JPS62143690A - Production of sulfur-containing l-amino acid by enzymatic process - Google Patents

Production of sulfur-containing l-amino acid by enzymatic process

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JPS62143690A
JPS62143690A JP28515885A JP28515885A JPS62143690A JP S62143690 A JPS62143690 A JP S62143690A JP 28515885 A JP28515885 A JP 28515885A JP 28515885 A JP28515885 A JP 28515885A JP S62143690 A JPS62143690 A JP S62143690A
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JP
Japan
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serine
cysteine
cystine
reaction
concentration
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JP28515885A
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Japanese (ja)
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Masao Shimada
嶋田 正雄
Masami Uemura
植村 昌美
Takeshi Nakamura
武史 中村
Kenichi Ishiwatari
石渡 健一
Nobuyoshi Makiguchi
牧口 信義
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Abstract

PURPOSE:To produce L-cystine, etc., in high concentration at a low cost, by reacting L-serine with a metal sulfide, etc., in the presence of tryptophan synthase while keeping the L-serine concentration in the reaction liquid below a specific level. CONSTITUTION:L-serine is made to react with a metal sulfide, metal hydrosulfide, ammonium sulfide, ammonium hydroxide or ammonium polysulfide in the presence of cultured product of tryptophan synthase-producing microbial strain, collected living cell thereof or treated cell, etc. The L-serine concentration in the reaction liquid is maintained to <=0.5M and the reaction system is continuously or intermittently added with L-serine. The objective L-cysteine and/or L-cystine are produced by this process and the product is separated from the system by conventional method.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、トリプトファンシンターゼの存在下にL−セ
リンを、金属硫化物、金属水硫化物、硫化アンモニウム
、水硫化アンモニウムまたは多硫化アンモニウと反応さ
せ、し−システインおよび/またはL−シスチンを製造
する方法にかんする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention involves reacting L-serine with a metal sulfide, metal bisulfide, ammonium sulfide, ammonium bisulfide or ammonium polysulfide in the presence of tryptophan synthase, and reacting L-serine with a metal sulfide, a metal bisulfide, ammonium sulfide, ammonium bisulfide or ammonium polysulfide to produce a monocysteine-cysteine and/or ammonium polysulfide. Or it relates to a method for producing L-cystine.

し−システインおよびL−シスチンは、輸液の成分など
の医薬用途のほか、化粧品用、食品添加物などとして広
く使用されている。
Cysteine and L-cysteine are widely used in pharmaceutical applications such as components of infusions, as well as in cosmetics and food additives.

(従来の技術) 従来、L−システインおよびI、−シスチンの代表的製
法としては、(1)毛髪などの天然物から抽出する方法
、(2)化学合成法(たとえば、特開昭57−2003
56) 、(31DL−2−アミノチアゾリン−4−カ
ルボン酸から酵素的に合成する方法(特公昭54−22
72)、(4)β−1f(tAアラニンをシステインデ
スルフヒドラーゼの存在下、金属硫化物または金属水硫
化物と反応させる方法(特公昭57−21311)など
が知られているが、工業的な製法としては必ずしも有利
な方法とは思われない。
(Prior Art) Conventionally, typical methods for producing L-cysteine and I,-cystine include (1) extraction from natural products such as hair, and (2) chemical synthesis (for example, JP-A-57-2003).
56), (Method of enzymatic synthesis from 31DL-2-aminothiazoline-4-carboxylic acid (Japanese Patent Publication No. 54-22)
72), (4) A method in which β-1f (tA alanine is reacted with a metal sulfide or metal hydrosulfide in the presence of cysteine desulfhydrase (Japanese Patent Publication No. 57-21311) is known; It does not necessarily seem to be an advantageous manufacturing method.

(発明が解決しようとする問題点) このような状況のもとで、本発明者らは、安価なし一シ
スティンおよび/またはL−シスチンの新しい製造法に
関して研究を重ねた結果、先に、全く新しいし一システ
ィンおよび/またはL−シスチンの製造法を完成した。
(Problems to be Solved by the Invention) Under these circumstances, the present inventors have conducted extensive research into a new method for producing cystine and/or L-cystine, which is inexpensive. A new method for producing cystine and/or L-cystine has been completed.

