JPH03266995A - Production of 4-hydroxy-l-proline - Google Patents

Production of 4-hydroxy-l-proline

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JPH03266995A
JPH03266995A JP6678290A JP6678290A JPH03266995A JP H03266995 A JPH03266995 A JP H03266995A JP 6678290 A JP6678290 A JP 6678290A JP 6678290 A JP6678290 A JP 6678290A JP H03266995 A JPH03266995 A JP H03266995A
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hydroxy
proline
microorganism
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oxoglutaric acid
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勝亦 瞭一
Haruhiko Yokoi
横井 治彦
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Abstract

PURPOSE:To obtain 4-hydroxy-L-proline from a compound to be converted into 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid in the presence of an amino acid donor by using a specific bacterium belonging to the genus Escherichia coil. CONSTITUTION:A culture mixture of a bacterium belonging to the genus Escherichia coli, capable of biologically synthesizing 4-hydroxy-L-proline from 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid, cells of the bacterium or a treated substance thereof is prepared. 4-Hydroxy-2-oxoglutaric acid or a compound to be converted into 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid by a bacterium is treated with the culture mixture of the bacterium, etc., in the presence of an amino acid donor and 4-hydroxy-L-proline formed in the reaction solution is collected. Escherichia coli ATCC 33,625 may be cited as the concrete example of the bacterium.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、DまたはL −4−ヒドロキシ−2オキソグ
ルタル酸(以下単に4−ヒドロキシル2オキソグルタル
酸と称す)からトランス−4ヒドロキシ−し−プロリン
および/またはシス4−ヒドロキシ−し−プロリン(以
下単に4−ヒドロキシ−し−プロリンと称す)を生合成
する能力を有する微生物を用いた4−ヒドロキシ−Lプ
ロリンの製造法に関する。4−ヒドロキシ−Lプロリン
は、医薬品の合成中間体などとして有用なアミノ酸であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to the production of trans-4-hydroxy-di-proline and/or Alternatively, the present invention relates to a method for producing 4-hydroxy-L-proline using a microorganism capable of biosynthesizing cis-4-hydroxy-l-proline (hereinafter simply referred to as 4-hydroxy-l-proline). 4-Hydroxy-L-proline is an amino acid useful as a synthetic intermediate for pharmaceuticals.

従来の技術 従来の4−ヒドロキシ−L−プロリンの製造法としては
、コラーゲンを加水分解し、その構成アミノ酸であるト
ランス−4−ヒドロキシ−L−プロリンを回収、分離す
る方法が知られている。またD−グルタミン酸から合成
する方法〔ビュレッティン・オブ・ケミカル・ソザエテ
イ・オブ・ジャパン(Bull、  Chem、Soc
、Jap、) 47. 1704(1974) 〕や、
グリオキサールとオキサロ酢酸から合成する方法〔ジャ
ーナル・オブ・オルガニック・ケミストリイ(J、Or
g、 [hem、> 42 、3440(1977> 
〕なども知られている。
2. Description of the Related Art As a conventional method for producing 4-hydroxy-L-proline, a method is known in which collagen is hydrolyzed and its constituent amino acid trans-4-hydroxy-L-proline is recovered and separated. In addition, a method for synthesizing from D-glutamic acid [Bull, Chem, Soc.
, Jap, ) 47. 1704 (1974)] and
Synthesis method from glyoxal and oxaloacetic acid [Journal of Organic Chemistry (J, Or
g, [hem, > 42 , 3440 (1977 >
] are also known.

発明が解決しようとする課題 従来の製造法は、(1)原料が高価である、(2)反応
工程が多い、(3)回収精製の工程に問題があるなどの
点で、工業的な製法として必ずしも満足できる方法では
なく、工業的に安価に4−ヒドロキシトープロリンを製
造する方法の開発が求められている。
Problems to be Solved by the Invention Conventional manufacturing methods are not industrially viable due to the following points: (1) raw materials are expensive, (2) there are many reaction steps, and (3) there are problems with the recovery and purification process. However, there is a need to develop a method for industrially producing 4-hydroxytoproline at low cost.

課題を解決するための手段 本発明者は、微生物の生合成系を利用して、4ヒドロキ
シ−2−オキソグルタル酸から4−ヒドロキシ−し−プ
ロリンを製造できることを見出し、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems The present inventors have discovered that 4-hydroxy-proline can be produced from 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid using a microbial biosynthetic system, and have completed the present invention.

本発明は、エシェリヒア属に属し、4−ヒドロキシ−2
−オキソグルタル酸から4−ヒドロキシL−プロリンを
生合成する能力を有する微生物を用いて、アミノ基供与
体の存在下4−ヒドロキシ−2−オキソグルタル酸もし
くは該微生物によって4−ヒドロキシ−2−オキソグル
タル酸に転換される化合物から4−ヒドロキシ−し−プ
ロリンを製造する方法を提供する。
The present invention belongs to the genus Escherichia, and 4-hydroxy-2
- Using a microorganism capable of biosynthesizing 4-hydroxy L-proline from oxoglutaric acid, 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid or 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid is converted by the microorganism into 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid in the presence of an amino group donor. A method for producing 4-hydroxy-proline from converted compounds is provided.

