説明

光学活性アミノ酸の製造法

【課題】各種工業薬品、農薬,および医薬品の製造中間体として重要な光学活性α−アミノ酸を高品質かつ安価に製造するための製造法を提供する。
【解決手段】L−α−アミノ酸とD−α−アミノ酸の混合物に、D体又はL体のどちらか一方の光学異性体と立体選択的に溶解度の低い塩を形成する分割剤を作用させ、D体又はL体のα−アミノ酸の一方をジアステレオマー塩の固体として分離し、残留するL体又はD体の富化したα−アミノ酸混合物にアミノ酸ラセミ化活性を有する微生物の生菌体または該生菌体の処理物を作用させて光学純度を低下させ、これを再度ジアステレオマー塩形成による立体選択的分割に供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は化学式(1)または(2)で示される光学活性α−アミノ酸の製造法に関する。光学活性アミノ酸は各種工業薬品、農薬、および医薬品の製造中間体として重要な物質である。
【化1】

【化2】

【背景技術】
【0002】
光学活性脂肪族α−アミノ酸の製造法としては、DL−α−アミノ酸のN−アシル体にアミノアシラーゼを作用させて、残存したN−アシル−α−アミノ酸をアシルアミノ酸ラセマーゼにてラセミ化して再び原料に供することで、所望の光学活性α−アミノ酸を取得する方法(特許文献1)、DL−α−アミノ酸アミドにアミダーゼを作用させて所望の光学活性α−アミノ酸を取得し、残存するα−アミノ酸アミドをラセミ化して再び原料に供する方法(特許文献2、特許文献3)などがある。また、アミノ酸アミドラセマーゼを使用して、残存するα−アミノ酸アミドをラセミ化する方法(特許文献4、特許文献5)もある。アミノアシラーゼを使用する方法では、アミノ酸を一度アシル化する必要があるため効率のよい製造法ではない。また、アミダーゼを使用する方法では、α−アミノ酸アミドを合成する必要があり、また、分割後残存するα−アミノ酸アミドをラセミ化する反応工程が煩雑であることから、効率の良い製造法ではない。
【0003】
さらに、α−アミノ酸のラセミ混合物を出発原料とし、L−α−アミノ酸と立体選択的に塩を形成する分割剤を作用させ、L−α−アミノ酸を分離精製する方法(特許文献6)が知られているが、除去したD−α−アミノ酸が残ってしまうため満足できる方法ではない。この除去したα−アミノ酸を化学的に誘導体化することなくラセミ化することは困難である。
【0004】
その他、ヒダントイナーゼ、ヒダントインラセマーゼ、カルバモイラーゼを使用し、ヒダントインを経由して光学活性アミノ酸を合成する方法(特許文献7)が知られている。
一方、アミノ酸をラセミ化する酵素として、アラニンラセマーゼやグルタミン酸ラセマーゼといった酵素が知られている。これらの酵素は一般的に基質特異性が高く、通常は問題にならないが、その酵素の基質となりうる光学活性アミノ酸を生産する際には障害となる。例えば光学活性アラニンを取得するという目的においては、このアミノ酸ラセマーゼが目的とするアミノ酸の光学純度を低下させてしまうため、発酵生産時にアミノ酸ラセマーゼ活性を除去する方法が用いられている(特許文献8)。
この様なアミノ酸ラセマーゼを光学活性アミノ酸の製造に用いた例として、L−グルタミン酸にグルタミン酸ラセマーゼを作用させてDL−グルタミン酸とした後に、L−グルタミン酸脱炭酸酵素によりL体のみを消費して残存するD−グルタミン酸を取得する方法があるが(特許文献9)(特許文献10)、この方法は原料の半分を消費するために理論収率は50%が上限であり製造方法として好ましくない。またアミノトランスフェラーゼによる反応系と、アミノ酸デヒドロゲナーゼとアミノ酸ラセマーゼとNADHによるアミノ基供与体再生系を組み合わせたD−アミノ酸製造方法も知られているが(特許文献11)、この方法は3つの酵素を用いる複雑な系である上に、補酵素としてNADHを消費するために優れた製造方法とは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平01−137973号公報
【特許文献2】特開昭60−036446号公報
【特許文献3】特開2001−328970号公報
【特許文献4】国際公開第2005/080584号
【特許文献5】特表2005−529611号公報
【特許文献6】特開2006−169158号公報
【特許文献7】特開2005−278468号公報
【特許文献8】特許第3029868号公報
【特許文献9】特許第2918619号公報
【特許文献10】特許第3260822号公報
【特許文献11】特公平07−085718号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、従来技術における上記したような課題を解決し、各種工業薬品、農薬,および医薬品の製造中間体として重要な光学活性α−アミノ酸を高品質かつ安価に製造するための製造法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者等は、高品質かつ安価に光学活性α−アミノ酸を製造するための製造法に関して鋭意検討を行った結果、幅広いアミノ酸をラセミ化する活性を持つ酵素の存在を見出した。さらに検討を深めて、通常は光学活性アミノ酸製造において疎まれうるこのアミノ酸ラセミ化活性酵素と、D体およびL体のα−アミノ酸の混合物にD体或いはL体のα−アミノ酸と立体選択的に塩を形成する分割剤を作用させて、D体或いはL体のα−アミノ酸と分割剤の塩を形成せしめ、D体或いはL体のα−アミノ酸を分離回収するジアステレオマー塩分割法を組み合わせる事で、残存する対掌体のα−アミノ酸をDL体混合物として、再度立体選択的分割に供することで、高品質かつ安価に光学活性α−アミノ酸を製造できることを見いだし、本発明に到達した。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔1〕一般式(1)で示されるL−α−アミノ酸と一般式(2)で示されるD−α−アミノ酸の混合物に、D体又はL体のどちらか一方の光学異性体と立体選択的に溶解度の低い塩を形成する分割剤を作用させ、D体又はL体のα−アミノ酸の一方をジアステレオマー塩の固体として分離し、残留するL体又はD体の富化したα−アミノ酸混合物にアミノ酸ラセミ化活性を有する微生物の生菌体または該生菌体の処理物を作用させて光学純度を低下させ、これを再度ジアステレオマー塩形成による立体選択的分割に供することでD体又はL体のα−アミノ酸を得ることを特徴とする光学活性α−アミノ酸の製造法。
【化3】

【化4】

〔2〕光学活性α−アミノ酸が、2−アミノ酪酸である、〔1〕に記載の方法。
〔3〕アミノ酸ラセミ化活性を有する微生物の生菌体または該生菌体の処理物が、Leuconostoc属、Lactobacillus属、Weissella属、Oenococcus属、Staphylococcus属、Aminobacterium属、Alkaliphilus属、Clostridium属、Pyrococcus属、Thermococcus属、Thermofilum属、Pyrobaculum属、Anoxybacillus属、Syntrophus属、Thermoproteus属、Symbiobacterium属、Desulfurococcus属、Bacillus属、Acidobacteria属、Clostridium属、Deinococcus属、Pelobacter属、Geobacillus属、Geobacter属、Pelotomaculum属、Solibacter属、Coprothermobacter属、Aeropyrum属、Gloeobacter属、Nostoc属、Herpetosiphon属、Metallosphaera属、Syntrophobacter属、Photorhabdus属、Caldivirga属、Hyperthermus属、Thermoplasma属、Gemmata属、Anabaena属、Cyanothece属、Picrophilus属又はChloroflexus属に由来するするγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼを含有する〔1〕又は〔2〕に記載の光学活性α−アミノ酸の製造法。
