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JPH09503907A - Effective method for producing 7-ADCA via 2- (carboxyethylthio) acetyl-7-ADCA and 3- (carboxymethylthio) propionyl-7-ADCA - Google Patents

Effective method for producing 7-ADCA via 2- (carboxyethylthio) acetyl-7-ADCA and 3- (carboxymethylthio) propionyl-7-ADCA

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Publication number
JPH09503907A
JPH09503907A JP7505583A JP50558394A JPH09503907A JP H09503907 A JPH09503907 A JP H09503907A JP 7505583 A JP7505583 A JP 7505583A JP 50558394 A JP50558394 A JP 50558394A JP H09503907 A JPH09503907 A JP H09503907A
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JP
Japan
Prior art keywords
adca
acetyl
propionyl
carboxyethylthio
gene
Prior art date
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Pending
Application number
JP7505583A
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Japanese (ja)
Inventor
ルーロフ アリ ランス ボーヴェンベルグ
ベルテュス ピーター クークマン
アンドレアス フーケマ
デル ラーン ヤン メツケ ファン
ヤン ヴェルウェイ
フローム エリック デ
Original Assignee
ギスト ブロカデス ベスローテン フェンノートシャップ
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.)
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 アシルトランスフェラーゼ孝共に拡大酵素を発現するペニシリウム・クリソゲナム形質転換株を用いて、2-(カルボキシエチルチオ)アセチル−7−ADCA及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル−7−ADCAを経由する、7−アミノデスアセトキシセファロスポラニック酸(7−ADCA)の効率的な製造及び回収方法を提供する。   (57) [Summary] Using a Penicillium chrysogenum transformant that expresses an expansion enzyme together with acyltransferase, 7-amino via 2- (carboxyethylthio) acetyl-7-ADCA and 3- (carboxymethylthio) propionyl-7-ADCA Provided is an efficient method for producing and recovering desacetoxycephalosporanic acid (7-ADCA).

Description

【発明の詳細な説明】 2−(カルボキシエチルチオ)アセチル−7−ADCA及び3− (カルボキシメチルチオ)プロピオニル−7−ADCAを経由した 7−ADCAの効果的な製造方法 発明の分野及び先行技術の簡単な説明 本発明は、7−アミノデスアセトキシセファロスポラニック酸(7−ADCA )の製造及び回収のための生合成方法に関する。 β−ラクタム抗生物質類は、臨床使用に長い歴史のある、最も重要な抗生物質 化合物群を構成している。この群の中で、突出したものは、ペニシリン類とセフ ァロスポリン類である。これらの化合物は、それぞれ、糸状菌ペニシリウム・ク リソゲナム(Penicillium Chrysogenum)及びアクレモニウム・クリソゲナム(Acremonium Chrysogenum)により天然に産生される。 古典的株改良技術の結果として、ペニシリウム・クリソゲナム及びアクレモニ ウム・クリソゲナムにおける抗生物質の生産レベルが、過去数十年間に劇的に増 加している。ペニシリン類とセファロスポリン類を導く生合成経路に関する知識 の増加、並びに組換えDNA技術の出現に伴って、産生株の改良及び化合物をイ ンビボ(in vivo)で誘導体化する新しい手段が利用できるようになってきている 。 β−ラクタム生合成に関連したほとんどの酵素が同定され、それらに対応する 遺伝子がクローニングされており、以下に見ることができる。Ingolia 及びQuee ner の論文(生合成経路と酵素)(Med.Res.Rev.,:245-264(1989))、及び Aharonowitz,Cohen及びMartinの論文(遺伝子のクローニング)(Ann,Rev.Mi crobiol.,46:461-495(1992))である。 P.クリソゲナムにおけるペニシリンの生合成の最初の2工程は、3種類のアミ ノ酸、L-5-アミノ-5- カルボキシペンタン酸(L-α- アミノアジピン酸)(A)、L -システイン(C)及びL-バリン(V)を縮合して、トリペプチド LLD-ACVとし、続い てこのトリペプチドの環化を行い、イソペニシリンNを形成することである。こ の化合物は、典型的なβ−ラクタム構造を有している。 第3の工程は、酵素のアシルトランスフェラーゼ(AT)の作用により、L-5- アミノ-5- カルボキシペンタン酸の親水性側鎖を疎水性側鎖に交換することであ る。ペニシリンG生産の工業的方法においては、選択される側鎖は、フェニル酢 酸(PA)である。欧州特許公開第 0532341号では、アジピン酸塩(5-カルボキ シペンタノエート)の供給原料の使用が開示されている。この基質の取り込みは 、5-カルボキシペンタノイル側鎖を有するペニシリン誘導体、即ち、5-カルボキ シペンタノイル-6- アミノペニシラン酸を導く。この取り込みは、アシルトラン スフェラーゼが、証明された広範な基質特異性を有するという事実に起因する( Behrens らの論文(J.Biol.Chem.,175 :751-809(1948));Coleの論文(Proc ess.Biochem.,:334-338(1966));Ballioらの論文(Nature,185 :97-99(1960 )))。欧州特許公開第 0448180号に開示されているように、ATにより媒介され る酵素的交換反応は、細胞小器官のミクロボディー内で生じる。 セファロスポリン類は、ペニシリン類よりも極めて高価である。その理由の一 つは、いくつかのセファロスポリン(例えば、セファレキシン)は、多くの化学 的転換によりペニシリンから作られるからである。別の理由としては、これまで のところ、D-5-アミノ-5- カルボキシペンタノイル側鎖を有するセファロスポリ ンのみを発酵生産することができるということである。この点で、特に最も重要 な開始物質であるセファロスポリンCは、いかなるpHにおいても水に非常に良く 溶け、従って、扱い難くかつ高価なカラム技術を用いる、長くて高コストの単離 方法を伴う。このようにして得られるセファロスポリンCを、いつかの化学的か つ酵素的な転化によって、治療に使用するセファロスポリンに転換する必要があ る。 中間体7−ADCAは、一般にペニシリンGの化学的誘導により製造される。 7−ADCA製造に必要な化学的工程は、5員環ペニシリン構造を6員環セファ ロスポリン構造に拡大することを含む。しかしながら、糸状細菌ストレプトミセ ス・クラブリゲラス(Streptomyces clavuligerus)由来の拡大酵素(expandase )は、このような環の拡大を行うことができる。Cantwellらの論文(Proc.R.Soc .Lond.B.,248 :283-289(1992));並びに欧州特許公開第 0532341号及び欧州特 許公開第 0540210号に記載されているように、P.クリソゲナムへ導入する場合に 、 ペニシリン環構造をセファロスポリン環構造に転換することができる。この拡大 酵素は、生化学的及び機能的の両面で良好に特徴付けられており(欧州特許公開 第 0366354号)、その対応する遺伝子がある。cefE遺伝子の両方の物理的マ ップ(欧州特許公開第 0233715号)、DNA配列及びcefEによるP.クリソゲ ナムの形質転換の研究が明らかになっている。 適当な環拡大酵素の別の起源としては、糸状細菌ノカルジア・ラクタムデュラ ンス(Nocardia lactamdurans)(以前はストレプトミセス・ラクタムデュランス(Streptomyces lactamdurans))である。この酵素の生化学的特性及び遺伝子のD NA配列の両方が明らかになっている(それぞれ、Cortesらの論文(J.Gen.Mic robiol.,133 :3165-3174(1987));及びCoqueらの論文(Mol.Gen.Genet.,236 :453-458(1993)))。 さらに詳しく述べると、欧州特許公開第 0532341号は、P.クリソゲナムにおい てアシルトランスフェラーゼの基質として用いる、供給原料5-カルボキシペンタ ノイル側鎖と組み合わせた、P.クリソゲナムの該拡大酵素をインビボで使用する ことを示している。このことは、5-カルボキシペンタノイル−6−APAの形成 をもたらし、これはP.クリソゲナム株中に導入する拡大酵素により転化して、5- カルボキシペンタノイル−7−ADCAをもたらす。最終的に、5-カルボキシペ ンタノイル側鎖の除去が示されており、最終生成物として7−ADCAが得られ る。特許出願である欧州特許公開第 0540210号には、同様な7−ACAの製造方 法が記載されており、さらにADCA環の3-メチル側鎖をACAの3-アセトキシ メチル側鎖へ転化する工程を含んでいる。しかしながら、前述の特許出願は、能 率的かつ安価な有効な方法を示しておらず、それは、先ず第一に、アシルトラン スフェラーゼ酵素の発現と同時の、その細胞内の拡大酵素の適時発現の問題が、 解明されていないからである。 対照的に、本発明は、拡大酵素とアシルトランスフェラーゼが同時に発現され る、7−ADCAの効果的な製造方法を提供する。 さらに、新規側鎖前駆体、即ち、3'-カルボキシメチルチオプロピオン酸の使 用を本発明は示している。この前駆体は、P.クリソゲナムにより、対応するペニ シリンに極めて有効に取り込まれ、これは続く拡大酵素の連続的活性により拡大 される。 さらに、これまでは、脱アシル化前に、発酵ブロスから7−ADCA誘導体を 回収する効果的な方法は明らかにされていない。本発明は、7−ADCA誘導体 を回収する効果的な溶媒抽出法を提供する。 本発明により、7−ADCAを製造するための実質的に効果的な全工程が提供 され、これは、先行技術において開示又は提案のいずれもされていない、複数の 反応工程を含んでいる。 また、本発明及び欧州特許公開第 0540210号に類似のものを使用することによ り、7−ACAを、この方法の効果的な全工程で製造することができる。 図面の簡単な説明 図1:プラスミドpMcTNEの制限地図(functional map)。 図2:プラスミドpMcTSEの制限地図。 図3:プラスミドpMcTNdeの制限地図。 図4:プラスミドpGNETAの制限地図。 図5:プラスミドpGSETAの制限地図。 図6:プラスミドpANETAの制限地図。 図7:プラスミドpASETAの制限地図。 図8:PCR生成物1の配列(上側)と類似の、ノカルジア・ラクタムデュ ランスcefE(前述のCoque らの論文)のDNA配列(下側)。 配列表の簡単な説明 配列番号1から13:ストレプトミセス・クラブリゲラス及びノカルジア・ラク タムデュランスcefE遺伝子用のP.クリソゲナム発現カセットの構築に使用さ れるオリゴヌクレオチド。 配列番号14:ノカルジア・ラクタムデュランスcefEのDNA配列(前述の Coque らの論文)。 発明の概要 従って、本発明は、以下の工程を含む、7-アミノデスアセトキシセファロスポ ラニック酸(7−ADCA)の製造及び回収方法を提供する: a)糸状菌発現シグナルの転写及び翻訳調節下で、拡大酵素遺伝子を用いてペ ニシリウム・クリソゲナム株を形質転換する工程; b)前記株を培養培地で発酵し、かつその場で拡大され、2-(カルボキシエチ ルチオ)アセチル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル−7−ADCA を形成するような、2-(カルボキシエチルチオ)アセチル-及び3-(カルボキシメ チルチオ)プロピオニル−6−アミノペニシラン酸(2-(カルボキシエチルチオ) アセチル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル−6−APA)を得る のに適している、3'-カルボキシメチルチオプロピオン酸或いはそれらの塩又は エステルを、該培養培地に添加する工程; c)発酵ブロスから2-(カルボキシエチルチオ)アセチル−及び3-(カルボキ シメチルチオ)プロピオニル−7−ADCAを回収する工程; d)前記2-(カルボキシエチルチオ)アセチル−及び3-(カルボキシメチルチ オ)プロピオニル−7−ADCAを脱アシル化する工程;及び e)結晶性7−ADCAを回収する工程である。 工程(e)は、濾過工程であるのが好ましい。 該拡大酵素遺伝子の発現を、AT−遺伝子の各調節要素の転写及び翻訳の調節 下にあって、AT遺伝子の発現と同時にもたらすのが好ましい。 2-(カルボキシエチルチオ)アセチル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピ オニル−7−ADCAを、pHが約4.5 以下で、水と混和しない有機溶媒によりブ ロス濾液を抽出し、それをpH4〜10の水で逆抽出することによって、発酵培地か ら回収するのが好ましい。 さらに、P.クリソゲナムのAT−遺伝子又はA.ニジュランス(A.nidulans pd A遺伝子の転写及び翻訳の調節要素と機能的に結びついている、拡大酵素を コードしているDNAを含む組換えDNAベクター、及びそれにより形質転換さ れた宿主細胞を提供する。 発明の詳細な説明 本発明は、ペニシリン環構造をインビボで拡大するP.クリソゲナムの機能的な 遺伝子構造体の使用と、セファロスポリン生合成における重要な中間体、7-アミ ノデスアセトキシセファロスポラニック酸即ち7−ADCAの誘導体を形成する ための、生合成酵素用の新規基質の使用の組み合わせに関する。この誘導体は、 化学的組成を有して効果的溶媒抽出を可能にしており、その結果廉価で魅力的な 回収方法を提供する。 原則的に、P.クリソゲナムの形質転換は、PEG-Caを媒介とするプロトプラスト の取り込み、エレクトロポレーション及びパーティクルガン技術等の種々のDN A伝達法、及び形質転換体の選択により、達成することができる。例えばVan de n Hondel の糸状菌に関する遺伝子転移及びベクター開発(Applied Molecular G enetics of Fungi(編集Peberdy、Laten、Ogden、Bennet、ケンブリッジ大学出版 (1991)))。主要な及び主要でない選択マーカーの適用が明らかにされている( 前述のVan den Hondel論文)。同種(P.クリソゲナム由来)及び異種(P.クリソ ゲナム由来)起源の両方の選択マーカーが明らかになっている。 形質転換体の選択において、同種又は異種であって、ベクター配列の存在又は 不存在の状態で、選択不能な(non-selectable)DNAに物理的に結びつくかどう かにかかわらず、異なる形質転換体選択マーカー類を適用することは、周知であ る。 同種選択マーカーを使用して、P.クリソゲナムの形質転換体を選択し、P.クリ ソゲナム中に導入する異種DNA量を制限するのが好ましい。主要な選択マーカ ーを使用するのが最も好ましく、このマーカーは、例えば、A.ニジュランス又は 他の糸状菌のamdS遺伝子のような形質転換株から選択的に取り去ることがで きる(欧州特許出願第94201896.1号)。P.クリソゲナム形質転換体の選択マーカ ーのこれらの好適な特徴は、工程及び製品の登録方法において非常に有益であり 、その理由は、抗生物質耐性マーカー類が、工程に含まれず、又は環境へ伝えら れないであろうからである。 最も好適な実施態様において、該株から選択的に取り去り得るadmS選択マ ーカーは、何度も同じ支配的な選択を繰り返し用いる形質転換の反復工程を可能 にする。この新規な拡大酵素を発現しているP.クリソゲナム株が選択マーカーを 持たないという特徴は、工業用菌株の改良計画において高生産株の迅速な開発に とって重要である。 拡大酵素により媒介される環拡大反応(ring-expansion reaction)は、例えば ウィスコンシン(Wisconsin)54-1255株のようなP.クリソゲナムに、導入され、こ の方法で発現される。この環拡大反応はまた、β−ラクタム収量が改善されたそ れらの変異体でも行われる。その場合に、培地条件が効果的な増殖を得るように 少し改良する必要があることは明らかであろう。 さらに、該cefE遺伝子は、好ましくはP.クリソゲナムのアシルトランスフ ェラーゼ(AT)遺伝子由来の、各糸状菌遺伝子の調節要素の転写及び翻訳調節 下に配置され、それ故、最適な時間枠での発現が、該アシルトランスフェラーゼ 酵素自身の作用と同調することが可能となる。これらの測定は、ペニシリン分子 の環拡大反応の有効性に関連してである。 拡大酵素及びアシルトランスフェラーゼのコード遺伝子の同調発現に加えて、 ミクロボディー(アシルトランスフェラーゼは細胞内に局在)中に、アシルトラ ンスフェラーゼと拡大酵素の一部が細胞内に共に局在することは、安価な製造方 法の開発に有益である。これらの好適な実施態様は、登録機関では7−ADCA 最終生成物として許容されないペニシリン副生物の量を減らすことに、非常に貢 献するであろう。 概略すると、本発明は、P.クリソゲナムに導入する拡大酵素の活性が、同調し た発現により、ペニシリン環の環拡大に、どのように貢献することができるかを 示している。 本発明に従って、β−ラクタム中間体である2-(カルボキシエチルチオ)アセ チル- 及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル−7−ADCAは、3−カ ルボキシメチルチオプロピオン酸或いはそれらの塩又はエステルを加えることに より、P.クリソゲナム中で製造される。適当な塩類は、例えばそれらのナトリウ ム塩又はカリウム塩である。