以下に本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明は、具体的には、エシェリヒア属に属し、4−ヒ
ドロキシ−2−オキソグルタル酸から4ヒドロキシ−し
−プロリンを生合成する能力を有する微生物を、4−ヒ
ドロキシ−2−オキソグルタル酸もしくは該微生物によ
って4−ヒドロキシ2−オキソグルタル酸に転換される
化合物を添加した培地で培養し、培養物中に4−ヒドロ
キシトープロリンを生成蓄積させ、該培養物から4ヒド
ロキシ−し−プロリンを採取するか、またはエシェリヒ
ア属に属し、4−ヒドロキシ−2オキソグルタル酸から
4−ヒドロキシ−し−プロリンを生合成する能力を有す
る微生物の培養物、菌体またはそれらの処理物を、水性
媒体中でアミノ基供与体の存在下4−ヒドロキシ−2−
オキソグルタル酸もしくは該微生物によって4−ヒドロ
キシ−2−オキソグルタル酸に転換される化合物に作用
させて、反応液中に生成した4−ヒドロキシ−L−プロ
リンを採取することにより実施できる。
Specifically, the present invention relates to a microorganism that belongs to the genus Escherichia and has the ability to biosynthesize 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid from 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid or the microorganism. culturing in a medium supplemented with a compound that is converted to 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid, producing and accumulating 4-hydroxy-to-proline in the culture, and collecting 4-hydroxy-to-proline from the culture; Alternatively, a culture, bacterial cells, or a treated product of a microorganism belonging to the genus Escherichia and having the ability to biosynthesize 4-hydroxy-thi-proline from 4-hydroxy-2oxoglutaric acid is used as an amino group donor in an aqueous medium. 4-hydroxy-2- in the presence of
This can be carried out by reacting oxoglutaric acid or a compound that is converted to 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid by the microorganism and collecting 4-hydroxy-L-proline produced in the reaction solution.

本発明に用いられる微生物としては、エシェリヒア属に
属し、4−ヒドロキシ−2−オキソグルタル酸から4−
ヒドロキシ−L−プロリンを生合成する能力を有する微
生物なら、いかなる微生物でも使用できる。具体的には
、エシェリヒア・コリΔTCC33625などがあげら
れる。なかでも■、−プロリンによるフィードバック阻
害が解除されたT−グルタミルキナーゼを持ち、L−プ
ロリンを過剰生産する能力を獲得した該菌種の変異株、
あるいは遺伝子組換え等の手法によりL−プロリン生合
成酵素活性が増強された該菌種株を用いれば、より高い
収率で4−ヒドロキシ〜L−プロリンを得ることができ
る。このような組換え株は、トイチエらの記述した方法
〔ヌクレイツク・アシッヅ・リサーチ(Nucleic
 Ac1ds Res、)  12 。
The microorganisms used in the present invention belong to the genus Escherichia, and include 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid to 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid.
Any microorganism can be used as long as it has the ability to biosynthesize hydroxy-L-proline. Specifically, Escherichia coli ΔTCC33625 and the like can be mentioned. Among these, ■, a mutant strain of the strain that has T-glutamyl kinase in which the feedback inhibition by proline has been released and has acquired the ability to overproduce L-proline;
Alternatively, 4-hydroxy to L-proline can be obtained at a higher yield by using the strain whose L-proline biosynthetic enzyme activity has been enhanced by techniques such as genetic recombination. Such recombinant strains can be obtained by the method described by Toichie et al.
Ac1ds Res, ) 12.

6337 (1984) ]に従えば取得可能である。6337 (1984)].

あるいは本明細書の実施例に記述した方法に従ってもよ
い。
Alternatively, the method described in the Examples of this specification may be followed.

L−プロリンによるフィードバック阻害が解除されたT
−グルタミルキナーゼを持ち、L−プロリンを過剰生産
する能力を獲得したエシェリヒア属菌種の具体例として
は、■、−プロリンによるフィードバック阻害が解除さ
れたエシェリヒア・コlJMM294株由来のproB
遺伝子を組み込んだ組換え体DNAを保有するエシェリ
ヒア・コリに83があげられる。該菌株は、平成2年3
月15日付で、ブダペスト条約に基づいて、工業技術院
微生物工業技術研究所(微工研)に、エシェリヒア・コ
リK 83 (FBRM BP−2807)として寄託
されている。
T where feedback inhibition by L-proline is released
- Specific examples of Escherichia species that possess glutamyl kinase and have acquired the ability to overproduce L-proline include: - proB derived from Escherichia coli JMM294 strain in which feedback inhibition by proline has been released;
There are 83 examples of Escherichia coli that carry recombinant DNA that incorporates genes. The strain is from March 1990.
It has been deposited as Escherichia coli K 83 (FBRM BP-2807) with the Institute of Microbiology and Technology (Feikoken), Agency of Industrial Science and Technology, on the basis of the Budapest Treaty, dated May 15, 2015.

微生物中で4−ヒドロキシ−2−オキソグルタル酸に変
換される化合物としては、例えばエシェリヒア・コリの
場合には、4−ヒドロキシ−2オキソグルタル酸の生成
酵素D−4−ヒドロキシ2−オキソグルタル酸アルドラ
ーゼの基質であるピルビン酸とグリオキシル酸があげら
れる〔ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリ
ー(、J、Biol、Chem、) 247 、507
9(1972))。
Compounds that are converted to 4-hydroxy-2-oxoglutarate in microorganisms include, for example, in the case of Escherichia coli, substrates for the 4-hydroxy-2oxoglutarate producing enzyme D-4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase. Examples include pyruvic acid and glyoxylic acid [Journal of Biological Chemistry (J. Biol. Chem.) 247, 507
9 (1972)).