〔4〕γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、
Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides、Staphylococcus saprophyticus subsp. saprophyticus、
Lactobacillus fermentum、
Lactobacillus reuteri、
Staphylococcus epidermidis、
Leuconostoc citreum、又は
Pyrococcus horikoshii
に属する菌に由来するものである、〔3〕に記載の方法。
〔5〕 γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、
Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides ATCC 8293、
Staphylococcus saprophyticus subsp. saprophyticus ATCC15305、
Lactobacillus fermentum IFO 3956、
Lactobacillus reuteri DSM 20016、
Staphylococcus epidermidis ATCC 12228、
Leuconostoc citreum NBRC 102476、又は
Pyrococcus horikoshii OT−3
に由来するものである、〔3〕又は〔4〕に記載の方法。
〔6〕 γ-アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、下記(a)〜(c)から選択されるポリペプチドである、〔3〕〜〔5〕のいずれかに記載の方法:
(a) 配列番号1、2、3、4、5、6、7及び8で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b) 前記(a)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c) 前記(a)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
〔7〕 下記(a)〜(c)から選択されるγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼを用いて、光学活性なα−アミノ酸をラセミ化することを含んでなる、光学活性α−アミノ酸のラセミ化方法:
(a) 配列番号1、2、3、4、5、6、7及び8で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b) 前記(a)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c) 前記(a)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
〔8〕 γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Leuconostoc mesenteroidessubsp. mesenteroides ATCC 8293由来であって、下記(a1)〜(c1)から選択されるポリペプチドである、〔3〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の方法:
(a1) 配列番号1で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b1) 前記(a1)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c1) 前記(a1)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
〔9〕 γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Staphylococcussaprophyticus subsp. saprophyticus ATCC 15305由来であって、下記(a2)〜(c2)から選択されるポリペプチドである、〔3〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の方法:
(a2) 配列番号2で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b2) 前記(a2)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c2) 前記(a2)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
〔10〕 γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Lactobacillus fermentum IFO 3956由来であって、下記(a3)〜(c3)から選択されるポリペプチドである、〔3〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の方法:
(a3) 配列番号3で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b3) 前記(a3)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c3) 前記(a3)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
〔11〕 γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Lactobacillus reuteri DSM 20016由来であって、下記(a4)〜(c4)から選択されるポリペプチドである、〔3〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の方法:
(a4) 配列番号4で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b4) 前記(a4)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c4) 前記(a4)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
〔12〕 γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Staphylococcus epidermidis ATCC 12228由来であって、下記(a5)〜(c5)から選択されるポリペプチドである、〔3〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の方法:
(a5) 配列番号5で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b5) 前記(a5)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c5) 前記(a5)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