すなわち、先に完成した発明は、トリプトファンシンタ
ーゼの存在下にL−セリンを、金属硫化物、金属水硫化
物、硫化アンモニウム、水硫化アンモニウムまたは多硫
化アンモニウと反応さ・Uて、L−システインおよび/
またはL−シスチンを製造する方法である。
That is, the previously completed invention reacts L-serine with a metal sulfide, metal bisulfide, ammonium sulfide, ammonium bisulfide or ammonium polysulfide in the presence of tryptophan synthase, L-cysteine and /
Alternatively, it is a method for producing L-cystine.

本発明者らは、この1.−システインおよび/またはL
−シスチンの製造方法を改JSLするために更に研究し
た結果、反応液中のし一セリン濃度を0.5M以下に保
ちながらL−セリンを連続または間欠的に添加すること
により、L−システインおよび/またはL−シスチンを
反応液中に高濃度に蓄積できることを見出し、本発明を
完成するに至った。
The present inventors have discovered this 1. - cysteine and/or L
- As a result of further research to revise the cystine production method, we found that by continuously or intermittently adding L-serine while keeping the cystein concentration in the reaction solution below 0.5M, L-cysteine and The present inventors have discovered that L-cystine can be accumulated in a reaction solution at a high concentration, and have completed the present invention.

(問題を解決するための手段) トリプトファンシンターゼは、微生物、高等植物などに
広く存在していることが知られており(例えば、Ila
cteriological Reviews、Vol
、39+No。
(Means for solving the problem) Tryptophan synthase is known to be widely present in microorganisms, higher plants, etc. (for example, Ila
cteriological Reviews, Vol.
, 39+No.

2、p、87−120(1975)) 、本発明におい
ても酵素源は特に限定されないが、通常は微生物起源の
ものが用いられる。
2, p. 87-120 (1975)), although the enzyme source is not particularly limited in the present invention, those derived from microorganisms are usually used.

トリプトファンシンターj!を生産する菌株としては、
たとえば、エシェリヒア・コリ (1!5cber−i
chia coli)MT−10232(FERM B
P−19) 、エシェリヒア・コリMT−10242(
FERM口P−20)、ノイロスポラ・クラッサ(Ne
urospora crassa)八TCC−1469
2、サツカロミセス“セレビシェ(Saccharom
yces  cerev−isiae)ATCC−26
787などがある。エシェリヒア・コリの培養菌体から
のトリプトファンシンターゼの抽出法については、Th
e Jourr+al or BiologicalC
hemistry、Vol、249.No、24.p、
7756−7763(1974年)、ノイロスポラ・ク
ラッサの培養菌体からの抽出法については、同Vo1.
250. No、、、8. p、2941−2946(
1975年)、サツカロミセス・□セレビシェの培養菌
体からの抽出法については、European Jou
rnalof Biochemistry、Vol、1
02.p、159−165(1979年)に記載され知
られている。
Tryptophan sinter! As a strain that produces
For example, Escherichia coli (1!5 cber-i
chia coli) MT-10232 (FERM B
P-19), Escherichia coli MT-10242 (
FERM mouth P-20), Neurospora crassa (Ne
urospora crassa) 8TCC-1469
2. Saccharomyces “Saccharomyces”
yces cerev-isiae) ATCC-26
787 etc. Regarding the extraction method of tryptophan synthase from cultured cells of Escherichia coli, please refer to Th
e Jourr+al or BiologicalC
hemistry, Vol. 249. No. 24. p,
7756-7763 (1974), Vol. 1 for the extraction method from cultured cells of Neurospora crassa.
250. No...8. p, 2941-2946 (
1975), and the extraction method from cultured cells of Satucharomyces □cerevisiae is described in European Jou.
rnalof Biochemistry, Vol, 1
02. p, 159-165 (1979).