また、培地または反応液に、さらにアスパラギン酸ある
いはアスパラギン、または微生物中でアスパラギン酸に
変換される化合物を添加すれば、より高収率で4−ヒド
ロキシ−L−プロリンが生成される。微生物中でアスパ
ラギン酸に変換される化合物としては、例えばエシェリ
ヒア・コリの場合には、その生成酵素アスパルターゼの
基質であるフマル酸とアンモニアがあげられる。
Furthermore, if aspartic acid, asparagine, or a compound that is converted to aspartic acid in microorganisms is further added to the medium or reaction solution, 4-hydroxy-L-proline can be produced in a higher yield. Examples of compounds that are converted to aspartic acid in microorganisms include fumaric acid and ammonia, which are substrates for the production enzyme aspartase, in the case of Escherichia coli.

本発明に用いられる微生物の培養は、通常用いられる合
成ないし天然培地を用いて行うことができる。培地中の
炭素源としては、グルコース、フラクトース、シューク
ロース、マルトース、ラクトース、澱粉、澱粉加水分解
物、糖蜜、セルロース加水分解物などの糖類や、酢酸、
乳酸などの有機酸、あるいはエタノールなどのアルコー
ルなどが用いられる。窒素源としては、アンモニア、硫
酸アンニウム、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウムな
どのアンモニウム塩や尿素、硝酸塩ならびにペプトン、
肉エキス、酵母エキス、コーン・スチープ・リカーなど
の各種の窒素含有有機化合物が使用可能である。無機塩
としては、リン酸カリウム、硫酸アンモニウム、塩化ア
ンモニウム、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸
第1鉄、硫酸マンガンなどが使用できる。他に微量元素
としてカルシウム、亜鉛、はう素、銅、コバルト、モリ
ブデンなどの塩類を加えてもよい。また微生物によって
はビタミン、アミノ酸、核酸関連物質などの添加により
生育がより良好になるが、前記したような他の培地成分
にしたがって培地に供給されれば、特に加えなくてもよ
い。
The microorganisms used in the present invention can be cultured using commonly used synthetic or natural media. Carbon sources in the medium include sugars such as glucose, fructose, sucrose, maltose, lactose, starch, starch hydrolysates, molasses, and cellulose hydrolysates, acetic acid,
Organic acids such as lactic acid or alcohols such as ethanol are used. Nitrogen sources include ammonia, ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium acetate, urea, nitrates and peptone,
Various nitrogen-containing organic compounds can be used, such as meat extract, yeast extract, corn steep liquor, etc. As the inorganic salt, potassium phosphate, ammonium sulfate, ammonium chloride, sodium chloride, magnesium sulfate, ferrous sulfate, manganese sulfate, etc. can be used. In addition, salts such as calcium, zinc, borosilicate, copper, cobalt, and molybdenum may be added as trace elements. Also, depending on the microorganism, the growth may be improved by adding vitamins, amino acids, nucleic acid-related substances, etc., but it is not necessary to add them as long as they are supplied to the medium according to the other medium components as described above.

上記培地に4−ヒドロキシ−2−オキソグルタル酸もし
くは微生物中で該化合物に変換される化合物を添加して
、上記微生物の培養を行うことにより、4−ヒドロキシ
−し−プロリンを培養液中に生成蓄積させることができ
る。培地に添加する4−ヒドロキシ−2−オキソグルタ
ル酸もしくは微生物中で該化合物に変換される化合物の
濃度には特に制限はないが、一般には0.1〜50g/
Itの濃度を保持しながら培養する。アスパラギン酸、
アスパラギン、または微生物中でアスパラギン酸に変換
される化合物の添加量にも特に制限はないが、一般には
0.1〜50g/llの濃度になるように加える。
By adding 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid or a compound that is converted into this compound in a microorganism to the above medium and culturing the above microorganism, 4-hydroxy-thi-proline is produced and accumulated in the culture solution. can be done. There is no particular limit to the concentration of 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid added to the medium or the compound converted to this compound in microorganisms, but it is generally 0.1 to 50 g/
Culture is carried out while maintaining the concentration of It. aspartic acid,
There is no particular limit to the amount of asparagine or a compound that is converted to aspartic acid in microorganisms, but it is generally added at a concentration of 0.1 to 50 g/1.

培養液からの4−ヒドロキシ−L−プロリンの採取方法
は、通常培養液からアミノ酸採取に用いられる方法にし
たがって実施することができる。
A method for collecting 4-hydroxy-L-proline from a culture solution can be carried out according to a method normally used for collecting amino acids from a culture solution.

例えば、遠心分離により菌体を除いた培養液上清から、
イオン交換樹脂膜処理法などの操作を組み合わせて、4
−ヒドロキシ−し−プロリンを単離することができる。
For example, from the culture supernatant after removing bacterial cells by centrifugation,
By combining operations such as ion exchange resin membrane treatment, 4
-Hydroxy-proline can be isolated.