〔13〕 γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Leuconostoc citreum NBRC 102476由来であって、下記(a6)〜(c6)から選択されるポリペプチドである、〔3〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の方法:
(a6) 配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b6) 前記(a6)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c6) 前記(a6)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
〔14〕 γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、 Pyrococcus horikoshii OT−3由来であって、下記(a7)〜(c7)から選択されるポリペプチドである、〔3〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の方法:
(a7) 配列番号7または8で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b7) 前記(a7)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c7) 前記(a7)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
〔15〕前記分割剤が(R)―2−フェノキシプロピオン酸であることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載の方法。
【発明の効果】
【0008】
D体およびL体のα−アミノ酸の混合物の水溶液に光学分割剤を作用させ、溶解度差により分離が可能なジアステレオマー塩を製造し、所望の光学活性D体又はL体のα−アミノ酸を取得し、除去したα−アミノ酸にラセミ化する活性を有する微生物の生菌体または該生菌体の処理物を作用させ再び原料に供することで、所望の光学活性α−アミノ酸を好収率で取得することが可能となる。なお、α−アミノ酸をラセミ化する活性を有する微生物の生菌体または該生菌体の処理物を使用することで、α−アミノ酸の誘導体化等の工程を経ることなくラセミ化が可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の光学活性α−アミノ酸の製造法は、一般式(1)で示されるL−α−アミノ酸と一般式(2)で示されるD−α−アミノ酸の混合物に、D体又はL体のどちらか一方の光学異性体と立体選択的に溶解度の低い塩を形成する分割剤を作用させ、D体又はL体のα−アミノ酸の一方をジアステレオマー塩の固体として分離する工程(光学分割工程)と、ジアステレオマー塩分離後のL体又はD体の富化したα−アミノ酸混合物にアミノ酸ラセミ化活性を有する微生物の生菌体または該生菌体の処理物を作用させて光学純度を低下させる工程(ラセミ化工程)を含むものであり、ラセミ化工程で得られたD体とL体の混合物を再度光学分割工程に供することでD体又はL体のα−アミノ酸を得ることができる。
例えば、D体とL体の混合物に、L体と立体選択的に溶解度の低い塩を形成する分割剤を作用させ、L体をジアステレオマー塩の固体として分離し、残りのD体若しくはD体とL体の混合物にアミノ酸ラセミ化活性を有する微生物の生菌体等を作用させることにより得られたL体の富化した混合物を再度光学分割することにより新たなL体が得られる。これを繰り返すことにより、D体とL体の混合物からL体のα−アミノ酸を得ることができる(同様にD体のα−アミノ酸を得ることもできる)。
【化5】

【化6】

【0010】
本発明の原料のα−アミノ酸を示す一般式(1)または(2)におけるRは、低級アルキル基である。低級アルキル基に特に制限はないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、セカンダリーブチル基などの炭素数1から4の直鎖または分岐した低級アルキル基が好適である。中でもエチル基が特に好ましい。
【0011】
一般式(1)で示されるL−α−アミノ酸と一般式(2)で示されるD−α−アミノ酸の混合物としてはラセミ体が好適に利用される。該混合物はL体又はD体のどちらか一方に偏った混合物であってもよい。また該混合物はL体又はD体のどちらか一方の光学活性α−アミノ酸をラセミ化して得られたものであってもよい。
本発明で使用する化学式(1)、(2)で示されるα−アミノ酸のラセミ混合物は、その製法および品質等に特に制限はなく、例えばシュトレッカー法によって容易に得られるα−アミノニトリルを加水分解する方法によって得ることができる。
【0012】
α−アミノ酸の光学分割は、種々の方法があり、α−アミノ酸と分割剤のジアステレオマー塩の性質によって適宜選択されれば良い。例えば、ラセミの2−アミノ酪酸と半当量の(R)−2−フェノキシプロピオン酸を水に加熱溶解した後、冷却、晶析することでL−2−アミノ酪酸/(R)−2−フェノキシプロピオン酸を取得することができる。
分割剤には、酒石酸、マンデル酸、2−フェノキシプロピオン酸などが挙げられ、目的とするアミノ酸に応じて適宜選択されれば良いが、後処理の容易さから2−フェノキシプロピオン酸が特に好適である。
【0013】
本発明のラセミ化工程に使用される微生物は、D体又はL体のα−アミノ酸をラセミ化する活性を有する微生物であれば良いが、種々のα−アミノ酸をラセミ化するような酵素、γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼをもつものが望ましい。このような酵素として例えば、Leuconostoc属、Lactobacillus属、Weissella属、Oenococcus属、Staphylococcus属、Aminobacterium属、Alkaliphilus属、Clostridium属、Pyrococcus属、Thermococcus属、Thermofilum属、Pyrobaculum属、Anoxybacillus属、Syntrophus属、Thermoproteus属、Symbiobacterium属、Desulfurococcus属、Bacillus属、Acidobacteria属、Clostridium属、Deinococcus属、Pelobacter属、Geobacillus属、Geobacter属、Pelotomaculum属、Solibacter属、Coprothermobacter属、Aeropyrum属、Gloeobacter属、Nostoc属、Herpetosiphon属、Metallosphaera属、Syntrophobacter属、Photorhabdus属、Caldivirga属、Hyperthermus属、Thermoplasma属、Gemmata属、Anabaena属、Cyanothece属、Picrophilus属又はChloroflexus属に由来するものであり、好ましくは、Leuconostoc属、Lactobacillus属、Weissella属、Oenococcus属、Staphylococcus属、Aminobacterium属、Alkaliphilus属、Clostridium属、Pyrococcus属、Thermococcus属又はThermofilum属に由来するものであり、より好ましくは、Leuconostoc属、Lactobacillus属、Oenococcus属、Staphylococcus属、Aminobacterium属、Alkaliphilus属、Clostridium属又はPyrococcus属に由来するものである。