2-(カルボキシエチルチオ)アセチル−及び3-(カ ルボキシメチルチオ)プロピオニル−7−ADCAは、例えば次のような簡単な 溶媒抽出により、培地から効率的に回収される: 該ブロスを濾過して、水と混和しない有機溶媒をその濾液に加える。該pHを調 節して、水層からセファロスポリンを抽出する。そのpHの範囲は、4.5 より小さ いことが必要であり;4〜1の間が好ましく、2〜1の間がさらに好ましい。こ の方法で、セファロスポリンを発酵ブロス中に存在する他の多くの不純物から分 離する。少ない体積の有機溶媒を使用して、セファロスポリンの濃縮溶液を作り 、それにより容積流量を減少させるのが好ましい。第二の可能性は、pH4以下で ブロス全体を抽出することである。該ブロスを、水に混和しない有機溶媒で4〜 1の範囲で抽出するのが好ましい。 セファロスポリン分子と干渉し合わないような、どんな溶媒も使用することが できる。適当な溶媒としては、例えば、酢酸ブチル、酢酸エチル、メチルイソブ チルケトン、ブタノールのようなアルコール類等である。1-ブタノール又はイソ ブタノールを使用するのが好ましい。 この後に、セファロスポリンをpHが4〜10、好ましくは6〜9の範囲で、水で 逆抽出する。また、最終体積が劇的に減少する。回収は、温度が0〜50℃の範囲 で行うことができ、室温で行うのが好ましい。 こうして得られたセファロスポリン水溶液を適当な酵素で処理して、2-(カル ボキシエチルチオ)-アセチル- 及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル側 鎖を取り除き、所望の7−ADCAを得る。 固定化酵素を使用して、酵素が繰り返し使用できるのが好ましい。そのような 粒子を製造し、酵素を固定化する方法は、欧州特許公開第 0222462号に広く開示 されている。水溶液のpHは、例えばpH4〜pH9の範囲の値を有し、この値は、セ ファロスポリンの分解反応を最小にし、かつ酵素による所望の転化を最適にする 。従って、適切なレベルのpHに維持しながら、酵素をセファロスポリン水溶液に 加え、このとき、そのpHは、例えば、水酸化カリウム溶液等の無機塩基を加える ことにより、又は陽イオン交換樹脂の利用により維持する。反応が完了した時点 で、該固定化酵素を、濾過により回収する。別の可能性としては、固定床又は流 動床カラムでの固定化酵素の利用であり、或いは、溶液中で酵素を使用して膜分 離により生成物を取り去ることである。その後に、反応混合物を、水に混和しな い有機溶媒の存在下で酸性にする。 適当な酵素としては、例えば、シュードモナスSY77微生物由来であって、第62 、177 、178 及び179 位の内の1箇所以上に、変異を有するものである。又、他 のシュードモナス微生物由来の酵素が使用されてもよく、その微生物としては、 シュードモナスSE83であって、シュードモナスSY77の第62、177 、178 及び179 位に対応する部位に、1箇所以上に変異を有するものであるのが好ましい。 pHを約 0.1〜1.5 に調節した後、各層を分離し、水層のpHを2〜5に調節する 。次いで、結晶性7−ADCAを、濾過する。 脱アシル化もまた、先行技術分野において既知なように化学的に行われ、例え ば、10℃より低い温度で五塩化リンを加え、続いて周囲温度以下でイソブタノー ルを加えることによる、塩化イミノ側鎖の形成を経て行われる。 次の実施例は、詳細に説明するために提供するが、限定を意図するものではな い。 実施例 実施例1 ペニシリウム・クリソゲナムにおけるストレプトミセス及びノカルジアcefE 遺伝子の発現 a.一般的な遺伝子クローニング及び遺伝子形質転換の方法 遺伝子クローニング法で用いる通常の技術を、本出願において使用している。 これらの技術には、合成酵素連鎖反応(PCR)、合成オリゴヌクレオチド合成 、DNAのヌクレオチド配列分析、DNAの酵素連結反応及び切断、エシェリヒ ア・コリ(以下E.coli)ベクターのサブクローニング、形質転換及び形質転換 体の選抜、DNAの単離及び精製、サザンブロッド分析及び32P標識プローブに よるDNA特定化、ランダムプライマー法によるDNAの32P標識を含む。これ らの技術は、全て、当該技術分野で周知であり、既に、多くの参考文献に記載さ れている。例えば、Sambrookらの論文(分子クローニング、実験操作法、ゴール ド・スプリング・ハーバー、U.S.A(1989))、Innes らの論文(PCR プロトコール 、方法及び使用のガイド、アカデミック出版(1990))、及びMcPherson らの論文 (PCR,実際にアプローチ、 IRL出版(1991))を参照。 糸状菌の形質転換及び形質転換体の選抜において使用する一般的方法には、菌 プロトプラストの調製、DNA転移及びプロトプラスト再生の条件、形質転換体 の精製及び特定化を含む。これらの方法は、全て当該技術分野で周知であり、以 下で詳しく記載されている:Finkelstein 及びBall(編集)、糸状菌の生化学、 技術と方法、Butterworth-Heinemann(1992);Bennett 及びLasure(編集)、真 菌における遺伝子操作、アカデミック出版(1991);Turnerの論文、Puhler(編集 )の生化学、第二版改訂版,VCH(1992)。 ペニシリウム・クリソゲナムに対する遺伝子クローニング及び遺伝子形質転換 技術のさらに詳細な適用は、Bennett 及びLasure(前記)及びFinkelstein 及び Ball(前記)に詳しく記載されている。 - 合成DNAオリゴヌクレオチドは、製造業者の使用説明書に従い、市販のDN A合成機(バイオシステム社、CA,U.S.A)を使用して合成する。 - PCRは、製造業者の使用説明書に従い、市販の自動PCR装置(パーキン・ エルマー社、U.S.A)及びウルトマ(Ultma)DNAポリメラーゼ(パーキン・エルマ ー社)を使用して実施する。 - hGC PCRプロコール(Duttonらの論文、Nucleic Acids Res.,21,(No.1 2):2953-2954(1993))を用いて、N.ラクタムデュランス及びS.クラブリゲラスの 染色体DNAのcefEコード領域を増幅することができた。 - 制限酵素及び他のDNA修飾酵素は、BRL社(MD,U.S.A)製で、製造業者の 使用説明書に従って使用する。 A)より得る。 - 使用する他の化学物質は、全て分析用等級であり、種々の供給業者より得る。 - DNAヌクレオチド配列の分析は、配列特異的な螢光標識の検出を基に、DN A配列自動分析装置(バイオシステム社)を用いて、製造業者の使用説明書に従 って、実施する。 b.微生物の培養 ストレプトミセス・クラブリゲラス ATCC 27064 は、トリプシンダイズブロス (ディフコ社)中で増殖する。この株の染色体DNAは、cefE遺伝子の単離 に用いる(Kovacevic らの論文、J.Bacteriol.,:754-760(1989))。 ノカルジア・ラクタムデュランス ATCC 27382 も、同じくトリプシンダイズブ ロス(ディフコ社)で増殖する。この株の染色体DNAは、cefE遺伝子の単 離に用いる(前記Coque らの論文)。 ペニシリウム・クリソゲナム・ウィスコンシン 54-1255(ATCC 28089)は、 YPD完全培地(YPD;酵母エキス1%、ペプトン2%、グルコース2%)中 で増殖する。この株の染色体DNAは、cefE遺伝子の発現に必要なpenD E遺伝子の5'及び3'調節領域の単離に用いる。ペニシリウム・クリソゲナム ATC C 28089 はまた、cefE遺伝子の形質転換実験用の宿主としても利用される。 ペニシリウム・クリソゲナムの他の株であって、ウィスコンシン 54-1255株の変 異体を含み、β−ラクタムの収率が改善されている株もまた適当である。使 用した形質転換体の選択マーカーに従って、pyrG、niaD又はfacA遺 伝子中に変異を含むP.クリソゲナム株を使用してもよい。これらの変異株は、当 該技術分野で周知の方法により得ることができる(Cantoralの論文、 Bio/Techno l.,:494-497(1987);Goukaらの論文、 J.Biotechn.,20:189-200(1991);及 びGouka らの論文、 Appl.Microbiol.Biotechnol.,514-519(1993))。 形質転換で使用するプロトプラスト形成用のP.クリソゲナム培養もまた、YP D培地で行われる。 プロトプラスト形成及び再生の手順が、使用する個々のペニシリウム・クリソ ゲナム株及び適用する形質転換体選抜法に従って多少異なっていてもよいという ことは、当該技術分野で周知である。 E.coli WK6(Zell及びFritz,、EMBO J.,:1809-1815(1987))、XLI-Blue( ストラタジーン社)及び HB101(Boyer 及びRoulland-Dussoixの論文、J.Mol. Biol.,41:459(1969);Bolivar 及びBackman の論文、Messages Enzymol.,68:2 040(1979))は、標準E.coli培養培地(前述のSambrookの論文)を用いて、保 存培養する。 c.cefE発現カセットの構築 表Iに、cefE発現カセットを列挙し、これらプラスミドに使用している名 称も示す。 S.クラブリゲラス cefE遺伝子(前記Kovacevic の論文);N.ラクタムデ ランスcefE遺伝子(前述Coque の論文);A.ニジュランスgpdA遺伝子 (Puntらの論文、Gene69:49-57(1988));P.クリソゲナムpenDE遺伝子(Ba rredo らの論文、 Gene 83:291-300(1989);Diezらの論文、Mol.Gen.Genet.2 18 :572-576(1989))のヌクレオチド配列が公表されており、これらを使用して 、表IIに列挙した合成オリゴヌクレオチドを設計している。 c1.E.coli cefE発現プラスミドpMCTSE及びpMCTNEの構築 PCR,1:N.ラクタムデュランスcefE 第1のPCRでは、N.ラクタムデュランスの染色体DNA及びオリゴヌクレオ チド1及び2を使用して、N.ラクタムデュランスcefEの読み取り枠が、5'- 末端に特有のNdeI制限部位及び3'- 末端に特有のXbaI部位を含む、0.9k b のPCR生成物として得られた。 PCR,2:S.クラブリゲラスcefE 第2のPCRでは、S.クラブリゲラスの染色体DNA及びオリゴヌクレオチド 3及び4を使用して、S.クラブリゲラス cefEの読み取り枠が、5'- 末端に 特有のNdeI制限部位及び3'- 末端に特有のXbaI部位をまた含む、0.9kb のPCR生成物として得られた。 E.coli中でcefE遺伝子を発現させ、かつDNA配列分析によりPCR生 成物を特定化するために、PCR生成物1及び2を、pMC-5 の誘導体(Stanssens らの論文、Nucleic Acids Res.17:4441(1989))であるベクターpMCTNde でクロー ニングした。プラスミドpMCTNde は、RBS部位及びNdeIクローニング部位 の上流にtacプロモーターをコードしているフラグメントを挿入することによ り、pMC5-8(欧州特許出願第 0351029号)より誘導した(図3)。 PCR生成物1及び2を、NdeI及びXbaIで切断し、NdeI−Xba Iを切断したベクターpMCTNde に連結した。該連結反応混合物を使用して、E. coli WK6を形質転換した。形質転換体は、クロラムフェニコールに対する耐性に より選抜した。これらの形質転換体を使用して、プラスミドDNAを単離した。 該cefE発現カセットの挿入を、制限酵素の切断により、制限フラグメントの 予測された発生を先ず分析した。最終的には、予測される制限酵素部位を含むプ ラスミドを、DNA配列自動分析装置により分析する。 プラスミドpMCTSE(図2)中のS.クラブリゲラスcefEの読み取り枠のDN A配列は、公知の配列(前記Kovacevic の論文)と 100%同一であった。 N.ラクタムデュランスcefEの読み取り枠を含む、分析した全クローンのD NA配列(図8)は、公知の配列(前記Coque の論文)とは異なっていた。 誘導した公知のN.ラクタムデュランスcefE遺伝子のアミノ酸配列は、アミ ノ酸の第41位にプロリンを有している(配列番号14を参照)。このプロリンは、 PCR1で得られたクローンでは消失している。このプラスミドは、pMCTNEと称 する(図1)。 c2.P.クリソゲナムcefE発現プラスミドの構築 PCR,3:gpdAプロモーター この第3のPCRでは、pAN7-1プラスミドDNA(Puntらの論文、Gene,56:1 17-124(1987))を使用し、これは、A.ニジュランスgpdAプロモーターの調節 下にあるE.coli hph遺伝子及びオリゴヌクレオチド5及び6を含んでおり 、このgpdAプロモーターは、5'- 末端に特有のEcoRI制限部位及び3'- 末端に特有のNdeI部位を含む、0.9kb のPCR生成物として得られた。 PCR,4:ATプロモーター 第4のPCRでは、P.クリソゲナムの染色体DNA及びオリゴヌクレオチド7 及び8を使用して、1.5kb のATプロモーターフラグメントを得、このとき、該 フラグメントはまた、5'- 末端に特有のEcoRI制限部位及び3'- 末端に特有 のNdeI部位を有していた。 PCR,5:ATターミネーター及びN.ラクタムデュランス cefE遺伝子 の3'-末端 第5のPCRでは、P.クリソゲナムの染色体DNA及びそれぞれオリゴヌクレ オチド9及び10、11及び10を用いて、0.5kb のpenDE(AT)ターミネータ ー領域を得た。従って、これらPCR生成物は、ミクロボディー標的シグナルの 有無にかかわらず、該cefE遺伝子の3'-末端配列を含んでおり、このシグナ ルは、C末端アミノ酸配列ARL(ミュラーらの論文、Biochimica et Biophysica Acta 1116:210-213(1992))からなる。 該オリゴヌクレオチド類は、該PCR生成物の5'- 末端に特有のBspEI部 位を導入し、該PCR生成物の3'- 末端に特有のSpeI部位を導入するように 設計されている。 PCR,6:ATターミネータ及びS.クラブリゲラスcefE遺伝子の3'-末 端 第6のPCRでは、P.クリソゲナムの染色体DNA及びそれぞれオリゴヌクレ オチド12及び10、13及び10を用いて、0.5kb のpenDE(AT)ターミネータ ー領域を得た。従って、これらPCR生成物は、ミクロボディー標的シグナルの 有無にかかわらず、S.クラブリゲラスcefE遺伝子の3'-末端配列を含んでお り、このシグナルは、C末端アミノ酸配列SKL(De Hoop らの論文、Biochem .J.286:657-669(1992))からなる。 該オリゴヌクレオチドは、該PCR生成物の5'- 末端に特有のBglI部位を 導入し、該PCR生成物の3'- 末端に特有のSpeI部位を導入するように設計 されている。 P.クリソゲナム中でcefE遺伝子を発現させるために、該gpdAプロモー ター及び該ATプロモーターフラグメントを、プラスミドpMCTNE及びpMCTSE由来 のcefEフラグメントに連結した。これら連結したフラグメントを、ベクター pBluescript II KS 中に入れ、クローニングした。 PCR3を、EcoRI及びNdeIで切断した。pMCTNE及びpMCTSEは、Nde I及びXbaIで切断した。制限フラグメントをアガロースゲル電気泳動 で分離した。0.9kb のcefEコードフラグメントを、アガロースゲルから精製 した。EcoRI−NdeIプロモーターフラグメントは、NdeI−Xbacef Eフラグメントと共にEcoRI−XbaIを切断したベクターpBluescr ipt II KS 中に結合した。かくして、次のプラスミドが得られた:pGSE及びpGNE 。 P.クリソゲナムでcefE遺伝子の最適な発現を得るために、上述のペニシリ ウム発現プラスミドのcefE遺伝子の下流に、AT終結シグナル配列をクロー ニングすることを選択した。 pGNETA−pGNEWA PCR5生成物を、BspEI及びSpeIで切断し、BspEI及びSpe Iを切断したベクターpGNEに連結した。連結反応混合物を用いて、E.coli HB1 01を形質転換した。形質転換体は、アンピシリンに対する耐性により選択した。 これら形質転換体から単離したプラスミド類を、制限フラグメント分析及び次い でDNA配列分析により特徴付けた。その結果、次のプラスミドを得た:pGNEWA 及びpGNETA(図4)。 pGSETA−pGSEWA PCR6生成物を、BglI及びSpeIで切断し、BglI及びSpeIを 切断したベクターpGSEに連結した。連結反応混合物を用いて、E.coli HB101を 形質転換した。形質転換体は、アンピシリンに対する耐性により選択した。これ ら形質転換体から単離したプラスミド類を、制限フラグメント分析及び次いでD NA配列分析により特徴付けた。その結果、次のプラスミドを得た:pGSEWA及び pGSETA(図5)。 pANETA、pANEWA及びpASETA及びpASEWA プラスミド pGNETA 、pGNEWA、pGSETA及びpGSEWAを、EcoRI及びNdeI で切断した。該制限フラグメントをアガロースゲル電気泳動で分離し、該ゲルか ら、4.5kb のフラグメントを精製した。 PCR4生成物をEcoRI及びNdeIで切断し、上記の精製したフラグメ ントと連結した。E.coli HB101への該連結反応混合物による形質転換の後、形 質転換体をアンピシリン耐性から選択した。 形質転換体を増殖させ、そのプラスミドを単離し、制限フラグメント分析及び 最終的なDNA配列分析により特徴付けた。その結果、所望の構造体、即ち、pA NETA(図6)、pANEWA、pASETA(図7)及びpASEWAを得た。 d.P.クリソゲナムの形質転換 Ca-PEG媒介プロトプラスト形質転換法(Ca-PEG mediated protoplasttransform ation procedure)を用いる。 Cantoralno論文(上述参照)、Gouka らの論文(上記J.Biotechn.参照)及び Gouka らの論文(上記Appl.Microbiol.Biotechnol.参照)に記載の方法に従っ て、プラスミド全体又は精製したcefE発現カセット(E.coliベクター配列 無し)を使用して、選択マーカーとしてそれぞれpyrG、niaD、facA 及びamdS(Beri らの論文、Curr.Genet.11 :639-641(1987))遺伝子を有する P.クリソゲナム株を、形質転換した。 E.coliベクター配列を持たない、精製した形態の同種のpyrG、niaD 及びfacA選択マーカーを使用することにより、細菌耐性遺伝子を持たない形 質転換P.クリソゲナム株を得た。 欧州特許出願第94201896.1号は、選択マーカー遺伝子を含まない組換え体株を 得る方法について記載している。この方法は、主要な選択マーカーであるA.ニジ ュランスamdS遺伝子を含むP.クリソゲナム形質転換体で使用し成功した。 それで、異種の唯一の要素は、0.9kb のcefEコード領域であり、任意には 、0.9kb のgpdAプロモーター領域である。 e.形質転換体の分析 P.クリソゲナム形質転換体は、選択培地で繰り返し培養して精製する。