しかし、本発明に使用されるトリプトファンシンターゼ
は、必ずしも抽出された純粋な物である必要はない。即
ち、トリプトファンシンターゼ産菌の培養物、培養物か
ら遠心分離などの方法によって採取した生菌体、その乾
燥菌体あるいは菌体を磨砕、自己消化、超音波処理など
をすることによって得られる菌体処理物、更には、これ
らの菌体よりの抽出物並びに該抽出物より得られる酵素
の粗製物であっても利用できる。もちろん、これらの固
定化物でもよい。
However, the tryptophan synthase used in the present invention does not necessarily have to be extracted and pure. That is, cultures of tryptophan synthase-producing bacteria, viable bacterial bodies collected from the culture by methods such as centrifugation, dried bacterial bodies, or bacteria obtained by grinding, autolysis, ultrasonication, etc. of the bacterial bodies. In addition, extracts from these microbial cells and crude enzymes obtained from the extracts can also be used. Of course, these immobilized products may also be used.

トリプトファンシンターゼ生産菌を培養するための培地
としては、炭素源、窒素源、無機物および必要に応じて
少量の微量栄養素を含むものであれば、合成培地または
天然培地の何れも使用可能である。培地へ微量のトリプ
トファンまたはインドールを添加することが有効なこと
もある。また、培地へ微量のインドールアクリル酸を添
加することによりトリプトファンシンターゼ生産量が高
まることもある。
As a medium for culturing tryptophan synthase-producing bacteria, either a synthetic medium or a natural medium can be used as long as it contains a carbon source, a nitrogen source, an inorganic substance, and, if necessary, a small amount of micronutrients. It may be helpful to add trace amounts of tryptophan or indole to the culture medium. Furthermore, the production of tryptophan synthase may be increased by adding a small amount of indole acrylic acid to the medium.

培養は、振盪培養あるいは通気攪拌培養などの好気的条
件下で行う。培養温度は20〜40℃、通常は25〜3
7℃の範囲である。培養液のpHは5〜8である。
Cultivation is performed under aerobic conditions such as shaking culture or aerated agitation culture. Culture temperature is 20-40℃, usually 25-3
It is in the range of 7°C. The pH of the culture solution is 5-8.

反応基質であるL −−1!リンは、反応液中の濃度を
0.5M以下に保たれる。この点が本発明の特徴であり
、この条件が満足されるようにI,−セリンを連続また
は間欠的に添加する。反応液中のし一セリン濃度が0.
5M以上となるように■7−セリンを添加すると反応の
進行が著しく低下し、L−システインおよび/またはL
−シスチンの収量が、低くなるので適当でない。
L −-1! which is a reaction substrate! The concentration of phosphorus in the reaction solution is kept at 0.5M or less. This point is a feature of the present invention, and I,-serine is added continuously or intermittently so that this condition is satisfied. The concentration of serine in the reaction solution is 0.
■ When 7-serine is added to a concentration of 5M or more, the progress of the reaction is significantly reduced, and L-cysteine and/or L-cysteine
-It is not suitable because the yield of cystine becomes low.

もう一方の基質である硫化物等などは、通常0、1〜3
Mの濃度で反応液に添加される。硫化物等はL−セリン
に対し当モル以上添加することが望ましい。硫化物等は
、反応開始時に全量を反応液に添加しても良いし、反応
の進行にともない分割添加することも可能である。
The other substrate, such as sulfide, is usually 0, 1 to 3
is added to the reaction solution at a concentration of M. It is desirable to add sulfide and the like in an amount equivalent to or more than the equivalent mole of L-serine. The sulfide etc. may be added in its entirety to the reaction solution at the start of the reaction, or may be added in portions as the reaction progresses.

反応は、通常20〜60℃、pH 6〜10の範囲で静
置またはゆるやかな攪拌下に行われる。
The reaction is usually carried out at a temperature of 20 to 60°C and a pH of 6 to 10 while standing still or with gentle stirring.

このようにして反応を行うと、反応液中にはし一システ
ィンが生成するが、14−システインは酸化されてL−
シスチンに変化しやすいので、反応の進行とともに反応
液中には通常、L−システインとL−シスチンが共存し
、徐々にL−シスチンの量が増大する。しかしながら、
反応条件を制御することにより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。
When the reaction is carried out in this way, 14-cysteine is produced in the reaction solution, but 14-cysteine is oxidized and L-cysteine is produced.
Since L-cysteine is easily converted to cystine, L-cysteine and L-cystine usually coexist in the reaction solution as the reaction progresses, and the amount of L-cystine gradually increases. however,
It is also possible to change the concentration ratio of L-cysteine and L-cystine by controlling the reaction conditions.