【0014】
γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼ
本発明において用いられるγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼは、D体又はL体のα−アミノ酸をラセミ化する活性を有するものである。
【0015】
目的とする酵素(又はポリペプチド)がこのようなラセミ化する活性を有するか否かは、慣用の方法にしたがって測定することができ、例えば、後述する実施例(実施例1〜5)に記載の方法により確認することができる。ラセミ化する活性を有するか否かの確認に関してより具体的には、実施例の記載に従って所望の酵素を使い、L体又はD体のα−アミノ酸を基質として反応させ、反応後にL体とD体の比率に変動が起こった場合に活性があると判断できる。この場合の変動は、光学活性が低下するような変動である。確認されたL体とD体の比率の変動が少ない場合でも、菌体量や酵素量を変更することでその変動幅を増減できる。
【0016】
本発明のより好ましい態様によれば、γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼは、
Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides
Staphylococcus saprophyticus subsp. saprophyticus
Lactobacillus fermentum、
Lactobacillus reuteri、
Staphylococcus epidermidis、
Leuconostoc citreum、又は
Pyrococcus horikoshiiに由来するものであり、
さらに好ましくは、
Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides ATCC 8293、
Staphylococcus saprophyticus subsp. saprophyticus ATCC15305、
Lactobacillus fermentum IFO 3956、
Lactobacillus reuteri DSM 20016、
Staphylococcus epidermidis ATCC 12228、
Leuconostoc citreum NBRC 102476、又は
Pyrococcus horikoshii OT−3
に由来するものである。
【0017】
本発明におけるγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼは、下記(a)〜(c)から選択されるポリペプチドである:
(a) 配列番号1、2、3、4、5、6、7及び8で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b) 前記(a)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c) 前記(a)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
【0018】
前記(b)のポリペプチド(以下において「改変ポリペプチド」ということがある)は、
配列番号1、2、3、4、5、6、7及び8で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるいずれかのアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる。このとき、前記(a)のポリペプチドと同様に、光学活性α−アミノ酸をラセミ化する活性を有する。ここで、欠損、置換もしくは付加されてもよいアミノ酸の数は、例えば1〜40個、好ましくは1〜30個、より好ましくは1〜20個、さらに好ましくは1〜10個、特に好ましくは1〜8個であり、最も好ましくは1〜4個である。
【0019】
「欠損」(欠失)には、アミノ酸配列の端からアミノ酸残基を欠失したもの及びアミノ酸配列の途中のアミノ酸残基が欠失したものも含まれる。
また「付加」には、アミノ酸配列の端にアミノ酸残基を付加したもの及びアミノ酸配列の途中にアミノ酸残基を付加(挿入)したものも含まれる。
【0020】
前記(b)の改変ポリペプチドは、好ましくは、配列番号1、2、3、4、5、6、7及び8で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるいずれかのアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が保存的置換されたアミノ酸配列からなり、かつ、光学活性α−アミノ酸をラセミ化する活性を有するポリペプチドであることができる。
【0021】
ここで「保存的置換」とは、ペプチドの活性を実質的に改変しないように、1又は複数個(好ましくは数個)のアミノ酸残基を、別の化学的に類似したアミノ酸残基で置換えることを意味する。例えば、ある疎水性残基を別の疎水性残基によって置換する場合、ある極性残基を同じ電荷を有する別の極性残基によって置換する場合などが挙げられる。このような置換を行うことができる機能的に類似のアミノ酸は、アミノ酸毎に当該技術分野において公知である。具体例を挙げると、非極性(疎水性)アミノ酸としては、アラニン、バリン、イソロイシン、ロイシン、プロリン、トリプトファン、フェニルアラニン、メチオニンなどが挙げられる。極性(中性)アミノ酸としては、グリシン、セリン、スレオニン、チロシン、グルタミン、アスパラギン、システインなどが挙げられる。陽電荷をもつ(塩基性)アミノ酸としては、アルギニン、ヒスチジン、リジンなどが挙げられる。また、負電荷をもつ(酸性)アミノ酸としては、アスパラギン酸、グルタミン酸などが挙げられる。
【0022】
なお、アミノ酸の欠損、置換又は付加による改変は、例えばそれをコードするDNAに、例えば、周知技術である部位特異的変異誘発(例えば、Nucleic Acid Research, Vol.10, No.20, p.6487-6500, 1982参照)を施すことにより行うことが出来る。他の方法としては、遺伝子を変異源で処理する方法、及び遺伝子を選択的に開裂し、次に選択されたヌクレオチドを除去、付加及び/又は置換し、次いで連結する方法などがある。
【0023】
前記(c)のポリペプチド(以下において「相同ポリペプチド」ということがある)は、
配列番号1、2、3、4、5、6、7及び8で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列、すなわち、γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼのアミノ酸配列に関して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる限り、特に限定されるものではない。該「同一性」の%は、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上、さらにより好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。この(c)における相同ポリペプチドは、前記(a)のポリペプチドと同様に、光学活性α−アミノ酸をラセミ化する活性を有する。
【0024】