単一の 安定なコロニーを用い、寒天斜面を作って、胞子形成をさせてcefE発現カセ ットを含む形質転換体をスクリーニンク化た。寒天プレート上の形質転換体から 得た新鮮な菌糸体のフラグメントを煮沸して、PCR技術を用いてcefE遺伝 子を有する数百の形質転換体を効率的にスクリーニングするのに十分な鋳型DN Aを得た(Sethの論文、菌類遺伝子学会、アシロマ(1991)、菌類遺伝子ニュース レターの要約、38:55 )。これにより、形質転換の効率を、評価した。 形質転換体の選択はまた、生物検定を使用して行った。形質転換体は、選択し た側鎖前駆体を含む寒天培地上で増殖させた。E.coli ESS2231は、寒天表層で 指標菌として使用し、この表層はまた、バクトペナーゼ(Bacto penaze)も含んで おり、当該技術分野で周知方法よりペニシリンとセファロスポリンの生産を識別 することができ、これは、例えば、Guttierez らの論文、Mol.Gen.Genet.225 :56-64(1991))に記載されている。 胞子を用いて、d項に記載したようにP.クリソゲナム培養培地に播種した。72 時間(25℃下)培養をした後、染色体DNAを該菌糸体から単離した。該DNA を、EcoI又はPstIのような6bpの認識配列で、制限酵素により切断した 。 該DNAフラグメントを、アガロースゲル電気泳動により分離し、遺伝子スク リーンナイロン膜(ニューイングランドニュークリア社)上に写し取る。サザン ブロッド法では、cefE遺伝子配列のプローブとして、32P標識したPCR2 生成物とハイブリダイズさせる。精製したPCR2生成物の32P標識は、市販の 標識キット(ベーリンガーマンハイム社)を使用してα32P dCTP の存在下で、 ランダムプライマー標識により行った。 該cefEコード配列を含む形質転換体は、cefE遺伝子生成物の発現を試 験し、ここでは、拡大酵素活性を指す。 選択した形質転換体は、ペニシリン生産培地中培養する(実施例2参照)。 経時的実験では、菌糸体サンプルを48、72及び96時間発酵させた後に採る。菌 糸体の抽出液を調製し、Rollins らの論文(Can.J.Microbiol.34:1196-1202(1 988))に記載されているように、実質的に粗抽出液において拡大酵素活性を測定 する。拡大酵素活性を有する形質転換体は、Alvarez らの論文(Antimicrob.Ag ent Chem.31:1675-1682(1987))に記載の方法と同様して、アシルトランスフェ ラーゼ活性を測定する。 これらの分析から、異なるレベルのアシルトランスフェラーゼ及び拡大酵素の 酵素活性を有する形質転換体を、7−ADCA誘導体の発酵生産のために選択す る。 実施例2 2-(カルボキシエチルチオ)アセチル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオ ニル−7−ADCAの発酵生産及びその単離 P.クリソゲナム株ウィスコンシン 54-1255(ATCC 28089)を、実施例1に記載の DNA構造の一つで形質転換し、播種培地に、2*106 分生胞子数/mlで、植え つけた。このとき、播種培地は、以下からなる(g/l):グルコース,30;(NH4)2SO4 ,10;KH2PO4,10;微量元素溶液I(MgSO4・7H2O,25;FeSO4・7H2O,10;CuS O4・5H2O,0.5;ZnSO4・7H2O,2;Na2SO4,50;MnSO4・H2O,2;CaCl2・2H2O ,5),10(ml/l)(滅菌前のpHは6.5 )。 該播種培地を 48-72時間、 25-30℃でインキュベートし、続いて、これを用い て、 10-20倍容の生産培地に植付ける。このとき培地は、以下を含む(g/l)ラク トース,80;マルトース,20;CaSO4,4;尿素,3;MgSO4・7H2O,2;KH2PO4 ,7;NaCl,0.5;(NH4)2SO4,6;FeSO4・7H2O,0.1;3'-カルボキシメチルチオ プロピオン酸,5;微量元素溶液II(CuSO4・5H2O,0.5;ZnSO4・7H2O,2;MnS O4・H2O,2;Na2SO4,50),10(ml/l)(滅菌前のpHは5.5-6.5 )。次いで、更 に96-120時間、インキュベートを続ける。 生産発酵の最後に、菌糸体を遠心分離又は濾過により取り除き、2-(カルボキ シエチルチオ)-アセチル- 及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル−7− ADCAを、逆相カラムの高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により分析 する。使用するHPLC装置は、ベックマン・システム・ゴールド社製で、プロ グラム可能な溶媒システム(モデル126)、オートサンプラー(モデル507)、ダイオ ードーアレイ検出器(モデル168)及びシステム・ゴールド・データシステム(5.10 )からなる。固定相には、直列に繋いだ Chromspher C18カートリッジカラム(10 0x3mm,クロムパック(Chrompack))2本を使用する。移動相は、0.07M のリン酸 緩衝液(pH 4.8)100%から、アセトニトリル25%とリン酸緩衝液(pH 4.8) 75%までの直線グラジエントからなり、流量 0.5ml/min、15分間で行う。2-(カ ルボキシエチルチオ)アセチル- 及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル− 7−ADCAの生産量は、対照物質として、合成2-(カルボキシエチルチオ)ア セチル- 及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル−7−ADCAを用いて 、260nm で定量する。 該ピークの同定は、オンラインのUV及びNMRスペクトルの比較により行う 。 該ブロスを濾過した後、該濾液に約 0.1倍容の1-ブタノールを加える。該pH値 は、希塩酸で2に調節し、該混合液を室温で、5分間攪拌した。分離した後、有 機層は、蒸発させさらに化学的な脱アシル化(実施例3)に使用するか、又は、 水(pH 8)0.33倍容を用いて逆抽出し、さらに酵素的脱アシル化に使用するか( 実施例4及び5)のいずれかを行う。 実施例3 2-(カルボキシエチルチオ)アセチル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオ ニル−7−ADCAの脱アシル化 2-(カルボキシエチルチオ)アセチル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピ オニル−7−ADCA、3g(8mmol)、N,N-ジメチルアニリン 3.5ml(36mmol )、塩化メチレン 13ml、及びトリメチルクロロシラン 2.6ml(21mmol)を室温 で加えて混合液とする。30分間攪拌した後、該反応混合液を約−50℃に冷却し、 直ぐに、五塩化リン 1.8g(8.5mmol)を加える。該温度を2時間、−40℃に維持 し、続いて、反応混合液を−65℃に冷却する。次に、該温度を−40℃より上げな いような速度で、イソブタノール 12ml(137mmol)で混合液を処理する。さらに2 時間攪拌した後、該溶液に水15mlを注ぎ、その後直ぐに、4.5Nのアンモニア5ml を加える。該pHは、固体の炭酸水素アンモニウムをゆっくりと加えることにより 、4に調節する。5℃に冷却した後、該混合液を濾過し、結晶性7−ADCAを 水とアセトン(1:1)5mlで洗浄し、単離する。 実施例4 シュードモナス SY77 アシラーゼの変異体を用いた2-(カルボキシエチルチオ) アセチル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル−7−ADCAの酵素 脱アシル化 2-(カルボキシエチルチオ)アセチル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピ オニル−7−ADCAの転化は、特異的なアシラーゼを使用して、単一の酵素段 階で実施する。このとき、該アシラーゼは、変異誘発を引き起こす領域を経たシ ュードモナス SY77 アシラーゼに由来する。2-(カルボキシエチルチオ)アセチ ル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル側鎖に対する活性が改善され た変異シュードモナス SY77 アシラーゼの構築及び同定については、欧州特許公 開第 0453048号に開示されている。該変異体では、シュードモナス SY77 アシラ ーゼのα−サブユニットの178 位のチロシンが、ヒスチジンに置き換えられてい る。該変異アシラーゼは、E.coli 中で生産される。細胞は、遠心分離により収 集し、 140mMのNaClを含む10mMのリン酸緩衝液(pH7.4)に再懸濁する。続いて、 該細胞を超音波処理により破砕する。細胞砕片を取り除いた後、アシラーゼ活性 を含む上清を集める。さらに、該アシラーゼの精製を次の一連のクロマトグラフ ィー工程により行う:(1)pH 8.8でQ−セファロース高速流によるイオン交換 クロマトグラフィー;(2)フェニル−セファロースによる疎水結合クロマトグ ラフィー;及び(3)セファクリル S200HR カラムによるゲル−浸透クロマトグ ラフィーである。 精製したアシラーゼを、ゼラチン及びキトサンの混合物からなる粒子上に固定 化する。該粒子は、酵素を加える直前にグルタルアルデヒドで処理する。 2-(カルボキシエチルチオ)アセチル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピ オニル−7−ADCAの転化を、攪拌槽リアクター中で行う。先ず、セファロス ポリン水溶液をリアクターに加える。続いて、該溶液の温度を、定常攪拌下で30 ℃にし、該pHは水酸化カリウムで8に調節する。次に、該固定化酵素を加えて、 転化を開始する。転化の間、リアクター中のpHを連続的に記録し、8に維持する 。該反応中に遊離した3'-カルボキシメチルチオプロピオン酸を、KOH で滴定す る。加えたKOH の量を総和で示し、平台レコーダーで記録する。転化は、リアク ターからサンプルを取って監視し、このとき、該サンプルは、2-(カルボキシエ チルチオ)アセチル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル−7−ADC A 及び7−ADCAを、実施例2に記載したようにHPLCにより分析する。 反応が完了した時点で、該固定化酵素を濾過して取り除き、濾液が酢酸ブチル を含む状態で、濾液のpHを1にする。各層を分離し、7−ADCAを含む水層の pHを3に調節する。次に、結晶性7−ADCAを濾過して取り出す。 実施例5 シュードモナス SE83 アシラーゼを用いた2-(カルボキシエチルチオ)アセチル −及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル−7−ADCAの酵素脱アシル 化 2-(カルボキシエチルチオ)アセチル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピ オニル−7−ADCAの転化を実施例4のように実施するが、アシラーゼとして シュードモナス SE83 を使用して、同じ結果を得た。Detailed Description of the Invention       2- (carboxyethylthio) acetyl-7-ADCA and 3-       Via (carboxymethylthio) propionyl-7-ADCA       Effective manufacturing method of 7-ADCA                   Brief Description of the Field of the Invention and Prior Art   The present invention relates to 7-aminodesacetoxycephalosporanic acid (7-ADCA ) For the production and recovery of   β-lactam antibiotics are the most important antibiotics with a long history of clinical use It comprises a group of compounds. Among this group, the prominent ones are penicillins and cef. It is an arosporin. Each of these compounds is a filamentous fungus Penicillium Lisogenum (Penicillium  Chrysogenum) And Acremonium chrysogenum (Acremonium   Chrysogenum) Is produced naturally.   Penicillium chrysogenum and Acremoni as a result of classical strain improvement techniques Antibiotic production levels in Umm Chrysogenum have increased dramatically over the last few decades I am adding. Knowledge of biosynthetic pathways leading to penicillins and cephalosporins With the increasing number of strains and the advent of recombinant DNA technology, improvements in production strains and New means of derivatization in vivo are becoming available .   Most enzymes associated with β-lactam biosynthesis have been identified and corresponding The gene has been cloned and can be found below. Ingolia and Quee ner's paper (biosynthetic pathways and enzymes) (Med. Res. Rev.,9: 245-264 (1989)), and Aharonowitz, Cohen and Martin (Gene cloning) (Ann, Rev. Mi) crobiol.,46: 461-495 (1992)).   The first two steps in the biosynthesis of penicillin in P. chrysogenum consist of three types of amino acids. Acid, L-5-amino-5-carboxypentanoic acid (L-α-aminoadipic acid) (A), L -Cysteine (C) and L-valine (V) are condensed to give the tripeptide LLD-ACV, followed by Cyclization of the lever peptide to form isopenicillin N. This The compound has a typical β-lactam structure.   The third step is the action of L-5- by the action of the enzyme acyltransferase (AT). By replacing the hydrophilic side chain of amino-5-carboxypentanoic acid with a hydrophobic side chain, You. In the industrial method of penicillin G production, the side chain selected is phenyl vinegar. Acid (PA). European Patent Publication No. 0532341 discloses adipate (5-carboxylate). The use of a feedstock of (cypentanoate) is disclosed. Uptake of this substrate , A penicillin derivative having a 5-carboxypentanoyl side chain, namely 5-carboxyl Leads to cipentanoyl-6-aminopenicillanic acid. This uptake is Due to the fact that spherase has a wide range of proven substrate specificities ( Behrens et al. (J. Biol. Chem.,175: 751-809 (1948)); Cole's paper (Proc ess. Biochem.,1: 334-338 (1966)); Ballio et al.'S paper (Nature,185: 97-99 (1960 ))). Mediated by AT, as disclosed in EP 0448180 The enzymatic exchange reaction that occurs occurs within the microbody of the organelle.   Cephalosporins are much more expensive than penicillins. One of the reasons One is that some cephalosporins (eg cephalexin) have many chemistries. This is because it is made from penicillin by selective conversion. Another reason is However, cephalosporin having D-5-amino-5-carboxypentanoyl side chain It is possible to ferment and produce only Especially important in this regard The starting material cephalosporin C is very good for water at any pH. Long, costly isolation that melts and therefore uses cumbersome and expensive column technology Accompany the method. The cephalosporin C thus obtained may be sometime chemically It has to be converted to cephalosporins for therapeutic use by enzymatic conversion. You.   