反応液からL−システインまたはL−シスチンを採取す
るには通常の方法を用いることができる。
Conventional methods can be used to collect L-cysteine or L-cystine from the reaction solution.

例えば、反応終了後反応液に通気して大部分のL−シス
テインをL−シスチンに酸化すれば、L−シスチンは水
に難溶なので容易に単離できる。またこのようにして得
られた1、−シスチンを電解還元すればL−システイン
をil)るごとかできる。
For example, if most of L-cysteine is oxidized to L-cystine by aerating the reaction solution after the reaction is completed, L-cystine can be easily isolated because it is poorly soluble in water. Further, by electrolytically reducing 1,-cystine thus obtained, L-cysteine can be obtained.

L−システインの定量はヨウ化メチルでS−メチル−L
−システインにした後、液体クロマトグラフィーで行っ
た。L−シスチンは、ジチオスレイトールでL−システ
インに還元した後、L−システイン定量法により定量し
た。
To quantify L-cysteine, use methyl iodide to determine S-methyl-L
- After converting to cysteine, liquid chromatography was performed. L-cysteine was reduced to L-cysteine with dithiothreitol, and then quantified by the L-cysteine quantitative method.

(実施例) 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples.

実施例1および比較例1 エシェリヒア・コリMT−10242(F[ERM B
P−20)の培養菌体から常法に従って精製操作を行い
、比活性2が9.2単位/mg()リプトファンシンタ
ーゼの1単位は、37℃において1μmol/minの
トリプトファンをL−セリンとインドールから合成する
酵素量)力価のトリプトファンシンターゼを取得し、こ
の酵素を用いて以下の反応を行なった。
Example 1 and Comparative Example 1 Escherichia coli MT-10242 (F[ERM B
P-20) was purified according to a conventional method from cultured cells, and the specific activity 2 was 9.2 units/mg () One unit of liptophan synthase was obtained by converting 1 μmol/min of tryptophan to L-serine at 37°C. Tryptophan synthase was obtained with a titer of (amount of enzyme synthesized from indole), and the following reaction was performed using this enzyme.

L−セリン400mM(4,2g/l、00m1) 、
水硫化ナトリウム1000mM、ピリドキサール燐酸0
.]、mMを含む反応液100m1にトリプトファンシ
ンターゼを400単位添加した。反応液のpttはlN
−11cIにより常時8.5に調節し、反応温度35℃
、ゆるやかな攪拌条件下で反応を行った。5時間後に反
応液中のし一セリンを、液体クロマトグラフィーにより
分析したところ85mMであったので、更にL−セリン
を4.2g添加した。L−セリン添加直後の反応液中の
L−セリン濃度は465mMであった。更に反応を7時
間継続し、反応終了後反応液中のし一シスチンをL−シ
ステインに還元してからL−システインの生成量を測定
したところ7.5gであった。(対し一セリン収率80
%) 一方、L−セリン8.4gを反応開始時に一括添加しく
反応開始時のL−セリン濃度ば800mM)、12時間
反応した場合のL−システインの生成量は4.8gであ
った。(対し一セリン収率50%)実施例2 肉エキス1%、ベプI・ン0.5、酵母エキス0.1χ
、KHgPO* 0.2χ、pH7、oの液体培地にエ
シェリヒア・コリMT−10232(F[ERM RP
−19)を接種し、30℃にて20時間振盪培養した。
L-serine 400mM (4.2g/l, 00ml),
Sodium hydrosulfide 1000mM, pyridoxal phosphate 0
.. ], 400 units of tryptophan synthase was added to 100 ml of a reaction solution containing mM. The ptt of the reaction solution is lN
-Always adjusted to 8.5 with 11cI, reaction temperature 35℃
The reaction was carried out under mild stirring conditions. After 5 hours, L-serine in the reaction solution was analyzed by liquid chromatography and found to be 85 mM, so 4.2 g of L-serine was further added. The L-serine concentration in the reaction solution immediately after the addition of L-serine was 465 mM. The reaction was further continued for 7 hours, and after the completion of the reaction, the cystine in the reaction solution was reduced to L-cysteine, and the amount of L-cysteine produced was measured and found to be 7.5 g. (For monoserine yield 80
%) On the other hand, when 8.4 g of L-serine was added at once at the start of the reaction (the L-serine concentration at the start of the reaction was 800 mM) and the reaction was continued for 12 hours, the amount of L-cysteine produced was 4.8 g. (Yield of serine: 50%) Example 2 Meat extract 1%, Vep I・N 0.5, Yeast extract 0.1χ
, KHgPO* 0.2χ, pH 7, o Escherichia coli MT-10232 (F[ERM RP
-19) was inoculated and cultured with shaking at 30°C for 20 hours.