本明細書において、「同一性」の数値はいずれも、当業者に公知の相同性検索プログラムを用いて算出される数値であればよく、例えば全米バイオテクノロジー情報センター(NCBI)の相同性アルゴリズムBLAST(Basic local alignment search tool)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/ においてデフォルト(初期設定)のパラメーターを用いることにより、算出することができる。
【0025】
本発明におけるγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼは、下記の(i)〜(vii)のいずれかであることが好ましい:
(i) Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides ATCC 8293由来であって、下記(a1)〜(c1)から選択されるポリペプチド:
(a1) 配列番号1で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b1) 前記(a1)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c1) 前記(a1)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド;
【0026】
(ii) Staphylococcus saprophyticus subsp.saprophyticus ATCC 15305由来であって、下記(a2)〜(c2)から選択されるポリペプチド:
(a2) 配列番号2で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b2) 前記(a2)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c2) 前記(a2)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド;
【0027】
(iii) Lactobacillus fermentum IFO 3956由来であって、下記(a3)〜(c3)から選択されるポリペプチドである:
(a3) 配列番号3で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b3) 前記(a3)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c3) 前記(a3)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド;
【0028】
(iv) Lactobacillus reuteri DSM 20016由来であって、下記(a4)〜(c4)から選択されるポリペプチド:
(a4) 配列番号4で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b4) 前記(a4)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c4) 前記(a4)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド; 又は
【0029】
(v) Staphylococcus epidermidis ATCC 12228由来であって、下記(a5)〜(c5)から選択されるポリペプチド:
(a5) 配列番号5で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b5) 前記(a5)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c5) 前記(a5)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
【0030】
(vi) γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Leuconostoc citreum NBRC 102476由来であって、下記(a6)〜(c6)から選択されるポリペプチド:
(a6) 配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b6) 前記(a6)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c6) 前記(a6)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
【0031】
(vii) γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Pyrococcus horikoshii OT−3由来であって、下記(a7)〜(c7)から選択されるポリペプチド:
(a7) 配列番号7または8で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b7) 前記(a7)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c7) 前記(a7)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
なお、ここで(b1)〜(b7)及び(c1)〜(c7)のポリペプチドは光学活性α−アミノ酸をラセミ化する活性を有するものであり、これらにおける欠損、置換もしくは付加されるアミノ酸の数及び同一性の%は、前記(b)と(c)に従って確認できる。
【0032】
D体又はL体のα−アミノ酸のラセミ化方法
本発明のD体又はL体のα−アミノ酸のラセミ化方法は、前記したγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼを産出する微生物の生菌体もしくはその処理物を用いて、D体又はL体のなα−アミノ酸をラセミ化することを含んでなる。
【0033】
本発明のD体又はL体のα−アミノ酸の生化学的ラセミ化に使用される微生物は、α−アミノ酸のラセミ化活性を有するγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼを産出する微生物であれば良い。また、これら微生物から人工的変異手段によって誘導される変異株、あるいは細胞融合もしくは遺伝子組換え法等の遺伝学的手法により誘導される組換え株等の何れの株であっても上記能力を有するものであれば本発明に使用できる。本発明では、前記γ-アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼを産出するように改変された遺伝子組換え菌が好適に利用できる。
【0034】
より詳しくは、本発明において、γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼを産出する微生物は、例えば、モレキュラー・クローニング第3版(Molecular Cloning:ALaboratory Manual、3rd Ed.(ed. Sambrook J.and Russell D.W.)、Cold Spring Harbor Laboratory Press、Cold Spring Harbor、New York、2001)等に記載された方法等にしたがって、γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼをコードするDNAを、宿主細胞において発現できるよう遺伝子組み換えすることによって得ることができる。
【0035】
