメチルアミノベンズアルデヒド1gと7
0%過塩素酸8mlを混合し、氷酢酸で50mlとしたも
の)と混合したもの(反応液2)の553nmの吸光度を
測定する(エーリッヒ法)ことにより5−アミノレブリ
ン酸生産量を検討してもよい。
としてはCR−450株が挙げられる。このCR−45
0株の菌学的性質は、5−アミノレブリン酸を蓄積し、
アミノアセトンを蓄積しないという特性以外は前記CR
−386株と同様である。従って、このCR−450株
をロドバクター・セファロイデス CR−450と命名
し、工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM P
−14085として寄託した。
酸を生産するには、上記微生物を培養し、その培養物か
ら5−アミノレブリン酸を採取すればよい。
クター属の微生物の培養と同様の条件を採用できる。5
−アミノレブリン酸の生産を主目的とする場合、培地
は、前記親株と同様の培地にグリシン及びレブリン酸を
添加したものが好ましい。グリシンの添加量は5〜10
0mM、特に10〜60mMとすることが好ましく、レブリ
ン酸の添加量は1〜60mM、特に5〜30mMとすること
が好ましい。培養条件は、特に限定されるものではない
が、一般には10〜40℃、好ましくは20〜35℃の
好気条件において培養すればよく、また、上記培地のpH
は5〜8、特に5.5〜7.5とすることが好ましい。
なお、5−アミノレブリン酸の生産時にpHが変化する場
合には、水酸化ナトリウム、アンモニア、水酸化カリウ
ム等のアルカリ溶液や塩酸、硫酸、燐酸等の酸を用いて
pHを調整することが好ましい。
明微生物の増殖と同時に行うこともでき、菌体の増殖と
独立して行うこともできる。この場合、使用する微生物
は、増殖基菌体、休止菌体のいずれでもよく、そのまま
5−アミノレブリン酸の生産に使用することができる
が、遠心分離等の方法により集菌し、培地やリン酸緩衝
液等の適当な溶媒に再懸濁させるなどの方法を採用する
ことにより、菌濃度を高くして用いることもできる。
るには、培養により5−アミノレブリン酸は菌体外に分
泌されるので通常、培養液から、イオン交換樹脂を用い
る等の手段により分離すればよい。
の生産に用いた場合、副生するアミノアセトンの量が著
しく低減し、かつグリシンの5−アミノレブリン酸への
転換率の向上及び/又はスクシニル−CoAを5−アミ
ノレブリン酸に転換する際のアセチルCoAによる競争
阻害の緩和の効果により、5−アミノレブリン酸の生産
性が著しく向上する。
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
0mlを直径21mmの試験管に分注し、121℃で15分
間滅菌し、冷却した。これにCR−386株(微工研菌
寄第13159号)の一白金耳を植菌した後、暗所にて
30℃で2日間振とう培養した。別の直径21mmの試験
管に培地1を10ml分注して、上記と同様にして滅菌し
た。これに、上記の培養液0.5mlを植え継ぎ、暗所に
て30℃で18時間振とうすることにより培養した。次
に、この培養液を10000rpm にて5分間遠心分離
し、その上清を捨て、遠心分離前と同量のトリス・マレ
イン酸緩衝液(pH6.0)に懸濁させた。この洗浄操作
をさらに2度繰り返した。この後、再び10000rpm
にて5分間遠心分離し、その上清を捨て、100μg/
mlのNTGを含むトリス・マレイン酸(pH6.0)に懸
濁させ、室温にて80分間静置培養した。このようにし
て変異処理した菌を、上記と同様の方法で3回洗浄した
後、滅菌した培地1の試験管に植え継ぎ、暗所にて30
℃で2日間振とう培養し、培養液を得た。培地1に寒天
15g/lを添加し、121℃で15分間滅菌して調製
した寒天プレートに、上記の培養液を生理食塩水で適宜
希釈して塗布し、暗所にて30℃で4日間培養すること
により、約10000株のコロニーを得た。上記の操作
で得られた変異株それぞれを培地1の試験管に植菌し、
暗所にて30℃にて2日間振とう培養した。培養後それ
ぞれの試験管にグリシンを30mM、レブリン酸を1mMと
なるように添加し、さらに2日間培養を続けた。培養上
清1mlと試薬1(酢酸ナトリウム68gとアセチルアセ
トン10mlとを混合し、氷酢酸でpHを4.7に調整し、
蒸留水で1000mlとしたもの)を2mlとを混合し、沸
騰浴中で15分間加熱し(反応液1)、これを冷却後、
反応液を一部取り、3.5mlの試薬2(p−ジメチルア
ミノベンズアルデヒド1gと70%過塩素酸8mlを混合
