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JPH0349555B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0349555B2
JPH0349555B2 JP9244182A JP9244182A JPH0349555B2 JP H0349555 B2 JPH0349555 B2 JP H0349555B2 JP 9244182 A JP9244182 A JP 9244182A JP 9244182 A JP9244182 A JP 9244182A JP H0349555 B2 JPH0349555 B2 JP H0349555B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cystine
cysteine
atc
ferm
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP9244182A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58209988A (en
Inventor
Teruya Shirata
Tadao Kobayashi
Takashi Udagawa
Noboru Kurihara
Mitsuyoshi Nakamura
Hiroi Yoshii
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ajinomoto Co Inc
Original Assignee
Ajinomoto Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ajinomoto Co Inc filed Critical Ajinomoto Co Inc
Priority to JP9244182A priority Critical patent/JPS58209988A/en
Publication of JPS58209988A publication Critical patent/JPS58209988A/en
Publication of JPH0349555B2 publication Critical patent/JPH0349555B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は、L−含硫アミノ酸、詳しくはL−
システインおよびL−シスチンの製造法に関す
る。 従来、L−システインおよびL−シスチンは、
毛髪等のL−システインやL−シスチンの含量の
高い天然物を鉱酸で加水分解し、生じたアミノ酸
混液よりL−シスチンとして単離取得し、L−シ
ステインはこのようにして得られたL−シスチン
を還元して製造されていた。 これに対し、本出願人においては既に、2−ア
ミノ−チアゾリン−4−カルボン酸(以下、
ATCと記す。)を原料とし、微生物の作用を利用
してL−システイン又はL−シスチンを製造する
方法(特開昭51−136619号公報参照)を開発し
た。 この方法に於いては、ATCを含硫アミノ酸に
変換する能力を有する微生物が酵素源として使用
され、この酵素は誘導酵素であるため、酵素誘導
剤として原料のATCが必要とされている。しか
しながらATCは高価であり、原料の1部を酵素
誘導剤として使用することは経済的ではなく、こ
の方法を工業的に実施し、含硫アミノ酸を安価に
製造するためには、ATCに代る安価な酵素誘導
剤が望まれていた。そこで、本発明者等は安価な
酵素誘導剤を開発することを目的として種々研究
を重ねた結果、ATCに代る誘導剤として、DL−
ATCの化学合成中間体である安価なS−(β−カ
ルボキシ−β−クロルエチル)−イソチオウレア
(以下、SCCIと記す。)が使用できることを発見
し本発明を完成するに至つた。即ち、本発明は
ATCを含硫アミノ酸に変換する能力を有する微
生物をSCCIを含む培地で培養し、培養した微生
物をATCに作用させて含硫アミノ酸に変換せし
めることを特徴とする含硫アミノ酸の製造方法に
係るものである。 本発明において使用する微生物は、自然界に存
在する野生株、公的な微生物保存機関に保存され
ている菌株或いはそれらより人工的に変異誘導し
た微生物群より、ATCからのシスチン又は(及
び)システイン生産能の有無を調べることによつ
て分離採取されるものであり、たとえば、アクロ
モバクター、アルカリゲネス、バチルス、ブレビ
バクテリウム、エンテロバクター、エルビニア、
エツシエリヒア、フラボバクテリウム、ミクロコ
ツカス、ミコプラナ、シユードモナス、サルシナ
あるいはセラチアの各属に属する微生物である。
より具体的に例示するならば次の如き菌株があげ
られる: サルチナ・ルテアAJ−1217(Sarcina lutea)
ATCC272、アクロモバクター・デルマルバアAJ
−1983(Achremebaeter delmarvae)FERM−
P3483、アルカリゲネス・デニトロフインカスAJ
−2553(Alcaligenes denitrificans)
ATCC15173、パチルス・ブレビスAJ−1282
(Bacillus brevis)ATCC8185、ブレビバクテリ
ウム・フラバムAJ−1516(Brevibaeterium
flavum)ATCC13826、エンテロバクター・アエ
ロゲネスAJ−2643(Enterobacter aerogenes
IAM1019)FERM−P2764、エルビニア・カロト
ボラAJ−2753(Erwinia carotovora CCM873)
FERM−P2766、シユードモナス・チアゾリノフ
イラムAJ−3854(Pseudomonas
thiazolinophilum)FERM−P2810、シユードモ
ナス・デスモリチカAJ2368(P.desmolyitca)
FERM−P2816、エツシエリヒア・コリAJ−
2592(Escherichia coli IAM1132)FERM−
P2763、ミクロコツカス・ソドンシスAJ−1753
(Micrococcus sodonensis)ATCC11800、ミコ
プラナ・ジモルフアAJ−2809(Mycoplana
dimorpha)ATCC4249、セラチア・マツセツセ
ンスAJ−2698(Serratia marcescens IAM1206)
FERM−P2765、フラボバクテリウム・アシドフ
イクムAJ−2494(Flavobacterium acidoficum)
ATCC8366、プソイドモナス・オバリスAJ−
2236(Pseudomenas ovalis IAM1454)FERM−
P2762 原料であるATCは、合成法にて供給されるも
ので、一般にラセミ体である。しかし本発明の方
法によれば、D−体、L−体ともにL−体のシス