Intermediate 7-ADCA is generally produced by chemical induction of penicillin G. The chemical steps required for the production of 7-ADCA consist of a 5-membered penicillin structure and a 6-membered cephalic ring. Including expanding to the rosporin structure. However, the filamentous bacterium Streptomyces Scrab Ligueras (Streptomyces  clavuligerus) -Derived expandase ) Can perform such ring expansion. Cantwell et al. (Proc. R. Soc . Lond. B.,248: 283-289 (1992)); and European Patent Publication No. 0532341 and European Patent When introducing to P. chrysogenum, as described in Kyushu No. 0540210 , The penicillin ring structure can be converted to a cephalosporin ring structure. This expansion The enzyme is well characterized both biochemically and functionally (European patent publication). No. 0366354), and its corresponding gene.cefBoth physical markers of the E gene (European Patent Publication No. 0233715), DNA sequence andcefP. Chrysogen by E Studies on the transformation of Nam have become clear.   Another source of suitable ring-spreading enzymes is the filamentous bacterium Nocardia lactamdura. (Nocardia  lactamdurans) (Formerly Streptomyces lactamdurans (Streptomyces   lactamdurans)). Biochemical properties of this enzyme and gene D Both NA sequences have been identified (respectively by Cortes et al. (J. Gen. Mic robiol.,133: 3165-3174 (1987)); and Coque et al. (Mol. Gen. Genet.,236 : 453-458 (1993))).   More specifically, European Patent Publication No. 0532341 was found in P. chrysogenum. Feedstock 5-carboxypenta used as a substrate for acyltransferase Using the P. chrysogenum extended enzyme in combination with Noil side chains in vivo It is shown that. This is the formation of 5-carboxypentanoyl-6-APA. Which is converted by the expanding enzyme introduced into the P. chrysogenum strain, This results in carboxypentanoyl-7-ADCA. Finally, 5-carboxype Removal of the tannoyl side chain is shown, giving 7-ADCA as the final product. You. A patent application, European Patent Publication No. 0540210, describes a similar method of making 7-ACA. The method is described, and the 3-methyl side chain of the ADCA ring is added to 3-acetoxy of ACA. It includes the step of converting to a methyl side chain. However, the aforementioned patent application is It does not show an efficient and cheap effective method, which is, first of all, the acyltran. At the same time as the expression of the spherase enzyme, the problem of the timely expression of the expansion enzyme in the cell Because it has not been clarified.   In contrast, the present invention shows that the expansion enzyme and the acyltransferase are co-expressed. The present invention provides an effective method for producing 7-ADCA.   In addition, the use of a novel side chain precursor, 3'-carboxymethylthiopropionic acid, The present invention shows use. This precursor has been described by P. chrysogenum in the corresponding pen Very effectively incorporated into syrin, which is expanded by the subsequent continuous activity of the expansion enzyme. Is done.   Furthermore, until now, the 7-ADCA derivative from the fermentation broth was de-acylated before deacylation. No effective method of recovery has been identified. The present invention is a 7-ADCA derivative An effective solvent extraction method for recovering   The present invention provides a substantially effective overall process for producing 7-ADCA. , Which is not disclosed or proposed in the prior art. It includes a reaction step.   Also, by using the invention and those similar to EP 0540210. Thus, 7-ACA can be produced in all effective steps of this method.                             Brief description of the drawings     Figure 1: Functional map of plasmid pMcTNE.     Figure 2: Restriction map of plasmid pMcTSE.     Figure 3: Restriction map of plasmid pMcTNde.     Figure 4: Restriction map of plasmid pGNETA.     Figure 5: Restriction map of plasmid pGSETA.     Figure 6: Restriction map of plasmid pANETA.     Figure 7: Restriction map of plasmid pASETA.     Figure 8: Nocardia lactam du, similar to the sequence of PCR product 1 (top). LancecefDNA sequence of E (Coque et al., Supra) (bottom).                           A brief description of the sequence listing   SEQ ID NOS: 1 to 13: Streptomyces crabligeras and Nocardia lac Tom DurancecefUsed to construct a P. chrysogenum expression cassette for the E gene Oligonucleotides.   SEQ ID NO: 14: Nocardia lactamduranscefDNA sequence of E (described above Coque et al.).                               Summary of the Invention   Therefore, the present invention provides a 7-aminodesacetoxy cephalosporpoie comprising the following steps: A method for producing and recovering lanic acid (7-ADCA) is provided:   a) Under the transcriptional and translational control of the filamentous fungal expression signal, the enzyme is used to Transforming the N. chrysogenum strain;   b) fermenting the strain in a culture medium and expanding in situ, 2- (carboxyethylen (Luthio) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propionyl-7-ADCA 2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxyme Tylthio) propionyl-6-aminopenicillanic acid (2- (carboxyethylthio) Acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propionyl-6-APA) are obtained. 3'-Carboxymethylthiopropionic acid or a salt thereof suitable for Adding an ester to the culture medium;   c) 2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxyl) from fermentation broth Recovering (cimethylthio) propionyl-7-ADCA;   d) the 2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) E) deacylating propionyl-7-ADCA; and   e) A step of collecting crystalline 7-ADCA.   Step (e) is preferably a filtration step.   The expression of the expansion enzyme gene is regulated by transcription and translation of each regulatory element of AT-gene. It is preferred that it underlies and is concomitant with expression of the AT gene.   2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propyi Onyl-7-ADCA was dissolved in an organic solvent immiscible with water at a pH below 4.5. By extracting the Roth filtrate and back-extracting it with water at pH 4-10, the fermentation medium It is preferable to collect them from   Furthermore, the AT-gene of P. chrysogenum or A. nidulans (A.nidulans)g pd An expansion enzyme that is functionally linked to the transcriptional and translational regulatory elements of the A gene Recombinant DNA vector containing the encoding DNA, and transformed therewith Host cells are provided.                             Detailed Description of the Invention   The present invention provides a functional P. chrysogenum that expands the penicillin ring structure in vivo. The use of gene constructs and 7-ami, a key intermediate in cephalosporin biosynthesis Forms a derivative of nodesacetoxycephalosporanic acid, 7-ADCA For the combination of the use of novel substrates for biosynthetic enzymes. This derivative is It has a chemical composition to enable effective solvent extraction, resulting in cheap and attractive Provide a recovery method.   In principle, P. chrysogenum transformation is based on PEG-Ca mediated protoplasts. Various DN such as capture of water, electroporation and particle gun technology This can be achieved by the A transfer method and selection of transformants. For example Van de Gene transfer and vector development of n Hondel filamentous fungus (Applied Molecular G enetics of Fungi (edited by Peberdy, Laten, Ogden, Bennet, Cambridge University Press (1991))). Application of primary and non-primary selectable markers has been demonstrated ( Van den Hondel paper mentioned above). Same species (from P. chrysogenum) and different species (P. chrysogenum) Both selectable markers of origin (from Genum) are known.   In the selection of transformants, the presence or absence of vector sequences that are homologous or heterologous Whether it is physically associated with non-selectable DNA in the absence of Regardless, applying different transformant selectable markers is well known. You.   