さらに、上記したような通常の培地を使用して培養して
得た微生物の培養物、菌体もしくはそれらの処理物と、
4−ヒドロキシ−2−オキソグルタル酸もしくは微生物
中で該化合物に変換される化合物とを、アミノ基供与体
の存在下に反応させて4−ヒドロキシ−L−プロリンを
生成させることもできる。反応は、水性媒体中4−ヒド
ロキシ2−オキソグルタル酸もしくは微生物中で該化合
物に変換される化合物1〜200g/β、微生物の菌体
またはその処理物01〜200 g/R(微生物菌体換
算)、これにアミノ基供与体としてアスパラギン酸やア
スパラギン、各種アミノ酸、アンモニウム塩、尿素など
を加え、温度20〜60℃、pH6〜11の条件で行い
、反応時間は0.1〜200時間程度である。水性媒体
としては、例えばリン酸バッファーや生理食塩水などが
使用できる。また反応液から4−ヒドロキシ−し−プロ
リンを取得する方法としては、前記した方法が同様に使
用できる。
Furthermore, microbial cultures, microbial cells, or processed products thereof obtained by culturing using the above-mentioned ordinary medium,
4-Hydroxy-L-proline can also be produced by reacting 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid or a compound that is converted to this compound in a microorganism in the presence of an amino group donor. The reaction is carried out using 1 to 200 g/β of 4-hydroxy 2-oxoglutaric acid in an aqueous medium or a compound converted into the compound in a microorganism, and 01 to 200 g/R of microorganism cells or a processed product thereof (in terms of microorganism cells). To this, aspartic acid, asparagine, various amino acids, ammonium salts, urea, etc. are added as amino group donors, and the reaction is carried out at a temperature of 20 to 60°C and a pH of 6 to 11, and the reaction time is about 0.1 to 200 hours. . As the aqueous medium, for example, phosphate buffer, physiological saline, etc. can be used. Further, as a method for obtaining 4-hydroxy-proline from the reaction solution, the above-mentioned method can be similarly used.

以下に本発明の実施例を示す。Examples of the present invention are shown below.

実施例 1)エシェリヒア・コリのproAB遺伝子のクローニ
ング エシェリヒア・コリに12株のproΔB遺伝子を含む
染色体DNAは、エシェリヒア・コIJ K12株亜株
MM294 (ATCC33625)より常法〔バイオ
キミカ・工・バイオフィジカ・アクタ(Biochim
、 Biophys、八cta)72.619(196
3) :]により単離した。ベクターとして使用したp
BR322(アンピシリン耐性、テトラサイクリン耐性
)は、全酒造社製の市販品を用いた。p B R322
プラスミドDNA 1ggおよびMM294株染色体D
NA3μgを含む制限酵素PstI用反応被反応液mM
)リス、50mM  Na(、fl、7mM  Mg(
、L、pH7,5)100n(lに16単位のPstI
(全酒造社製)を添加し、37℃で60分間反応後、6
5℃で40分間加温して反応を停止させた。該反応消化
物に、10倍濃度のT41Jガーゼ緩衝液2 (660mM)リス、66mM  MgCj!、 、1
00mMジチオスレイトール、pH7,6)12uQ、
  100mMATP3μgおよびT41Jガーゼ(全
酒造社製)350単位を加え、15℃で16時間反応さ
せた。
Example 1) Cloning of the proAB gene of Escherichia coli Chromosomal DNA containing the proΔB gene of 12 strains of Escherichia coli was cloned from Escherichia coli IJ K12 substrain MM294 (ATCC 33625) using a conventional method [Biochimica, Engineering, Biophysics, Acta (Biochim
, Biophys, octa) 72.619 (196
3) :]. p used as a vector
As BR322 (ampicillin resistant, tetracycline resistant), a commercial product manufactured by Zenshuzo Co., Ltd. was used. pB R322
1 gg of plasmid DNA and MM294 strain chromosome D
Reaction solution for restriction enzyme PstI containing 3 μg of NA (mM)
) squirrel, 50mM Na(, fl, 7mM Mg(
, L, pH 7,5) 100 n (16 units of PstI in l)
(manufactured by Zenshuzo Co., Ltd.) and reacted at 37°C for 60 minutes.
The reaction was stopped by heating at 5° C. for 40 minutes. The reaction digest was supplemented with 10x T41J gauze buffer 2 (660mM), 66mM MgCj! , ,1
00mM dithiothreitol, pH 7,6) 12uQ,
3 μg of 100 mM ATP and 350 units of T41J gauze (manufactured by Zenshuzo Co., Ltd.) were added, and the mixture was allowed to react at 15° C. for 16 hours.

このリガーゼ反応混合物をproAの欠損変異を有する
エシェリヒア・コリに12株亜株HBIOI(ATCC
33694)Cマニアナイスら;モレキュラー・クロー
ニング(Molecular [:loning、 A
Laboratory Manual)(19B2L 
504頁]の形質転換に供した。エシェリヒア・コリの
形質転換は常法〔モレキュラー・クローニング(Mol
ecular Cloning。
This ligase reaction mixture was applied to 12 Escherichia coli substrains HBIOI (ATCC
33694) C Maninais et al.; Molecular cloning (Molecular [:loning, A
Laboratory Manual) (19B2L
p. 504] was used for transformation. Transformation of Escherichia coli is carried out using a conventional method [Molecular Cloning (Mol)].
ecular Cloning.