チンまたはシステインに変換される。 前述の如き微生物を培養するための培地は
SCCIを0.01〜3%含有する栄養培地が使用され
る。SCCIはATCの化学合成中間体であり、ATC
に比べて安価である。栄養培地としては炭素源、
窒素源、無機イオン類、更に要すれば有機微量栄
養素を適宜含有する培地である。たとえば、炭素
源としてグルコース、シユクロース、キシロー
ス、糖蜜等の糖類、酢酸等の有機酸、エタノー
ル、グリセロール、メタノール等のアルコール類
などの、窒素源として硫酸アンモニウム、塩化ア
ンモニウムなど、有機栄養源として酵母エキス、
ペプトン、肉エキス、コーン・ステイープリカー
など無機イオンとして、マグネシウム、鉄、マン
ガン、カリウム、ナトリウム、リン酸などのイオ
ンが適宜用いられる。 培養は常法によればよく、たとえば培地のPHは
6〜9とし、接種後、20〜40℃で1〜3日好気的
に培養する。 このようにして培養した微生物を基質のATC
に作用せしめてATCを含硫アミノ酸を生成せし
める。 上記培養した微生物とは培養して得られる培養
液、分離菌体、洗滌生菌体、凍結乾燥菌体、アセ
トン乾燥菌体、物理的、化学的もしくは生化学的
に破壊された菌体、抽出液、粗精製物、精製物、
精製蛋白標晶、または菌体もしくは精製処理物の
固定化物などをいい、ATCに作用させる際の基
質濃度は、バツチ式、連続式によつても異なる
が、バツチ式では一般に水性媒質中0.1〜30%、
好ましくは0.5〜10%程度で連続式では、これよ
りやや濃度を低下させた方が好ましい。 反応は、普通、水性媒質中で15〜60℃、好まし
くは30℃〜50℃附近で、PH=6〜10、好ましくは
7.0〜9.5附近で行なわれる。反応時間は、静置、
撹拌、流下等の手段あるいは酵素標品の形態、力
価によつて異なつてくるので一様ではないが、バ
ツチ法では通常10分〜72時間程度である。 反応が進行すると、反応液中にL−システイン
とL−シスチンが共存するのであるが、通常L−
システインは空気中の酸素により酸化されてL−
シスチンに変化し易く、時間がたつにつれてL−
シスチンの量が増大する。しかしながら、反応条
件等の変更によつてL−システインとL−シスチ
ンの濃度比を変えることも可能である。 一般には、通気酸化により大部分をL−シスチ
ンとし、その難溶性を利用して晶析する方法によ
りL−シスチンを得ることができた。また、L−
システインにする場合は電気還元による通常の方
法で処理して、L−システインとして採取するこ
とができる。なお、反応液にヒドロキシルアミン
やセミカルバジドを添加することによつてL−シ
ステイン及び/またはL−シスチンの収率を向上
することができる。 L−シスチンとL−システインの定量は、液体
クロマトグラフイーと微生物定量法によつた。後
者は乳酸菌ロイコノストツク・チトロボラム
ATCC8081を用いる方法であるが、本菌はL−シ
スチンとL−システインの双方によつて何等の生
育を与えられるので両アミン酸の和を定量するこ
とになり、通常L−シスチンとして表示される。
なお、本菌はD体のシスチン、システインでは生
育できない。 実施例 1 第1表に示す組成の培地を調整し、500ml容フ
ラスコに50ml宛分注し120℃で10分間加熱・減菌
した。
This invention relates to L-sulfur-containing amino acids, specifically L-
The present invention relates to a method for producing cysteine and L-cystine. Conventionally, L-cysteine and L-cystine are
L-cysteine, such as hair, and natural products with a high content of L-cysteine are hydrolyzed with mineral acids, and L-cysteine is isolated from the resulting amino acid mixture. -Produced by reducing cystine. In contrast, the present applicant has already developed 2-amino-thiazoline-4-carboxylic acid (hereinafter referred to as
It is written as ATC. ) was used as a raw material, and a method for producing L-cysteine or L-cystine using the action of microorganisms was developed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 136619/1983). In this method, a microorganism having the ability to convert ATC into a sulfur-containing amino acid is used as an enzyme source, and since this enzyme is an inducible enzyme, the raw material ATC is required as an enzyme inducer. However, ATC is expensive, and it is not economical to use part of the raw material as an enzyme inducer. An inexpensive enzyme inducer has been desired. Therefore, as a result of various research aimed at developing an inexpensive enzyme inducer, the present inventors found that DL-
The present invention was completed by discovering that an inexpensive S-(β-carboxy-β-chloroethyl)-isothiourea (hereinafter referred to as SCCI), which is an intermediate in the chemical synthesis of ATC, can be used. That is, the present invention