すなわち、所望の構造遺伝子を適当な発現ベクターのプロモーターの下流に挿入することにより、組換えDNAを作製する。該組換えDNAを、該発現ベクターに適合した宿主細胞に導入することにより、本発明におけるγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼを生産する形質転換体を得ることができる。
【0036】
宿主細胞としては、細菌、放線菌、酵母、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞等、目的とする遺伝子を発現できるものであればいずれも用いることができる。好ましくは、大腸菌Escherichia coli、放線菌Streptomyces等の細菌が挙げられる。
【0037】
組換えDNAとしては、上記宿主細胞において自立複製ないしは染色体中への組み込みが可能で、本発明のDNAを転写できる位置にプロモーターを含有しているものが用いられる。
【0038】
細菌等の原核生物を宿主細胞として用いる場合は、本発明の蛋白質をコードするDNAを含有してなる組換えDNAは、原核生物中で自立複製可能であると同時に、プロモーター、リボゾーム結合配列、本発明のDNA、転写終結配列より構成された組換えDNAであることが好ましい。また、該組換えDNAには、プロモーターを制御する遺伝子が含まれていても良い。
【0039】
使用可能な発現ベクターとしては、例えば、pTA2(東洋紡績株式会社製)、Helix1(ロシュ・ダイアグノティクス社製)、pKK233−2(アマシャム・ファルマシア・バイオテク社製)、pSE280(インビトロジェン社製)、pGEMEX−1(プロメガ社製)、pQE−8(キアゲン社製)、pET24(ノバジェン社製)、pBluescript II SK(+)、pBluescript II SK(-)(ストラタジーン社製)、pUC19[Gene,33,103(1985)]、pSTV28(宝酒造株式会社製)、pUC118(宝酒造株式会社製)、pIJ6902[Mol.Microbiol.,58,1276(2005)]、pSET152[J.Mol.Microbiol.Biotechnol.,4、417(2002)]等を例示することができる。
【0040】
プロモーターとしては、宿主細胞中で機能し得るものであれば特に制限はなく、いずれのものでも使用可能である。例えば、trpプロモーター(Ptrp)、lacプロモーター(Plac)、T7プロモーター、PLプロモーター、PRプロモーター、PSEプロモーター等の大腸菌やファージ等に由来するプロモーター等を挙げることができる。
【0041】
宿主細胞としての原核生物としては、エシェリシア属、セラチア属、バチルス属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属、ミクロバクテリウム属、ストレプトミセス属等に属する微生物が挙げられる。
【0042】
具体例として、本発明者らが新たに作製した、配列番号1又は2で表されるγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼを発現する能力を有するエシェリシア コリ(E.coli)DH5α株の作製方法を、以下に示す。
DNA供与体微生物であるLeuconostoc mesenteroidessubsp. mesenteroides ATCC 8293、又はStaphylococcussaprophyticus subsp. saprophyticus ATCC 15305の培養は、通常資化し得る炭素源、窒素源、各微生物に必須な無機塩、栄養素等を含有させた培地を用いて行われる。培養時のpHは4〜10の範囲が好ましく、温度は20〜50℃が好ましい。培養は1日〜1週間程度好気的に行われる。
なお、本発明において、培養する微生物の培養条件(培地組成、培地pH、培養温度、培地への菌体播種量、培養時間等)は、微生物種に応じた文献や、寄託や保存機関において示された情報に基づいて、適宜決定することができる。
【0043】
Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides ATCC 8293、又はStaphylococcussaprophyticus subsp. saprophyticus ATCC 15305のゲノムDNA塩基配列情報を元に、プライマーを設計する。Leuconostoc mesenteroidessubsp. mesenteroides ATCC 8293、又はStaphylococcussaprophyticus subsp. saprophyticus ATCC 15305より抽出した染色体DNAを鋳型としてPCRでγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼをコードするDNAを増幅し、プラスミドベクター(pUC19)と結合する。これを前者に対してpAT8、後者に対してpAT15と命名する。pAT8、又はpAT15をE.coli(DH5α)に形質転換し、γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼを発現する組換え菌をDH5α/pAT8、DH5α/pAT15と命名する。
【0044】
上記の工程中でDNA、組換え体宿主としてのE.coliの取扱いに必要な一般的な操作は、当業者間で通常行われているものであり、例えば、モレキュラー・クローニング第3版に従えば容易に実施できる。使用する酵素、試薬類も全て市販の製品を用いることができ、特に断らない限り製品で指定されている使用条件に従えば完全にそれらの目的を達成することができる。該菌からの全DNA抽出は、例えばSaitoら(Biochim.Biophys.Acta.,72,619−629,1963)の方法に準じて行うことができる。
【0045】
γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼを産出する微生物の培養は、用いる菌により至適な生育条件が異なるため、培養条件は特に限定されず用いる菌に合わせて適宜設定されればよい。例えば大腸菌DH5αを宿主とした遺伝子組換え菌であれば、一般的にpH7、温度37℃が好適な培養条件となる。このようにして培養した微生物は、生菌体又は該生菌体の処理物、さらには精製した酵素として反応に使用される。
【0046】
ここで、該処理物としては、例えば、培養液(培養物)、培養物の濃縮物、培養物の乾燥物、培養物を遠心分離して得られる菌体(分離菌体)、該菌体の乾燥物、該菌体の凍結乾燥物、該菌体の界面活性剤処理物、菌体破砕物(例えば、該菌体の超音波処理物、該菌体の機械的摩砕処理物)、該菌体の溶媒処理物、該菌体の酵素処理物、該菌体の蛋白質分画物、又は該菌体より抽出して得られる酵素標品などを挙げることができる。また、常法に従って菌体又は酵素を固定化して使用することもできる。
【0047】
培養物(発現細胞や培養上清)から所望のポリペプチドを精製する方法としては、例えば、硫安塩析、イオン交換セルロースを用いるイオン交換カラムクロマトグラフィー、分子篩ゲルを用いる分子篩カラムクロマトグラフィー、プロテインA結合多糖類を用いる親和性カラムクロマトグラフィー、透析、又は凍結乾燥などを挙げることができる。また、合成法の場合は、液相法、固相法など常法に従い合成することが可能であり、通常、自動合成機を利用することができる。化学修飾物の合成は常法により行なうことができる。
【0048】
α−アミノ酸の生化学的ラセミ化反応の条件は対象とする基質アミノ酸と酵素の反応性を見て適宜選択すれば良く、一般的にはα−アミノ酸の濃度は0.1wt%〜飽和濃度、酵素量は、該酵素を含む微生物の乾燥菌体基準で、原料α−アミノ酸重量の0.00001〜3倍が好ましく、0.002〜0.5倍がより好ましい。反応温度は10〜70℃が好ましく、より好ましくは30〜60℃であり、pHは4〜13が好ましく、より好ましくは5〜10、さらに好ましくは6〜9である。反応終了後、反応液からの菌体または菌体処理物の除去は、遠心分離、濾過などの公知の方法を用いて行うことで、α−アミノ酸のラセミ混合物を含む水溶液が得られる。これはα−アミノ酸の光学分割の原料として再利用する。