Allogeneic selection markers were used to select for transformants of P. chrysogenum and It is preferable to limit the amount of heterologous DNA introduced into Sogenum. Main selection marker Most preferably, the marker is, for example, A. nidulans or Of other filamentous fungiamdIt can be selectively removed from transformants such as the S gene. (European patent application No. 94201896.1). Selectable markers for P. chrysogenum transformants These favorable features of the product are very useful in the process and method of product registration. , The reason is that antibiotic resistance markers are not included in the process or transmitted to the environment. It will not happen.   In the most preferred embodiment, it can be selectively removed from the strainadmS selection Marker allows for iterative steps of transformation using the same dominant selection over and over again To A P. chrysogenum strain expressing this novel expansion enzyme provides a selectable marker. The characteristic of not having is for rapid development of high-producing strains in the improvement plan of industrial strains. Very important.   Ring-expansion reactions mediated by expansion enzymes include Introduced into P. chrysogenum, such as the Wisconsin 54-1255 strain, It is expressed by the method of. This ring expansion reaction also resulted in improved β-lactam yield. It is also carried out with these mutants. In that case, the medium conditions should be adjusted to obtain effective growth. It will be clear that some improvement is needed.   Further,cefThe E gene is preferably the acyl transfer gene of P. chrysogenum. Transcriptional and translational regulation of regulatory elements of each filamentous fungal gene derived from the proteinase (AT) gene Placed below, therefore expression in the optimal time frame It becomes possible to synchronize with the action of the enzyme itself. These measurements are based on the penicillin molecule Is related to the effectiveness of the ring expansion reaction of.   In addition to the synchronized expression of the genes encoding the expansion enzymes and acyltransferases, In the microbody (acyl transferase is intracellularly localized), It is an inexpensive manufacturing method that co-localization of luciferase and a part of the expansion enzyme in the cell Useful for law development. These preferred embodiments are 7-ADCA for registrars. Significantly contributed to reducing the amount of unacceptable penicillin by-products in the final product. Will give.   In summary, the present invention shows that the activity of the expanding enzyme introduced into P. chrysogenum is synchronized. Expression can contribute to the ring expansion of the penicillin ring. Is shown.   In accordance with the present invention, the β-lactam intermediate, 2- (carboxyethylthio) acetate. Cyl- and 3- (carboxymethylthio) propionyl-7-ADCA are 3-carboxyl. To add ruboxymethylthiopropionic acid or salts or esters thereof Manufactured in P. chrysogenum. Suitable salts are, for example, those Natriu. Are sodium salts or potassium salts. 2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxyl) Ruboxymethylthio) propionyl-7-ADCA is a simple compound such as Efficient recovery from the medium by solvent extraction:   The broth is filtered and a water immiscible organic solvent is added to the filtrate. Adjust the pH The cephalosporins are extracted from the water layer. Its pH range is less than 4.5 It is necessary that it is between 4 and 1, and more preferably between 2 and 1. This The method separates cephalosporins from many other impurities present in the fermentation broth. Let go. Make a concentrated solution of cephalosporin using a small volume of organic solvent , Thereby reducing the volumetric flow rate. The second possibility is at pH 4 or below To extract the entire broth. The broth is treated with an organic solvent immiscible with water to It is preferable to extract in the range of 1.   It is possible to use any solvent that does not interfere with the cephalosporin molecule. it can. Suitable solvents include, for example, butyl acetate, ethyl acetate, methyl isobutane. Examples include alcohols such as chill ketone and butanol. 1-butanol or iso Preference is given to using butanol.   After this, the cephalosporins are treated with water in a pH range of 4-10, preferably 6-9. Back extract. Also, the final volume is dramatically reduced. The temperature range is from 0 to 50 ℃ And preferably at room temperature.   The cephalosporin aqueous solution thus obtained was treated with an appropriate enzyme to give 2- (cal Boxyethylthio) -acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propionyl side Stripping off yields the desired 7-ADCA.   It is preferred that the enzyme can be used repeatedly using an immobilized enzyme. like that Methods for making particles and immobilizing enzymes are broadly disclosed in EP 0222462. Have been. The pH of the aqueous solution has a value in the range of pH 4 to pH 9, for example. Minimize the degradation reaction of farosporin and optimize the desired conversion by the enzyme . Therefore, maintain the enzyme at an appropriate level of pH while adding the enzyme to the aqueous cephalosporin solution. In addition, at this time, the pH is adjusted by adding an inorganic base such as potassium hydroxide solution. Or by the use of a cation exchange resin. When the reaction is complete Then, the immobilized enzyme is recovered by filtration. Another possibility is a fixed bed or flow The use of immobilized enzyme in a moving bed column, or the use of enzyme in solution for membrane fractionation. The product is removed by separation. After that, the reaction mixture is not mixed with water. Acidify in the presence of some organic solvents.   Suitable enzymes include, for example, those derived from Pseudomonas SY77 microorganisms, , 177, 178 and 179 have mutations at one or more positions. Also, other An enzyme derived from Pseudomonas microorganism may be used, and as the microorganism, Pseudomonas SE83, Pseudomonas SY77 Nos. 62, 177, 178 and 179 It is preferable that the site corresponding to the position has a mutation at one or more sites.   After adjusting the pH to about 0.1-1.5, separate the layers and adjust the pH of the aqueous layer to 2-5 . The crystalline 7-ADCA is then filtered.   Deacylation can also be done chemically, as is known in the art, eg For example, add phosphorus pentachloride at a temperature below 10 ° C, then isobutanol below ambient temperature. Via the formation of imino chloride side chains.   The following examples are provided for purposes of illustration and are not intended to be limiting. Yes.                                 Example                                 Example 1 Streptomyces and Nocardia in Penicillium chrysogenumcefE Gene expression a. General gene cloning and gene transformation methods   Conventional techniques used in gene cloning methods are used in this application. These techniques include synthetic enzyme chain reaction (PCR), synthetic oligonucleotide synthesis. , Nucleotide sequence analysis of DNA, enzymatic ligation and cleavage of DNA, Escherichia A coli (belowE. FIG. coli) Vector subcloning, transformation and transformation Body selection, DNA isolation and purification, Southern blot analysis and32For P-labeled probe DNA specification by Random primer method32Includes P label. this All of these techniques are well known in the art and have already been described in many references. Have been. For example, Sambrook et al. (Molecular cloning, experimental procedures, goals De Spring Harbor, U.S.A (1989)), Innes et al. (PCR protocol , Guide to Methods and Uses, Academic Publishing (1990)), and McPherson et al. (PCR, Practical Approach, IRL Publishing (1991)).   Common methods used in transformation of filamentous fungi and selection of transformants include Preparation of protoplasts, conditions for DNA transfer and protoplast regeneration, transformants Purification and specification. All of these methods are well known in the art and include: Described in detail below: Finkelstein and Ball (edit), Biochemistry of filamentous fungi, Technology and Methods, Butterworth-Heinemann (1992); Bennett and Lasure (edit), Shin Genetic engineering in fungi, Academic Publishing (1991); Turner's paper, Puhler (edit) ) Biochemistry, Second Edition, Revised, VCH (1992).   