A method for producing a sulfur-containing amino acid, which comprises culturing a microorganism capable of converting ATC into a sulfur-containing amino acid in a medium containing SCCI, and allowing the cultured microorganism to act on ATC to convert it into a sulfur-containing amino acid. It is. The microorganisms used in the present invention are wild strains existing in nature, strains stored in public microbial repositories, or microorganisms artificially mutagenized from them, and cystine or (and) cysteine production from ATC is used. For example, Achromobacter, Alcaligenes, Bacillus, Brevibacterium, Enterobacter, Erwinia,
These microorganisms belong to the genera Ethscherichia, Flavobacterium, Micrococcus, Mycoplana, Pseudomonas, Sarcina, or Serratia.
More specific examples include the following strains: Sarcina lutea AJ-1217 (Sarcina lutea)
ATCC272, Achromobacter delmalvaa AJ
−1983 (Achremebaeter delmarvae) FERM−
P3483, Alcaligenes denitrophincus AJ
−2553 (Alcaligenes denitrificans)
ATCC15173, Pacillus brevis AJ-1282
(Bacillus brevis) ATCC8185, Brevibacterium flavum AJ-1516 (Brevibaeterium
flavum) ATCC13826, Enterobacter aerogenes AJ-2643 (Enterobacter aerogenes
IAM1019) FERM-P2764, Erwinia carotovora AJ-2753 (Erwinia carotovora CCM873)
FERM-P2766, Pseudomonas thiazolinophyllum AJ-3854 (Pseudomonas
thiazolinophilum) FERM-P2810, Pseudomonas desmolytica AJ2368 (P.desmolyitca)
FERM−P2816, Etschierhia coli AJ−
2592 (Escherichia coli IAM1132) FERM−
P2763, Micrococcus sodonsis AJ−1753
(Micrococcus sodonensis) ATCC11800, Mycoplana dimorpha AJ-2809 (Mycoplana dimorpha AJ-2809)
dimorpha) ATCC4249, Serratia marcescens AJ-2698 (Serratia marcescens IAM1206)
FERM-P2765, Flavobacterium acidoficum AJ-2494 (Flavobacterium acidoficum)
ATCC8366, Pseudomonas obalis AJ−
2236 (Pseudomenas ovalis IAM1454) FERM−
P2762 The raw material ATC is supplied by a synthetic method and is generally racemic. However, according to the method of the present invention, both the D-form and the L-form are converted to L-form cystine or cysteine. The medium for culturing the microorganisms mentioned above is
A nutrient medium containing 0.01-3% SCCI is used. SCCI is a chemical synthesis intermediate of ATC,
It is cheaper than. As a nutrient medium, carbon source,
The medium contains a nitrogen source, inorganic ions, and, if necessary, organic micronutrients as appropriate. For example, carbon sources include sugars such as glucose, sucrose, xylose, and molasses; organic acids such as acetic acid; and alcohols such as ethanol, glycerol, and methanol; nitrogen sources include ammonium sulfate and ammonium chloride; organic nutritional sources include yeast extract;
Ions such as magnesium, iron, manganese, potassium, sodium, and phosphoric acid are appropriately used as inorganic ions such as peptone, meat extract, and corn staple liquor. Cultivation may be carried out by a conventional method, for example, the pH of the medium is set to 6 to 9, and after inoculation, the culture is carried out aerobically at 20 to 40°C for 1 to 3 days. The microorganisms cultured in this way are used as a substrate for ATC.