 培養終了後、遠心分離して菌体を集め、−20℃で凍
結保存したものをトリプトファンシンターゼの酵素源と
してもちいた。
After completion of the culture, the cells were collected by centrifugation and stored frozen at -20°C, which was used as an enzyme source for tryptophan synthase.

硫化すトリウム12+lomM、ピリドキサールリン酸
0.1 mMおよび湿菌体5gを含む反応液100 m
l (pH8,0)に、第1表に示した濃度になるよう
にL−セリンを添加した。反応液のpHは、IN−HC
Iにより8.2〜8.4に常時調節した。反応は、35
℃でゆるやかな攪拌条件下でおこなった。
100 ml of reaction solution containing 12+lomM thorium sulfide, 0.1 mM pyridoxal phosphate, and 5 g of wet bacterial cells
1 (pH 8.0), L-serine was added to the concentration shown in Table 1. The pH of the reaction solution is IN-HC.
It was constantly adjusted to 8.2 to 8.4 by I. The reaction is 35
The test was carried out at ℃ under mild stirring conditions.

反応開始11e5時間目とIO時間目に、反応液中のし
一セリンの濃度を液体クロマトグラフィーにより測定し
、L−セリン濃度が反応開始時の濃度と同じになるよう
にL−セリンを添加した。反応は20時間行ない、反応
終了後、反応液中のし一シスチンをL−システインに還
元してから、L−システインの生成量を測定した。結果
を第1表に示した。
At 11e and IO hours after the start of the reaction, the concentration of serine in the reaction solution was measured by liquid chromatography, and L-serine was added so that the L-serine concentration was the same as the concentration at the start of the reaction. . The reaction was carried out for 20 hours, and after the reaction was completed, cystine in the reaction solution was reduced to L-cysteine, and the amount of L-cysteine produced was measured. The results are shown in Table 1.

第1表Table 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] トリプトファンシンターゼの存在下にL−セリンを、金
属硫化物、金属水硫化物、硫化アンモニウム、水硫化ア
ンモニウムまたは多硫化アンモニウと反応させ、L−シ
ステインおよび/またはL−シスチンを製造するに際し
て、反応液中のL−セリン濃度を0.5%以下に保つこ
とを特徴とするL−システインおよび/またはL−シス
チンの酵素法による製造法。
When producing L-cysteine and/or L-cystine by reacting L-serine with metal sulfide, metal hydrosulfide, ammonium sulfide, ammonium hydrosulfide or ammonium polysulfide in the presence of tryptophan synthase, the reaction solution 1. A method for producing L-cysteine and/or L-cystine by an enzymatic method, characterized in that the concentration of L-serine in the L-cysteine is maintained at 0.5% or less.
JP28515885A 1985-12-18 1985-12-18 Production of sulfur-containing l-amino acid by enzymatic process Pending JPS62143690A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0754759A1 (en) * 1995-07-18 1997-01-22 Mitsui Toatsu Chemicals, Incorporated S-phenyl-l-cysteine production process
JPWO2008096846A1 (en) * 2007-02-09 2010-05-27 独立行政法人理化学研究所 Composition for stable isotope-labeled protein synthesis and method for producing stable isotope-labeled protein

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