A Laboratory Manual)(1982
)、 250−251頁]に従った。選択培地には、2
0μg/−のテトラサイクリンを含むデービス最小寒天
培地〔グルコース2g、(NH4)2SO41g、に2
HP047g。
A Laboratory Manual) (1982
), pp. 250-251]. The selective medium contains 2
Davis minimal agar medium containing 0 μg/- of tetracycline [2 g of glucose, 1 g of (NH4)2SO4,
HP047g.

KH2PO−2g5Mg5○4 ・7H200,1g。KH2PO-2g5Mg5○4・7H200,1g.

クエン酸3ナトリウム塩0.5g、サイアミン塩酸塩4
mgおよび寒天16gを水11−に含み、pH72に調
整した培地〕を用いた。出現した形質転換株の培養菌体
からマニアナイスらにより記述された方法〔モレキュラ
ー・クローニング(MolecularCloning
、A Laboratory Manual)(19B
2)、  86−96頁〕に従って、プラスミドDNA
を単離した。形質転換株の1株から得られpPRC)−
1と命名されたプラスミドは、各種制限酵素での消化と
アガロスゲルミ気泳動による解析の結果、pBR322
の唯一のPstl切断部位に、トイチエらの報告したp
roABオペロン〔ヌクレイツク・アシッヅ・リサーチ
(Nucleic Ac1ds Res、) 12.6
337(1984)]と同一の構造を有する3、0キロ
ベースのPsllDNA断片が挿入された構造であるこ
とが示された。pPRO−1を用い88101株を再形
質転換した。選択培地には、20μg/噌のテトラサイ
クリンを含むし培地〔バクトドリプトン10g、酵母エ
キス5g、グルコース1g、NaCj!  5gを水1
1に含み、p H7,2に調整した培地〕を用いた。得
られたテトラサイクリン耐性形質転換株はすべてプロリ
ン非要求性を示し、エシェリヒア・コリに12株のpr
oAB遺伝子がクローニングされたことが確認された。
Citric acid trisodium salt 0.5g, thiamine hydrochloride 4
A medium containing 16 g of agar and 16 g of agar in 11 g of water and adjusted to pH 72] was used. The method described by Manianais et al. [Molecular Cloning]
, A Laboratory Manual) (19B
2), pp. 86-96].
was isolated. pPRC obtained from one of the transformed strains)
As a result of digestion with various restriction enzymes and analysis by agarose gel electrophoresis, the plasmid named 1 was found to be pBR322.
The pstl cleavage site reported by Toichie et al.
roAB Operon [Nucleic Acids Research (Nucleic Ac1ds Res,) 12.6
337 (1984)] into which a 3,0 kilobase Psll DNA fragment was inserted. The 88101 strain was retransformed using pPRO-1. The selective medium contains 20 μg/ml of tetracycline [Bactodryptone 10 g, yeast extract 5 g, glucose 1 g, NaCj! 5g to 1 water
1 and adjusted to pH 7.2] was used. All of the obtained tetracycline-resistant transformants showed proline non-auxotrophy, and 12 strains of pr
It was confirmed that the oAB gene had been cloned.

pPR01の作製過程を第1図に示す。The production process of pPR01 is shown in FIG.

2)プロリンによるフィードバック阻害が弱められた変
異型pPRO−1の取得 プロリンによるフィードバック阻害が弱められた変異型
pPRc)−1を、プロリンのアナログである3、4−
デヒドロ−DL−プロリン(DHP)を用いて、以下の
ようにして取得した。pPRolを保有するH8101
株にN−メチル−N′ニトロ−N−ニトロソグアニジン
(NTG)400μg/―を用いて通常の変異処理操作
を施した後、100μg/+mf+のDHPを含むデー
ビス最小寒天培地に塗布した。出現したD HP iJ
性株について、スミスらにより記述された方法〔シャー
ナJL、・オブーハクテリオロシー(J、Bacter
iol、 )157 、545(1984) ]に従っ
て、proB遺伝子によってコードされ、通常はプロリ
ンによるフィードバック阻害を受ける酵素γ−グルタミ
ルキナゼの活性を測定した。その結果、DHP耐性株の
1株であるDHPI株の該酵素については、プロリンに
よる阻害が約100倍弱狛られていることが判明した。
2) Obtaining mutant pPRO-1 with weakened feedback inhibition by proline. Mutant pPRc)-1 with weakened feedback inhibition by proline was obtained from proline analogues 3,4-
It was obtained as follows using dehydro-DL-proline (DHP). H8101 carrying pPRol
The strain was subjected to the usual mutation treatment using 400 μg/- of N-methyl-N'nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) and then plated on Davis minimal agar medium containing 100 μg/+mf+ of DHP. Appeared D HP iJ
For bacterial strains, the method described by Smith et al.
Iol, ) 157, 545 (1984)], the activity of the enzyme γ-glutamylkinase, which is encoded by the proB gene and is normally subject to feedback inhibition by proline, was measured. As a result, it was found that the inhibition of the enzyme by proline in the DHPI strain, which is one of the DHP-resistant strains, was about 100 times weaker.