It acts on ATC to produce sulfur-containing amino acids. The above-mentioned cultured microorganisms are culture fluid obtained by culturing, isolated bacterial cells, washed living bacterial cells, freeze-dried bacterial cells, acetone-dried bacterial cells, physically, chemically or biochemically destroyed bacterial cells, and extracted bacterial cells. liquid, crudely purified product, purified product,
It refers to a purified protein standard, or an immobilized product of bacterial cells or a purified product.The substrate concentration when acting on ATC differs depending on whether it is a batch method or a continuous method, but in a batch method, it is generally 0.1 to 0.1 in an aqueous medium. 30%,
Preferably, it is about 0.5 to 10%, and in a continuous system, it is preferable to lower the concentration slightly. The reaction is usually carried out in an aqueous medium at 15-60°C, preferably around 30-50°C, and at a pH of 6-10, preferably
It is held around 7.0 to 9.5. Reaction time: standing still;
The batch method usually takes about 10 minutes to 72 hours, although it is not uniform because it depends on the means of stirring, flowing down, etc., and the form and potency of the enzyme preparation. As the reaction progresses, L-cysteine and L-cystine coexist in the reaction solution, but usually L-cysteine coexists with L-cysteine.
Cysteine is oxidized by oxygen in the air and L-
It easily changes to cystine, and over time it changes to L-
The amount of cystine increases. However, it is also possible to change the concentration ratio of L-cysteine and L-cystine by changing reaction conditions and the like. In general, L-cystine could be obtained by converting most of it into L-cystine by aeration oxidation and crystallizing it by taking advantage of its poor solubility. Also, L-
When producing cysteine, it can be collected as L-cysteine by a conventional method of electroreduction. Note that the yield of L-cysteine and/or L-cystine can be improved by adding hydroxylamine or semicarbazide to the reaction solution. Quantification of L-cystine and L-cysteine was carried out by liquid chromatography and microbial assay. The latter is the lactic acid bacterium Leuconostocci titroborum.
This method uses ATCC8081, but since this bacterium depends on both L-cystine and L-cysteine, the sum of both amino acids is quantified, and it is usually expressed as L-cystine. .
Note that this bacterium cannot grow on D-form cystine or cysteine. Example 1 A culture medium having the composition shown in Table 1 was prepared, and 50 ml was dispensed into a 500 ml flask and sterilized by heating at 120° C. for 10 minutes.

【表】 この培地にシユードモナス・デスモリチカ
FERM−P2816を接種し、30℃にて24時間振盪培
養を行つた。 各培養液5.0mlに1.0g/dlのDL−ATC及び1.0
g/dlのKH2PO4を含む5.0ml(PH8.0)を添加し、
30℃で5時間反応せしめた。 反応液中に生成したシステイン、シスチンの量
を高速液体クロマトグラフイーに定量した。その
結果を第2表に示す。
[Table] In this medium, Pseudomonas desmolytica
FERM-P2816 was inoculated and cultured with shaking at 30°C for 24 hours. 1.0 g/dl DL-ATC and 1.0 g/dl in each 5.0 ml culture solution
Add 5.0 ml (PH 8.0) containing g/dl KH 2 PO 4 ,
The reaction was carried out at 30°C for 5 hours. The amounts of cysteine and cystine produced in the reaction solution were determined using high performance liquid chromatography. The results are shown in Table 2.