Gene cloning and transformation for Penicillium chrysogenum A more detailed application of the technique is described by Bennett and Lasure (supra) and Finkelstein and Details are described in Ball (supra). -Synthetic DNA oligonucleotides should be commercially available DN according to the manufacturer's instructions. A synthesizer (Biosystem, CA, U.S.A.) is used for synthesis. -PCR is a commercially available automatic PCR device (perkin Elmer, U.S.A. and Ultma DNA polymerase (Perkin Elma Company). -hGC PCR protocol (Dutton et al., Nucleic Acids Res.,twenty one, (No. 1 2): 2953-2954 (1993)), N. Lactam Durance and S. Crab Righellas. Of chromosomal DNAcefThe E coding region could be amplified. -Restriction enzymes and other DNA modifying enzymes are manufactured by BRL (MD, U.S.A.) Use according to the instruction manual. A) get from. -All other chemicals used are of analytical grade and obtained from various suppliers. -DNA nucleotide sequence analysis based on detection of sequence-specific fluorescent labels, DN Follow the manufacturer's instructions using an A-sequence automatic analyzer (Biosystem). I will carry out. b. Microbial culture   Streptomyces crabrigellas ATCC 27064 is trypsinized broth Proliferate in (Difco). The chromosomal DNA of this strain iscefIsolation of E gene (Kovacevic et al., J. Bacteriol.,: 754-760 (1989)).   Nocardia Lactam Durance ATCC 27382 is also trypsinized Proliferate in Ross (Difco). The chromosomal DNA of this strain iscefSingle E gene Used for separation (Coque et al., Supra).   Penicillium chrysogenum wisconsin 54-1255 (ATCC 28089) is In YPD complete medium (YPD; yeast extract 1%, peptone 2%, glucose 2%) Grows in. The chromosomal DNA of this strain iscefRequired for E gene expressionpenD Used to isolate the 5'and 3'regulatory regions of the E gene. Penicillium chrysogenum ATC C 28089 alsocefIt is also used as a host for E gene transformation experiments. Another strain of Penicillium chrysogenum, a variant of Wisconsin 54-1255 strain Strains containing variants and having improved β-lactam yields are also suitable. Use According to the selectable marker of the transformant used,pyrG,niaD orfacA remains P. chrysogenum strains containing mutations in the gene may be used. These mutant strains It can be obtained by methods well known in the art (Cantoral, Bio / Techno. l. ,5: 494-497 (1987); Gouka et al., J. Biotechn.,20: 189-200 (1991); and And Gouka et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 514-519 (1993)).   The P. chrysogenum culture for protoplast formation used in transformation is also YP D medium.   The procedure for protoplast formation and regeneration depends on the specific Penicillium chryso It may be slightly different depending on the Genum strain and the transformant selection method applied. This is well known in the art.   E. FIG. coli WK6 (Zell and Fritz ,, EMBO J.,6: 1809-1815 (1987)), XLI-Blue ( Stratagene) and HB101 (Boyer and Roulland-Dussoix, J. Mol. Biol.,41: 459 (1969); Bolivar and Backman, Messages Enzymol.,68: 2 040 (1979)) is the standardE. FIG. coliThe culture medium (Sambrook, cited above) was used to preserve Incubate. c.cefConstruction of E expression cassette   Table I lists the cefE expression cassettes and the name used for these plasmids. The name is also shown.   S. Club RiguerascefE gene (Kovacevic, supra);N. lactamde New LancecefE gene (above Coque article); A. NidulansgpdA gene (Punt et al., Gene69: 49-57 (1988)); P. chrysogenumpenDE gene (Ba rredo et al., Gene83: 291-300 (1989); Diez et al., Mol. Gen. Genet.2 18 : 572-576 (1989)) nucleotide sequence has been published and , Have designed the synthetic oligonucleotides listed in Table II. c1.E. FIG. coli  cefConstruction of E expression plasmids pMCTSE and pMCTNE PCR, 1: N. lactam durancecefE   In the first PCR, the chromosomal DNA of N. lactamdurans and oligonucleosides N. lactam durance using chid 1 and 2cefThe reading frame of E is 5'- End-specificNdeUnique to I restriction site and 3'-endXba0.9k including I site Obtained as the PCR product of b. PCR, 2: S. Crab RiguerascefE   In the second PCR, chromosomal DNA and oligonucleotides of S. crabrigellas S. Club Rigueras using 3 and 4cefThe reading frame of E is at the 5'-end characteristicNdeUnique to I restriction site and 3'-endXba0.9 kb, which also contains I site Was obtained as a PCR product of   E. FIG. coliInsidecefE gene was expressed and PCR was performed by DNA sequence analysis. To characterize the products, PCR products 1 and 2 were used as derivatives of pMC-5 (Stanssens Et al., Nucleic Acids Res.17: 4441 (1989)), the vector pMCTNde I learned. The plasmid pMCTNde contains the RBS site andNdeI cloning site Upstream oftacBy inserting the fragment encoding the promoter Derived from pMC5-8 (European patent application No. 0351029) (Fig. 3).   PCR products 1 and 2NdeI andXbaCut with I,NdeI-Xba I was ligated into the cut vector pMCTNde. Using the ligation mixture,E. FIG. coli  WK6 was transformed. Transformants develop resistance to chloramphenicol Selected more. Plasmid DNA was isolated using these transformants. ThecefInsertion of the E expression cassette The expected occurrence was first analyzed. Ultimately, the Lasmids are analyzed by an automatic DNA sequence analyzer.   S. crabligeras in the plasmid pMCTSE (Fig. 2)cefDN of E reading frame The A sequence was 100% identical to the known sequence (Kovacevic, supra).   N. lactam durancecefD of all clones analyzed, including the open reading frame of E The NA sequence (Fig. 8) was different from the known sequence (said Coque article).   Induced known N. lactam durancecefThe amino acid sequence of the E gene is It has a proline at position 41 of the no acid (see SEQ ID NO: 14). This proline is It disappears in the clone obtained by PCR1. This plasmid is called pMCTNE (Fig. 1). c2. P. chrysogenumcefConstruction of E expression plasmid   PCR, 3:gpdA promoter   In this third PCR, pAN7-1 plasmid DNA (Punt et al., Gene,56: 1 17-124 (1987)), which was used by A. Nidulans.gpdRegulation of A promoter BelowE. FIG. coli  hphContains genes and oligonucleotides 5 and 6 ,thisgpdA promoter is unique to the 5'-endEcoRI restriction site and 3'- End-specificNdeObtained as a 0.9 kb PCR product containing the I site.   PCR, 4: AT promoter   In the fourth PCR, chromosomal DNA of P. chrysogenum and oligonucleotide 7 And 8 were used to obtain a 1.5 kb AT promoter fragment, which was The fragment also has a unique 5'-end.EcoUnique to RI restriction site and 3'-end ofNdeIt had an I site.   PCR, 5: AT terminator and N. lactam durancecefE gene 3'-end   In the fifth PCR, the chromosomal DNA of P. chrysogenum and the oligonucleotides respectively With octides 9 and 10, 11 and 10penDE (AT) terminator I got the area. Therefore, these PCR products are With or withoutcefThis signal contains the 3'-terminal sequence of the E gene. Is the C-terminal amino acid sequence ARL (Muller et al., Biochimica et Biophysica.  Acta1116: 210-213 (1992)).   The oligonucleotides are unique to the 5'-end of the PCR product.BspEI department A position unique to the 3'-end of the PCR product.SpeTo introduce the I site Designed.   PCR, 6: AT terminator and S. crabrigellascef3'-end of E gene end   In the sixth PCR, the chromosomal DNA of P. chrysogenum and the oligonucleotides respectively Using octides 12 and 10, 13 and 10penDE (AT) terminator I got the area. Therefore, these PCR products are S. club Rigueras, with or withoutcefIncluding the 3'-terminal sequence of the E gene This signal is due to the C-terminal amino acid sequence SKL (De Hoop et al., Biochem. . J.286: 657-669 (1992)).   The oligonucleotide is unique to the 5'-end of the PCR product.BglI site Introduced at the 3'-end of the PCR productSpeDesigned to introduce I site Have been.   In P. chrysogenumcefTo express the E gene, thegpdA Promo From the plasmids pMCTNE and pMCTSE. ofcefLigated to the E fragment. These ligated fragments are It was cloned by placing it in pBluescript II KS.   PCR3EcoRI andNdeI cut. pMCTNE and pMCTSE areNde I andXbaI cut. Agarose gel electrophoresis of restriction fragments Separated. 0.9kbcefPurification of E-coding fragment from agarose gel did.EcoRI-NdeThe I promoter fragment isNdeI-XbaIcef With E fragmentEcoRI-XbaVector pBluescr cleaved from I bound in ipt II KS. The following plasmids were thus obtained: pGSE and pGNE. .   In P. chrysogenumcefIn order to obtain the optimal expression of the E gene, the above-mentioned penicill The AT termination signal sequence was cloned downstream of the cefE gene of the Um expression plasmid. Selected to train.   pNETA-pGNEWA   PCR5 productBspEI andSpeCut with I,BspEI andSpe I was ligated into the cut vector pGNE. Using the ligation mixture,E. FIG. coli HB1 01 was transformed. Transformants were selected by their resistance to ampicillin. Plasmids isolated from these transformants were subjected to restriction fragment analysis and subsequent analysis. Was characterized by DNA sequence analysis. As a result, the following plasmid was obtained: pGNEWA And pGNETA (Fig. 4).   