このDHPI株より前述の方法に従って調製されpPR
O−11と命名したプラスミドを用い、H8101株を
再形質転換したところ、得られたテトラサイクリン耐性
株はすべて100μg/mffのDHPに耐性であった
。このようにして、プロリンによるフィードバッグ阻害
の弱杓られた変異型T−グルタミルキナーゼ遺伝子を含
むプラスミドを取得した。
pPR was prepared from this DHPI strain according to the method described above.
When the H8101 strain was retransformed using the plasmid designated O-11, all of the resulting tetracycline-resistant strains were resistant to 100 μg/mff of DHP. In this way, a plasmid containing a mutant T-glutamyl kinase gene in which feedback inhibition by proline was weakly inhibited was obtained.

3)4−ヒドロキシ−2−オキソグルタル酸の調製 ルッフォらの方法〔バイオケミカル・ジャーナル(Bi
ochem、 J、) 85 、588(1962)]
に従い、4ヒドロキシ−2−オキソグルタル酸を調製し
た。
3) Preparation of 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid The method of Ruffo et al. [Biochemical Journal (Bi
Ochem, J.) 85, 588 (1962)]
4-hydroxy-2-oxoglutaric acid was prepared according to.

即ち、1.32 gのオキシロ酢酸および1.14 g
のグリオキシル酸ナトリウムを純水に溶解し、水酸化ナ
トリウムでpHを7.4に調整した後、容量を50m1
とした。40℃で3時間加温した後、塩化水素でpHを
3に調整した。室温で30分放置した後、水酸化す) 
IJウムでpHを再び中性にした。
i.e. 1.32 g oxyloacetic acid and 1.14 g
of sodium glyoxylate was dissolved in pure water, the pH was adjusted to 7.4 with sodium hydroxide, and the volume was reduced to 50ml.
And so. After heating at 40° C. for 3 hours, the pH was adjusted to 3 with hydrogen chloride. After leaving it at room temperature for 30 minutes, it is hydroxylated)
The pH was made neutral again with IJum.

グルタミン酸デヒドロゲナーセによる定量〔バ5 6 グマイヤー編;メソッヅ・オブ・エンザイマティック・
アナリシス(Methods of Bnzymati
c^nalysis)第2版、第1巻、p461 (1
974) ]の結果、該反応液中には0.18 mol
e/ Il (7) D L−,4−ヒドロキシ−2−
オキソグルタル酸が生成していた。
Determination by glutamate dehydrogenase [edited by Gmeyer; Methods of Enzymatics]
Analysis (Methods of Bnzymati)
c^nalysis) 2nd edition, Volume 1, p461 (1
974) ] As a result, 0.18 mol was present in the reaction solution.
e/Il (7) D L-,4-hydroxy-2-
Oxoglutaric acid was produced.

4)4−ヒドロキシ−2−オキソグルタル酸からの4−
ヒドロキシ−L−プロリンの生産(1)3)項で調製し
たDL−4−ヒドロキシ−2オキソグルタル酸を用いて
、以下のようにトランス−4−ヒドロキシ−し−プロリ
ンおよびシス4−ヒドロキシ−し−プロリンの生産試験
を行った。
4) 4- from 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid
Production of hydroxy-L-proline Using DL-4-hydroxy-2oxoglutaric acid prepared in section (1) 3), trans-4-hydroxy-di-proline and cis-4-hydroxy-di-proline were produced as follows. A proline production test was conducted.

3mlのL培地を試験管に分注し、滅菌後、エシェリヒ
ア・コリに12株亜株MM 294’ (ATCC33
625)、および常法によりpPRo−11を導入した
MM294株(K2S株)を接種し、30℃で16時間
振とう培養した。培養終了後、遠心分離操作にて該培養
物よりエシェリヒア・コリの菌体を集め、滅菌した純水
にて洗浄後、滅菌した10m1のA培地〔グルコース3
0g1KH2P04 1g、  (NH4)2SO41
0g。
Dispense 3 ml of L medium into test tubes, sterilize them, and inoculate Escherichia coli with 12 substrains MM 294' (ATCC33
625) and MM294 strain (K2S strain) into which pPRo-11 had been introduced by a conventional method, and cultured with shaking at 30°C for 16 hours. After culturing, Escherichia coli cells were collected from the culture by centrifugation, washed with sterilized pure water, and then added to 10 ml of sterilized A medium [Glucose 3
0g1KH2P04 1g, (NH4)2SO41
0g.

Mg5O<’  7H201g、F eSO4’  7
H7H2O2,MnSO4・ 7H202mg、CaC
C)+  30gを純水1βに含みp H7,4に調整
した培地〕に懸濁し、大形試験管中で30℃で振とう培
養した。
Mg5O<' 7H201g, FeSO4' 7
H7H2O2, MnSO4・7H202mg, CaC
C) +30g was suspended in a medium containing pure water 1β and adjusted to pH 7.4, and cultured with shaking at 30°C in a large test tube.