【実施例】
【0049】
次に本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって制限されるものではない。
【0050】
なお、反応液の分析におけるHPLC分析条件は以下の通りである。
HPLC分析条件
溶離液 1mM CuSO 水溶液
流量 1mL/min
カラム SUMICHIRAL OA−5000
カラム恒温槽 30℃
検出器 UV254nm
【0051】
製造例1
Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides ATCC 8293、又はStaphylococcus saprophyticus subsp. saprophyticus ATCC 15305のゲノムDNA情報(http://gib.genes.nig.ac.jp/)から得られたγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼ遺伝子とされる塩基配列に基づき、プライマーを設計した。
ここでの「γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼ遺伝子とされる塩基配列」とはアルゴリズムBLAST[Pro.Natl. Acad.Sci.USA,90,5873(1993)]により相同性検索を行った結果、4−aminobutyrate aminotransferaseに分類される塩基配列である。BLASTの具体的な手法は公知である(http://www.ncbi.nlm.nih.gov.)。
【0052】
ATCCにより指定された培地及び培養温度でLeuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides ATCC 8293、及びStaphylococcus saprophyticus subsp. saprophyticus ATCC 15305を培養し、それらより抽出した染色体DNAを鋳型として、プライマーAT8−FとAT8−R(配列番号9及び配列番号10)又はAT15−FとAT15−R(配列番号11及び配列番号12)を用いてPCRを行った。
【表1】

【0053】
得られたPCR反応生成物を精製し、制限酵素HindIII及びXbaIで消化し、同様の酵素で消化したpUC19(宝酒造(株)社製)に連結してpAT8及びpAT15を作製後、E.coli(DH5α)に塩化カルシウム法で導入した。50μg/mLアンピシリンを含むLB寒天培地に形質転換株を塗布し、生育したクローンを取得して形質転換株DH5α/pAT8及びDH5α/pAT15を得た。
【0054】
製造例2
Lactobacillus fermentum IFO 3956、Lactobacillus reuteri DSM 20016、Staphylococcus epidermidis ATCC 12228、Leuconostoc citreum NBRC 102476、又はPyrococcus horikoshii OT−3のゲノムDNA情報(http://gib.genes.nig.ac.jpp://gib.genes.nig.ac.jp/)から得られたγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼ遺伝子とされる塩基配列に基づき、製造例1と同様にして、プライマーを設計した。
【0055】
指定された培地及び温度でLactobacillus fermentum IFO 3956、Lactobacillus reuteri DSM 20016、Staphylococcus epidermidis ATCC 12228、Leuconostoc citreum NBRC 102476、又はPyrococcus horikoshii OT−3を培養しそれらより抽出した染色体DNAを鋳型として、プライマーAT9−FとAT9−R(配列番号13及び配列番号14)、AT10−FとAT10−R(配列番号15及び配列番号116)、AT11−FとAT11−R(配列番号17及び配列番号18)、AT12−FとAT12−R(配列番号19及び配列番号20)、AT13−FとAT13−R(配列番号21及び配列番号22)又はAT14−FとAT14−R(配列番号23及び24)を用いてPCRを行った。
【表2】

【0056】
得られたPCR反応生成物を精製し、Lactobacillus fermentum IFO 3956、Staphylococcus epidermidis ATCC 12228、又はLeuconostoc citreum NBRC 102476の染色体DNAを鋳型としたPCR反応生成物に対しては制限酵素NdeI及びEcoRIで消化し、Lactobacillus reuteri DSM 20016の染色体DNAを鋳型としたPCR反応生成物に対しては制限酵素NdeI及びSal1で消化した。Pyrococcus horikoshii OT−3に関してはAT13−F及びAT13−Rをプライマーとして、染色体DNAを鋳型としたPCR反応生成物に対しては制限酵素PstI及びEcoRIで消化し、AT14−F及びAT14−Rをプライマーとして、染色体DNAを鋳型としたPCR反応生成物に対しては制限酵素NdeI及びEcoRIで消化した。
【0057】
プライマーNdeF、NdeR(配列番号25及び配列番号26)とQuikChange Site−Directed Mutagenesis Kit(Stratagene社製)を使用してpTV118N(宝酒造株式会社製)のlaqZαの開始コドン(ATG)の位置に制限酵素NdeI切断配列(CATATG)を導入したpTV118N−NdeIを作製した。
【表3】

【0058】
AT9−FとAT9−R、AT10−FとAT10−R、AT11−FとAT11−R、AT12−FとAT12−R及びAT14−FとAT14−Rを用いたPCR反応の生成物を消化した制限酵素であるNdeI及びEcoRIで消化したpTV118N−NdeIに各PCR産物を連結してpAT9、pAT10、pAT11、pAT12及びpAT14を作製した。さらにAT13−FとAT13−Rを用いたPCR反応の生成物を消化した制限酵素であるPstI及びEcoRIで消化したpUC19に該PCR産物を連結してpAT13を作製した。その後、pAT9、pAT10、pAT11、pAT12、pAT13及びpAT14をE.coli(DH5α)に塩化カルシウム法で形質転換した。50μg/mLアンピシリンを含むLB寒天培地に形質転換株を塗布し、生育したクローンを取得して形質転換株DH5α/pAT9、DH5α/pAT10、DH5α/pAT11、DH5α/pAT12、DH5α/pAT13及びDH5α/pAT14を得た。
【0059】
実施例1
<工程1>
特開2006−169158号公報に記載の方法に従って行った。具体的には、ラセミの2−アミノ酪酸100g、(R)−2−フェノキシプロピオン酸をL−2−アミノ酪酸と等モル量の80g、蒸留水900gを混合して終夜還流撹拌した。溶液の温度を20〜30℃まで冷却し、生じた結晶をろ過リンス後乾燥し、ジアステレオマー結晶110.5gを得た。結晶中のL−2−アミノ酪酸の光学純度はHPLC分析より99%ee以上であった。
【0060】
<工程2>