し、氷酢酸で50mlとしたもの)を加えてよく混合し、
室温にて5分間静置した(反応液2)。上記反応液の5
53nmの吸光度を測定し、吸光度の高いもの27株(選
択菌)を得た。結果を表2に示す。
ロマトグラフィーに供し、十分に展開後、風乾した。こ
の場合、展開溶媒としては、酢酸エチル:イソプロピル
アルコール:25%アンモニア=9:7:4(容積比)
の混合液を用いた。次に、上記薄層板に試薬2を噴霧
し、5分間放置する方法を用いて、R.f.=0.87
に検出される赤色のスポット(化合物Iに対応)の有無
を調べた。結果を表2に示す。
(CR450(FERM P14085))は、アミノ
アセトンを蓄積せず、なおかつピロール環に由来する5
53nmの吸光度が高いことがわかる。
1℃で15分間滅菌し、冷却した。これにCR−450
株の一白金耳を植菌後、暗所にて30℃で2日間振とう
培養した。500mlの振とうフラスコに培地1を200
ml分注して、上記と同様にして滅菌した。これに、上記
の培養液10mlを植え継ぎ、暗所にて30℃で2日間振
とう培養した。これを10000rpm で10分間遠心分
離した後、菌体をグリシン30mM、レブリン酸15mMを
含む培地2に湿菌体0.3g/10mlとなるように懸濁
させ、暗所にて30℃で振とう培養した。培養15時間
及び40時間後それぞれの培養液中の5−アミノレブリ
ン酸を岡山らの方法(CLINICAL CHEMIS
TRY,Vol.36,No.8,p1494,199
0)により定量した。結果を表3に示す。
較例1)、表2に示すNo.78株(比較例2)、表2
に示すNo.10株(比較例3)とし、レブリン酸濃度
を30mMとした以外は実施例3と同様に操作した。結果
を表3に示す。
る本発明に係るCR−450株は、親株であるCR−3
86株や他のアミノアセトン蓄積株に比べて5−アミノ
レブリン酸の生産性が著しく上昇していることがわか
る。
Claims (4)
- 【請求項1】5−アミノレブリン酸を蓄積し、かつアミ
ノアセトンを蓄積しないロドバクター・セファロイデス
に属する微生物。 - 【請求項2】ロドバクター・セファロイデス CR−4
50と命名され、FERMP−14085として寄託さ
れたものである請求項1記載の微生物。 - 【請求項3】ロドバクター・セファロイデスに属し、5
−アミノレブリン酸及びアミノアセトンを蓄積する微生
物を突然変異処理し、5−アミノレブリン酸を蓄積し、
かつアミノアセトンを蓄積しない変異株を選択すること
を特徴とする請求項1記載の微生物の製造法。 - 【請求項4】請求項1記載の微生物を培養し、得られた
培養物から5−アミノレブリン酸を採取することを特徴
とする5−アミノレブリン酸の製造法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3670594A JP3492750B2 (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 5−アミノレブリン酸生産微生物及びその製造方法 |
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JPH07246088A JPH07246088A (ja) | 1995-09-26 |
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JP3670594A Expired - Fee Related JP3492750B2 (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 5−アミノレブリン酸生産微生物及びその製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0718405B1 (en) * | 1994-12-20 | 2002-10-02 | Cosmo Research Institute | 5-Aminolevulinic acid producing microorganism |
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1994
- 1994-03-08 JP JP3670594A patent/JP3492750B2/ja not_active Expired - Fee Related
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