pGSETA-pGSEWA   PCR6 productBglI andSpeCut with I,BglI andSpeI It was ligated into the cut vector pGSE. Using the ligation mixture,E. FIG. coli HB101 Transformed. Transformants were selected by their resistance to ampicillin. this The plasmids isolated from the transformants were subjected to restriction fragment analysis and then D Characterized by NA sequence analysis. As a result, the following plasmid was obtained: pGSEWA and pGSETA (Fig. 5).   pANETA, pANEWA and pASETA and pASEWA   Plasmids pGNETA, pGNEWA, pGSETA and pGSEWAEcoRI andNdeI Cut. The restriction fragments were separated by agarose gel electrophoresis and , A 4.5 kb fragment was purified.   PCR4 productEcoRI andNdeCut with I and purify the above fragment Connected with the event.E. FIG. coli After transformation with the ligation mixture into HB101, the Transformants were selected from ampicillin resistance.   The transformants are propagated, their plasmids isolated, restriction fragment analysis and It was characterized by final DNA sequence analysis. As a result, the desired structure, namely pA NETA (Fig. 6), pANEWA, pASETA (Fig. 7) and pASEWA were obtained. d. Transformation of P. chrysogenum   Ca-PEG mediated protoplast transform ation procedure) is used.   Cantoralno paper (see above), Gouka et al. Paper (see J. Biotechn. Above) and According to the method described in the article by Gouka et al. (See Appl. Microbiol. Biotechnol. Above). Whole plasmid or purifiedcefE expression cassette (E. FIG. coliVector sequence Respectively) as selection markers usingpyrG,niaD,facA as well asamdS (Beri et al., Curr. Genet.11 : 639-641 (1987)) gene The P. chrysogenum strain was transformed.   E. FIG. coliA purified form of the homologous form without the vector sequencepyrG,niaD as well asfacBy using the A selection marker, a form without a bacterial resistance gene A quality-converted P. chrysogenum strain was obtained.   European Patent Application No. 94201896.1 describes recombinant strains that do not contain a selectable marker gene. It describes how to obtain it. This method uses A. HurranceamdIt was used successfully with P. chrysogenum transformants containing the S gene.   So the only element that is heterogeneous is the 0.9kbcefE-code area, optionally , 0.9kbgpdA promoter region. e. Analysis of transformants   The P. chrysogenum transformant is purified by repeatedly culturing it in a selective medium. single Using stable colonies, make agar slopes to allow sporulationcefE-expressing cassette The transformant containing the recombinant was screened. From transformants on agar plates The fresh mycelium fragment obtained was boiled andcefE inheritance Enough template DN to efficiently screen hundreds of transformants with offspring I got A (Seth's paper, Fungal Genetic Society, Asilomar (1991), Fungal Gene News Letter summary,38: 55). From this, the efficiency of transformation was evaluated.   Selection of transformants was also performed using a bioassay. Select transformants Were grown on agar containing side chain precursors.E. FIG. coli ESS2231 is on the agar surface Used as an indicator bacterium, this surface also contains bactopenase. And distinguish penicillin and cephalosporin production by methods well known in the art. This is described, for example, in the paper by Guttierez et al., Mol. Gen. Genet.225 : 56-64 (1991)).   Spores were used to inoculate P. chrysogenum culture medium as described in section d. 72 After culturing for a time (under 25 ° C.), chromosomal DNA was isolated from the mycelium. The DNA ToEcoI orPstA 6 bp recognition sequence such as I was cut with a restriction enzyme. .   The DNA fragments are separated by agarose gel electrophoresis and Copy on a lean nylon membrane (New England Nuclear Company). Southern In the Brod method,cefAs a probe of E gene sequence,32PCR labeled with P2 Hybridize with product. Of the purified PCR2 product32P-labels are commercially available Α using the labeling kit (Boehringer Mannheim)32In the presence of P dCTP, Random primer labeling was used.   ThecefThe transformant containing the E coding sequence iscefTest expression of E gene product Tested, and here refers to extended enzyme activity.   The selected transformant is cultured in a penicillin production medium (see Example 2).   For time course experiments, mycelium samples are taken after fermenting for 48, 72 and 96 hours. Fungus A filamentous extract was prepared and the paper of Rollins et al. (Can. J. Microbiol.34: 1196-1202 (1 988)) and measured the expanded enzyme activity substantially in the crude extract. I do. Transformants with expanded enzymatic activity are described in Alvarez et al. (Antimicrob. Ag. ent Chem.31: 1675-1682 (1987)). Measure the enzyme activity.   From these analyses, different levels of acyltransferase and Transformants with enzymatic activity are selected for fermentative production of 7-ADCA derivatives. You.                                 Example 2 2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propio Fermentative production of nil-7-ADCA and its isolation   P. chrysogenum strain Wisconsin 54-1255 (ATCC 28089) is described in Example 1. Transformed with one of the DNA constructs and seeded in 2 * 106 Planted with conidia / ml Wearing. At this time, the seeding medium consisted of (g / l): glucose, 30; (NHFour)2SOFour , 10 ; KH2POFour, 10; Trace element solution I (MgSOFour・ 7H2O, 25; FeSOFour・ 7H2O, 10; CuS OFour・ 5H2O, 0.5; ZnSOFour・ 7H2O, 2; Na2SOFour, 50; MnSOFour・ H2O, 2; CaCl2・ 2H2O , 5), 10 (ml / l) (pH before sterilization is 6.5).   The seeding medium was incubated for 48-72 hours at 25-30 ° C, followed by And inoculate 10-20 volumes of production medium. At this time, the medium should contain (g / l) Tose, 80; Maltose, 20; CaSOFour, 4; urea, 3; MgSOFour・ 7H2O, 2; KH2POFour , 7; NaCl, 0.5; (NHFour)2SOFour, 6; FeSOFour・ 7H2O, 0.1; 3'-carboxymethylthio Propionic acid, 5; Trace element solution II (CuSOFour・ 5H2O, 0.5; ZnSOFour・ 7H2O, 2; MnS OFour・ H2O, 2; Na2SOFour, 50), 10 (ml / l) (pH before sterilization is 5.5-6.5). Then, Incubate for 96-120 hours.   At the end of the production fermentation, the mycelium is removed by centrifugation or filtration and 2- ( Ciethylthio) -acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propionyl-7- Analysis of ADCA by high performance liquid chromatography (HPLC) on a reverse phase column I do. The HPLC equipment used is a Beckman System Gold company Gram capable solvent system (model 126), autosampler (model 507), dio Door Array Detector (Model 168) and System Gold Data System (5.10 ) Consists of. Chromspher C18 cartridge column (10 Use 0x3mm, 2 Chrompacks. Mobile phase is 0.07M phosphoric acid 100% buffer solution (pH 4.8), 25% acetonitrile and phosphate buffer solution (pH 4.8) Consisting of a linear gradient of up to 75%, flow rate 0.5 ml / min, 15 min. 2- ( Ruboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propionyl- The amount of 7-ADCA produced was determined using the synthetic 2- (carboxyethylthio) acetate as a reference substance. With cetyl- and 3- (carboxymethylthio) propionyl-7-ADCA , 260 nm.   The peaks are identified by online comparison of UV and NMR spectra. .   After filtering the broth, about 0.1 volume of 1-butanol is added to the filtrate. The pH value Was adjusted to 2 with dilute hydrochloric acid, and the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes. Yes after separating The engineered layer is evaporated and then used for chemical deacylation (Example 3), or Back-extract with 0.33 volume of water (pH 8) and use for further enzymatic deacylation ( Perform either of Examples 4 and 5).                                 Example 3 2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propio Deacylation of nil-7-ADCA   2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propyi Onyl-7-ADCA, 3 g (8 mmol), N, N-dimethylaniline 3.5 ml (36 mmol ), 13 ml of methylene chloride, and 2.6 ml (21 mmol) of trimethylchlorosilane at room temperature. Add to form a mixed solution. After stirring for 30 minutes, the reaction mixture was cooled to about -50 ° C, Immediately, 1.8 g (8.5 mmol) of phosphorus pentachloride are added. Maintain the temperature at -40 ℃ for 2 hours And subsequently the reaction mixture is cooled to -65 ° C. Next, do not raise the temperature above -40 ° C. Treat the mixture with 12 ml (137 mmol) isobutanol at such a rate. 2 more After stirring for 15 hours, 15 ml of water was poured into the solution, and immediately thereafter, 5 ml of 4.5N ammonia was added. Add. The pH was adjusted by slowly adding solid ammonium bicarbonate. Adjust to 4. After cooling to 5 ° C, the mixture was filtered to remove crystalline 7-ADCA. Isolate by washing with water and 5 ml of acetone (1: 1).                                 