培養開始8時間後に3)項で調製したDL−4ヒドロキ
シ−2−オキソグルタル酸(HOG)を液中濃度が10
mMになるように添加し、さらに60時間培養した。ベ
ロンの記述した方法〔アナリテイカル・バイオケミスト
リー(Anal、Blochem、)137 、151
(1984) :lに従い、薄層クロマトグラフィーに
て培養物中の2級アミンを分析したところ、HOGを添
加したに83株の培養物上清からトランス−4−ヒドロ
キシ−L−プロリンおよびシス4−ヒドロキシ−L−プ
ロリンが検出された。
8 hours after the start of culture, DL-4 hydroxy-2-oxoglutaric acid (HOG) prepared in section 3) was added to the solution at a concentration of 10
The solution was added to give a concentration of mM, and the cells were further cultured for 60 hours. The method described by Bellon [Analytical Biochemistry (Anal, Blochem,) 137, 151
(1984): When secondary amines in the culture were analyzed by thin layer chromatography, trans-4-hydroxy-L-proline and cis-4 -Hydroxy-L-proline was detected.

HPLCにて定量した培養液中のトランス−4ヒドロキ
シ−L−プロリンおよびシス−4−ヒドロキシ−L−プ
ロリンの量を第1表に示す。
Table 1 shows the amounts of trans-4-hydroxy-L-proline and cis-4-hydroxy-L-proline in the culture solution determined by HPLC.

第 1 表 第 表 5)4−ヒドロキシ−2−オキソグルタル酸からの4−
ヒドロキシ−L−プロリンの生産(2)4)項と同様に
してMM294株およびに83株をA培地にて培養した
。培養開始8時間後、HOG ]、OmM、HOG10
mMおよびアスパラギン酸(△SP)またはアスパラギ
ン(、へSN)20mMまたはピルビン酸(PYR)と
グツオシシル酸(GOX)を同時に各50m八1をそれ
ぞれ添加して、さらに60時間培養した。HPLCにて
定量した培養液中のトランス−4−ヒドロキシ−L−プ
ロリンおよびシス−4−ヒドロキシ−L−プロリンの量
を第2表に示す。
Table 1 Table 5) 4- from 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid
Production of hydroxy-L-proline (2) MM294 strain and MM83 strain were cultured in A medium in the same manner as in section 4). 8 hours after the start of culture, HOG], OmM, HOG10
50mM and 20mM of aspartic acid (ΔSP) or asparagine (SN) or pyruvate (PYR) and gastrointestinal acid (GOX) were added at the same time, and the cells were further cultured for 60 hours. Table 2 shows the amounts of trans-4-hydroxy-L-proline and cis-4-hydroxy-L-proline in the culture solution determined by HPLC.

9 6)4−ヒドロキシ−2−オキソグルタル酸からの4−
ヒドロキシ−し−プロリンの生産(3)B培地〔クルコ
ース10g、クエン酸2g、NaNHlHPO<  ・
4 H2O3g、に2HP0゜5 g、 Mg S O
4・7 H200,5g 1酵母工キスIgを純水ll
中に含みp H7,0に調整した培地〕100mQを三
角フラスコにとり、120℃、20分間殺菌した後、K
83株を1白金耳植菌し、30℃で24時間培養した。
9 6) 4- from 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid
Production of hydroxy-proline (3) B medium [10 g of crucose, 2 g of citric acid, NaNHlHPO<・
4 H2O3g, 2HP0゜5g, Mg SO
4.7 H200, 5g 1 yeast extract Ig with pure water
100 mQ of the medium contained in the medium adjusted to pH 7.0 was placed in an Erlenmeyer flask, sterilized at 120°C for 20 minutes, and then
One platinum loop of 83 strains was inoculated and cultured at 30°C for 24 hours.

培養後遠心分離し、50mMIJン酸バッファー(pH
7,5)で洗浄して得た0 湿菌体を、グルコース1%、4−ヒドロキシ−2オキソ
グルタル酸40 mM、塩化アンモニウム0.1%、ア
スパラギン酸0.1%を含有する予めp H7,5に調
整した反応液に懸濁し、30℃で2日間反応を行った。
After culturing, centrifuge and add 50mM IJ acid buffer (pH
The wet bacterial cells obtained by washing with 7,5) were pretreated with pH 7, containing 1% glucose, 40 mM 4-hydroxy-2oxoglutaric acid, 0.1% ammonium chloride, and 0.1% aspartic acid. The suspension was suspended in a reaction solution adjusted to a temperature of 5, and the reaction was carried out at 30°C for 2 days.

培養液中のトランス−4−ヒドロキシ−L−プロリンお
よびシス−4−ヒドロキシ−L−プロリンをHPLCに
て定量したところ、0.7mMのトランス−4−ヒドロ
キシ−し−プロリンおよび0.7 mMのシス−4−ヒ
ドロキシ−Lプロリンの生成が認められた。
Trans-4-hydroxy-L-proline and cis-4-hydroxy-L-proline in the culture solution were quantified by HPLC. Production of cis-4-hydroxy-L proline was observed.