【表】 上記SCCI0.1g/dl添加して得られた培養液50
mlを遠心分離して菌体を集め、水で洗浄した後、
この菌体をDL−ATC・3H2O 3.0g及びKH2PO4
1.0gを含むPH8.0の水溶液100mlに添加し、30℃
で15時間ゆるやかに撹拌しながら反応した。 反応終了後、反応液を激しく撹拌してシステイ
ンをシスチンに変換して結晶を析出せしめた。次
いで濃塩酸を添加して結晶を溶解後、遠心分離し
て不溶性物質を除去した。得られた上清に苛性ソ
ーダ溶液を加え、中和して結晶を析出せしめた。
再結を再度行つて白色の結晶1.7gを得た。 この結晶はNMRスペクトル、X線回析、およ
び液体クロマトグラフイーに於てオーセンテイク
なL−シスチンと完全に一致し、L−シスチンと
同定された。 実施例 2 第1表に示す組成の培地(SCCI:0.1g/dl)
を使用して第3表に示す試験菌を実施例1と同様
の方法で培養した。培養液5.0mlを、5.0mlのDL−
ATC水溶液(DLATC2.0g/dl、KH2PO4 1.0
g/dl、PH8.0)と混合し、30℃にて5時間反応
せしめた。反応液中のシステイン及びシスチンを
高速液体クロマトグラフイーにて定量した。その
結果を第3表に示す。
[Table] Culture solution 50 obtained by adding SCCI 0.1g/dl above
After centrifuging ml to collect bacterial cells and washing with water,
This bacterial cell was added to DL-ATC・3H 2 O 3.0g and KH 2 PO 4
Add to 100ml of PH8.0 aqueous solution containing 1.0g and heat at 30℃.
The mixture was reacted for 15 hours with gentle stirring. After the reaction was completed, the reaction solution was vigorously stirred to convert cysteine to cystine and precipitate crystals. Concentrated hydrochloric acid was then added to dissolve the crystals, followed by centrifugation to remove insoluble substances. A caustic soda solution was added to the obtained supernatant to neutralize it and precipitate crystals.
Recrystallization was performed again to obtain 1.7 g of white crystals. This crystal completely matched authentic L-cystine in its NMR spectrum, X-ray diffraction, and liquid chromatography, and was identified as L-cystine. Example 2 Medium with the composition shown in Table 1 (SCCI: 0.1g/dl)
The test bacteria shown in Table 3 were cultured in the same manner as in Example 1. Transfer 5.0ml of culture solution to 5.0ml DL−
ATC aqueous solution (DLATC2.0g/dl, KH 2 PO 4 1.0
g/dl, pH 8.0) and reacted at 30°C for 5 hours. Cysteine and cystine in the reaction solution were quantified using high performance liquid chromatography. The results are shown in Table 3.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 2−アミノ−チアゾリン−4−カルボン酸を
L−システイン又はL−シスチンに変換する能力
を有する微生物をS−(β−カルボキシ−β−ク
ロルエチル)−イソチオウレアを含む培地で培養
し、培養した微生物を2−アミノ−チアゾリン−
4−カルボン酸に作用させてL−システイン又は
L−シスチンを生成せしめることを特徴とするL
−含硫アミノ酸の製造法。
1 A microorganism having the ability to convert 2-amino-thiazoline-4-carboxylic acid to L-cysteine or L-cystine was cultured in a medium containing S-(β-carboxy-β-chloroethyl)-isothiourea. Microorganisms are treated with 2-amino-thiazoline-
L-cysteine or L-cystine is produced by acting on 4-carboxylic acid.
- A method for producing a sulfur-containing amino acid.
JP9244182A 1982-05-31 1982-05-31 Preparation of sulfur-containing l-amino acid Granted JPS58209988A (en)

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