Example 4 2- (Carboxyethylthio) using a mutant of Pseudomonas SY77 acylase Acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propionyl-7-ADCA enzyme Deacylation   2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propyi The conversion of onyl-7-ADCA uses a specific acylase to produce a single enzymatic step. Conduct on the floor. At this time, the acylase passes through the mutagenizing region. It is derived from Pseudomonas SY77 acylase. 2- (Carboxyethylthio) acetyl Improved activity towards ru- and 3- (carboxymethylthio) propionyl side chains For the construction and identification of the mutated Pseudomonas SY77 acylase It is disclosed in Kai 0453048. In the mutant, Pseudomonas SY77 Asila The tyrosine at position 178 of the α-subunit of the enzyme is replaced with histidine. You. The mutant acylase isE. coliProduced in. Cells are harvested by centrifugation Collect and resuspend in 10 mM phosphate buffer (pH 7.4) containing 140 mM NaCl. continue, The cells are disrupted by sonication. Acylase activity after removing cell debris Collect the supernatant containing. Furthermore, the purification of the acylase was performed by the following series of chromatographic The process is as follows: (1) Ion exchange with Q-sepharose high-speed flow at pH 8.8 Chromatography; (2) Hydrophobic bond chromatography with phenyl-Sepharose Ruffy; and (3) Gel-permeation chromatography on Sephacryl S200HR column. It's Ruffy.   Immobilize purified acylase on particles composed of a mixture of gelatin and chitosan Become The particles are treated with glutaraldehyde just before adding the enzyme.   2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propyi Onyl-7-ADCA conversion is carried out in a stirred tank reactor. First, Cephalos An aqueous porin solution is added to the reactor. Subsequently, the temperature of the solution is brought to 30 ℃ and adjust the pH to 8 with potassium hydroxide. Next, add the immobilized enzyme, Start conversion. The pH in the reactor is continuously recorded and maintained at 8 during conversion . The 3'-carboxymethylthiopropionic acid liberated during the reaction is titrated with KOH. You. Show the total amount of KOH added and record with a flatbed recorder. Inversion is the Reac A sample from the monitor and monitored at this time Tylthio) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propionyl-7-ADC A And 7-ADCA are analyzed by HPLC as described in Example 2.   When the reaction was completed, the immobilized enzyme was filtered off and the filtrate was butyl acetate. The pH of the filtrate is adjusted to 1 while containing. Separate the layers to separate the aqueous layer containing 7-ADCA Adjust pH to 3. The crystalline 7-ADCA is then filtered off.                                 Example 5 2- (Carboxyethylthio) acetyl using Pseudomonas SE83 acylase -And 3- (Carboxymethylthio) propionyl-7-ADCA enzymatic deacylation Conversion   2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propyi Conversion of onyl-7-ADCA is carried out as in Example 4, but with the acylase The same results were obtained using Pseudomonas SE83.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI C12R 1:82) (C12P 35/00 C12R 1:82) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),BR,CA,CN,CZ,H U,JP,KR,NO,PL,RO,RU,SK,US (72)発明者 クークマン ベルテュス ピーター オランダ エヌエル‐2636ベーヘー シッ プライデン プルーヌスストラート 8 (72)発明者 フーケマ アンドレアス オランダ エヌエル‐2341カーイックス ウーフスヘースト ワルモンデルウェッヒ 66 (72)発明者 ファン デル ラーン ヤン メツケ オランダ エヌエル‐4839アーペー ブレ ーダ レウルセバーン 364 (72)発明者 ヴェルウェイ ヤン オランダ エヌエル‐2313エーエス レイ デン ペー イェー ブロックストラート 13 (72)発明者 デ フローム エリック オランダ エヌエル―2313イェーエム レ イデン デ メイ ファン ストレーフケ ルクストラート 65─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI C12R 1:82) (C12P 35/00 C12R 1:82) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), BR, CA, CN, CZ, HU, JP, KR, NO, PL, RO, RU , SK, US (72) Inventor Kukuman Berthus Peter Holland Enuel-2636 Behässitz Pryden Prunesstraat 8 (72) Inventor Fukema Andreas Netherlands Enuel-2341 Carix Woofsjoest Warmonderwech 66 (72) Inventor van der Laan Jan Metzke Netherlands Enuel 4839 BP Blader Reul Severn 364 (72) Inventor Verway Jan The Netherlands Enuel-2313 AES Leiden Paje Brockstraat 13 (72) Inventor De Frome Eric Netherlands Enuel-2313 JEM Leiden De Mayfantstreff Kerkstraat 65

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.下記の工程を有する、7−アミノデスアセトキシセファロスポラニック酸( 7−ADCA)の製造及び回収方法: a)糸状菌発現シグナルの転写及び翻訳調節下で、拡大酵素遺伝子を用いて ペニシリウム・クリソゲナム株を形質転換する工程; b)前記株を培養培地で発酵し、かつその場で拡大され、2-(カルボキシエチ ルチオ)アセチル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル−7−ADCA を形成するような、2-(カルボキシエチルチオ)アセチル- 及び3-(カルボキシ メチルチオ)プロピオニル−6−アミノペニシラン酸(2-(カルボキシエチルチ オ)アセチル−及び3-(カルボキシメチルチオ)プロピオニル−6−APA)を得 るのに適している、3'-カルボキシメチルチオプロピオン酸或いはそれらの塩又 はエステルを、該培養培地に添加する工程; c)発酵ブロスから2-(カルボキシエチルチオ)アセチル−及び3-(カルボキ シメチルチオ)プロピオニル−7−ADCAを回収する工程; d)前記2-(カルボキシエチルチオ)アセチル−及び3-(カルボキシメチルチ オ)プロピオニル−7−ADCAを脱アシル化する工程;及び e)結晶性7−ADCAを回収する工程。 2.前記ペニシリウム・クリソゲナム株が、AT遺伝子発現シグナルの転写及び 翻訳調節下において、拡大酵素遺伝子により形質転換される、請求項1に記載の 方法。 3.工程(e)が濾過工程である、請求項1又は2に記載の方法。 4.工程(c)が濾過工程であって、pHが約4.5以下で、水と混和しない有機溶 媒により該ブロス濾液を抽出し、それをpHが4〜10の水で逆抽出することによる 、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 5.拡大酵素遺伝子がストレプトミセス・クラブリゲラス又はノカルジア・ラク タムデュランス由来である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 6.糸状菌発現シグナルの転写及び翻訳調節と機能的に結びついている、拡大酵 素をコードするDNAを含む、組換えDNAベクター。 7.拡大酵素をコードするDNAが、AT遺伝子発現シグナルの転写及び翻訳調 節と機能的に結びついている、請求項6に記載の組換えDNAベクター。 8.拡大酵素をコードするDNAが、ストレプトミセス・クラブリゲラス又はノ カルジア・ラクタムデュランス由来である、請求項6又は7に記載の組換えDN Aベクター。 9.請求項6、7又は8のいずれか1項に記載のベクターにより形質転換された 宿主細胞。[Claims] 1. 7-aminodesacetoxy cephalosporanic acid (having the following steps: 7-ADCA) production and recovery method:     a) Using the expansion enzyme gene under the transcriptional and translational control of filamentous fungal expression signals Transforming a Penicillium chrysogenum strain;   b) fermenting the strain in a culture medium and expanding in situ, 2- (carboxyethylen (Luthio) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propionyl-7-ADCA 2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxy Methylthio) propionyl-6-aminopenicillanic acid (2- (carboxyethylthio O) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) propionyl-6-APA) 3'-carboxymethylthiopropionic acid or a salt thereof, which is suitable for Adding an ester to the culture medium;   c) 2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxyl) from fermentation broth Recovering (cimethylthio) propionyl-7-ADCA;   d) the 2- (carboxyethylthio) acetyl- and 3- (carboxymethylthio) E) deacylating propionyl-7-ADCA; and   e) a step of recovering crystalline 7-ADCA. 2. The Penicillium chrysogenum strain is characterized by transcription of AT gene expression signals and The transformant according to claim 1, which is transformed with an expanding enzyme gene under translational control. Method. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein step (e) is a filtration step. 4. The step (c) is a filtration step, the pH is about 4.5 or less, and the organic solvent is immiscible with water. By extracting the broth filtrate with a medium and back-extracting it with water having a pH of 4-10 The method according to any one of claims 1 to 3. 5. The expansion enzyme gene is Streptomyces crabligeras or Nocardia lac The method according to any one of claims 1 to 4, which is derived from Tamdurans. 6. Expanded fermentation functionally linked to transcriptional and translational regulation of filamentous fungal expression signals A recombinant DNA vector containing DNA encoding the element. 7. The DNA encoding the expansion enzyme is responsible for the transcription and translation of AT gene expression signals. 7. A recombinant DNA vector according to claim 6, which is operatively associated with a node. 8. The DNA encoding the expansion enzyme is Streptomyces crabligeras or The recombinant DN according to claim 6 or 7, which is derived from Cardia lactamdurans. A vector. 9. Transformed with the vector according to any one of claims 6, 7 or 8 Host cells.
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