発明の効果 本発明によれば、4−ヒドロキシ−2−オキソグルタル
酸から4−ヒドロキシ−L−プロリンを生合成する能力
を有する微生物を、4−ヒドロキシ−2−オキソグルタ
ル酸もしくは微生物中で該化合物に変換される化合物と
作用させることにより、4−ヒドロキシ−し−プロリン
を効率よく製造することができる。
Effects of the Invention According to the present invention, a microorganism capable of biosynthesizing 4-hydroxy-L-proline from 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid is converted into 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid or the compound in the microorganism. By reacting with the compound to be converted, 4-hydroxy-proline can be efficiently produced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

よび5allによる切断地図とp P RCI−1の作
製過程を示す。図中PはPstlを、Sは5a11を表
ず。プラスミドの大きさは、キロベース(kb)で表示
されている。pPRO−1の太い実線部分は、MM29
4株染色体DNAよりクローニングしたp r oAB
遺伝子を含むDNA断片を表している。
Figure 5 shows the cleavage map by and 5all and the production process of pPRCI-1. In the figure, P stands for Pstl and S stands for 5a11. Plasmid sizes are expressed in kilobases (kb). The thick solid line part of pPRO-1 is MM29
p r oAB cloned from 4-strain chromosomal DNA
Represents a DNA fragment containing a gene.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)エシェリヒア属に属し、4−ヒドロキシ−2−オ
キソグルタル酸から4−ヒドロキシ−L−プロリンを生
合成する能力を有する微生物を用いて、アミノ基供与体
の存在下4−ヒドロキシ−2−オキソグルタル酸もしく
は該微生物によって4−ヒドロキシ−2−オキソグルタ
ル酸に転換される化合物から4−ヒドロキシ−L−プロ
リンを製造する方法。
(1) Using a microorganism that belongs to the genus Escherichia and has the ability to biosynthesize 4-hydroxy-L-proline from 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid, 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid was synthesized in the presence of an amino group donor. A method for producing 4-hydroxy-L-proline from an acid or a compound that is converted to 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid by the microorganism.
(2)該方法が、エシェリヒア属に属し、4−ヒドロキ
シ−2−オキソグルタル酸から4−ヒドロキシ−L−プ
ロリンを生合成する能力を有する微生物を、4−ヒドロ
キシ−2−オキソグルタル酸もしくは該微生物によって
4−ヒドロキシ−2−オキソグルタル酸に転換される化
合物を添加した培地で培養し、培養物中に4−ヒドロキ
シ−L−プロリンを生成蓄積させ、該培養物から4−ヒ
ドロキシ−L−プロリンを採取することからなる方法で
ある請求項1記載の方法。
(2) The method is a method for converting a microorganism belonging to the genus Escherichia and having the ability to biosynthesize 4-hydroxy-L-proline from 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid using 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid or the microorganism. Cultivate in a medium supplemented with a compound that is converted to 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid, produce and accumulate 4-hydroxy-L-proline in the culture, and collect 4-hydroxy-L-proline from the culture. 2. The method of claim 1, which comprises:
(3)該培地中に、アスパラギン酸、アスパラギンまた
は該微生物によってアスパラギン酸に転換される化合物
を添加して培養する請求項2記載の方法。
(3) The method according to claim 2, wherein aspartic acid, asparagine, or a compound that is converted to aspartic acid by the microorganism is added to the medium for culturing.
(4)該方法が、エシェリヒア属に属し、4−ヒドロキ
シ−2−オキソグルタル酸から4−ヒドロキシ−L−プ
ロリンを生合成する能力を有する微生物の培養物、菌体
またはそれらの処理物を、水性媒体中でアミノ基供与体
の存在下4−ヒドロキシ−2−オキソグルタル酸もしく
は該微生物によって4−ヒドロキシ−2−オキソグルタ
ル酸に転換される化合物に作用させて、反応液中に生成
した4−ヒドロキシ−L−プロリンを採取することから
なる方法である請求項1記載の方法。
(4) The method comprises aqueous culture, cells, or processed products of a microorganism belonging to the genus Escherichia and having the ability to biosynthesize 4-hydroxy-L-proline from 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid. 4-Hydroxy-2-oxoglutaric acid or a compound that is converted to 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid by the microorganism is reacted with 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid in the presence of an amino group donor in a medium to produce 4-hydroxy-2-oxoglutaric acid in the reaction solution. The method according to claim 1, which comprises collecting L-proline.
(5)該反応液中に、アスパラギン酸、アスパラギンま
たは該微生物によってアスパラギン酸に転換される化合
物を添加して反応する請求項4記載の方法。
(5) The method according to claim 4, wherein aspartic acid, asparagine, or a compound that is converted to aspartic acid by the microorganism is added to the reaction solution.
(6)該微生物が、L−プロリンによるフィードバック
阻害から解除されたL−プロリン生合成系を有する微生
物であるか、またはL−プロリン生合成系の酵素活性量
が増強された微生物である請求項1〜5記載の方法。
(6) A claim in which the microorganism is a microorganism that has an L-proline biosynthetic system that has been released from feedback inhibition by L-proline, or a microorganism that has an enhanced enzyme activity of the L-proline biosynthetic system. 5. The method described in 1 to 5.
(7)エシェリヒア属に属し、L−プロリンによるフィ
ードバック阻害が解除されたγ−グルタミルキナーゼを
コードする遺伝子を組み込んだ組換え体DNAを保有す
る微生物。
(7) A microorganism belonging to the genus Escherichia and containing a recombinant DNA incorporating a gene encoding γ-glutamyl kinase in which feedback inhibition by L-proline has been released.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011097903A (en) * 2009-11-09 2011-05-19 Kyowa Hakko Bio Co Ltd Method for producing cis-hydroxy-l-proline

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