工程1で得られたジアステレオマー結晶50gに対して酢酸エチル200ml、水200mlを加え、室温下で2時間撹拌した。その後分液し、水層に酢酸エチル200mlを加え、室温下で2時間撹拌した。水相を濃縮してL−2−アミノ酪酸を17.2g(収率95%)得た。得られたL−2−アミノ酪酸の光学純度はHPLC分析より99%ee以上であった。
また、酢酸エチル層を濃縮して定量的に(R)−2−フェノキシプロピオン酸を回収した。
【0061】
<工程3>
製造例1で作製したDH5α/pAT8を500mLのLB培地で37℃、17時間培養した。遠心分離にて集菌後、以降のラセミ化反応に供した。
工程1で得られた、ろ液を濃縮し、50%アセトン水溶液に懸濁し、室温で2h撹拌した。ろ過乾燥後、得られた結晶50gを蒸留水450gに溶解して、集菌したDH5α/pAT8を添加した。40℃で24時間撹拌し、遠心分離にて除菌した。この反応液をHPLCにて分析したところ、L−2−アミノ酪酸とD−2−アミノ酪酸の比は0.99:1であった。
【0062】
<工程4>
工程3で得られた2−アミノ酪酸水溶液に、工程2で回収した(R)−2−フェノキシプロピオン酸をL−2−アミノ酪酸と等モル量の40g加え、終夜還流撹拌した。溶液の温度を20〜30℃まで冷却し、生じた結晶をろ過リンス後乾燥し、ジアステレオマー結晶55.3gを得た。結晶中のL−2−アミノ酪酸の光学純度はHPLC分析より99%ee以上であった。
【0063】
実施例2〜5
工程3において、DH5α/pAT8の代わりに製造例2で作製したDH5α/pAT9、DH5α/pAT10、DH5α/pAT11、又は製造例1で作製したDH5α/pAT15を使用した以外は実施例1と同様にして実施した。
工程1で得られた、ろ液を濃縮し、50%アセトン水溶液に懸濁し、室温で2h撹拌した。ろ過乾燥後、得られた結晶50gを蒸留水450gに溶解して、集菌したDH5α/pAT9、DH5α/pAT10、DH5α/pAT11又はDH5α/pAT15を添加した。40℃で24時間撹拌し、遠心分離にて除菌した。この反応液をHPLCにて分析した結果を表4に示す。
この反応液(2−アミノ酪酸水溶液)に対し、実施例1<工程4>と同様にして光学分割を行った。得られたジアステレオマー結晶中のL−2−アミノ酪酸の光学純度はHPLC分析より、いずれも99%ee以上であった。
【0064】
【表4】

【0065】
実施例6
工程3において、DH5α/pAT8の代わりに製造例2で作製したDH5α/pAT12を使用し、かつ培養温度を30℃とした以外は実施例1と同様にして実施した。
工程1で得られた、ろ液を濃縮し、50%アセトン水溶液に懸濁し、室温で2h撹拌した。ろ過乾燥後、得られた結晶50gを蒸留水450gに溶解し、ピリドキサール5‘リン酸(PLP)を終濃度100μM添加して、集菌したDH5α/pAT12を添加した。40℃で24時間撹拌し、遠心分離にて除菌した。この反応液をHPLCにて分析したところ、L−2−アミノ酪酸とD−2−アミノ酪酸の比は1:1であった。
この反応液(2−アミノ酪酸水溶液)に対し、実施例1<工程4>と同様にして光学分割を行った。得られたジアステレオマー結晶中のL−2−アミノ酪酸の光学純度はHPLC分析より、いずれも99%ee以上であった。
【0066】
実施例7、8
工程3において、DH5α/pAT8の代わりに製造例2で作製したDH5α/pAT13又はDH5α/pAT14を使用した以外は実施例1と同様にして実施した。
工程1で得られた、ろ液を濃縮し、50%アセトン水溶液に懸濁し、室温で2h撹拌した。ろ過乾燥後、得られた結晶50gを蒸留水450gに溶解し、集菌したDH5α/pAT13又はDH5α/pAT14を添加した。40℃で96時間撹拌し、遠心分離にて除菌した。この反応液をHPLCにて分析したところ、DH5α/pAT13を使用した場合L−2−アミノ酪酸とD−2−アミノ酪酸の比は0.445:1、DH5α/pAT14を使用した場合のL−2−アミノ酪酸とD−2−アミノ酪酸の比は0.248:1であった。
この反応液(2−アミノ酪酸水溶液)に対し、実施例1<工程4>と同様にして光学分割を行った。得られたジアステレオマー結晶中のL−2−アミノ酪酸の光学純度はHPLC分析より、いずれも99%ee以上であった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式(1)で示されるL−α−アミノ酸と一般式(2)で示されるD−α−アミノ酸の混合物に、D体又はL体のどちらか一方の光学異性体と立体選択的に溶解度の低い塩を形成する分割剤を作用させ、D体又はL体のα−アミノ酸の一方をジアステレオマー塩の固体として分離し、残留するL体又はD体の富化したα−アミノ酸混合物にアミノ酸ラセミ化活性を有する微生物の生菌体または該生菌体の処理物を作用させて光学純度を低下させ、これを再度ジアステレオマー塩形成による立体選択的分割に供することでD体又はL体のα−アミノ酸を得ることを特徴とする光学活性α−アミノ酸の製造法。
【化1】

【化2】

【請求項2】
光学活性α−アミノ酸が、2−アミノ酪酸である、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
アミノ酸ラセミ化活性を有する微生物の生菌体または該生菌体の処理物が、Leuconostoc属、Lactobacillus属、Weissella属、Oenococcus属、Staphylococcus属、Aminobacterium属、Alkaliphilus属、Clostridium属、Pyrococcus属、Thermococcus属、Thermofilum属、Pyrobaculum属、Anoxybacillus属、Syntrophus属、Thermoproteus属、Symbiobacterium属、Desulfurococcus属、Bacillus属、Acidobacteria属、Clostridium属、Deinococcus属、Pelobacter属、Geobacillus属、Geobacter属、Pelotomaculum属、Solibacter属、Coprothermobacter属、Aeropyrum属、Gloeobacter属、Nostoc属、Herpetosiphon属、Metallosphaera属、Syntrophobacter属、Photorhabdus属、Caldivirga属、Hyperthermus属、Thermoplasma属、Gemmata属、Anabaena属、Cyanothece属、Picrophilus属又はChloroflexus属に由来するγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼを含有する請求項1又は2に記載の光学活性α−アミノ酸の製造法。
【請求項4】
γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、
Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides、Staphylococcus saprophyticus subsp. saprophyticus、
Lactobacillus fermentum、
Lactobacillus reuteri、
Staphylococcus epidermidis、
Leuconostoc citreum、又は
Pyrococcus horikoshii
に属する菌に由来するものである、請求項3に記載の方法。
【請求項5】
γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、
Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides ATCC 8293、
Staphylococcus saprophyticus subsp. saprophyticus ATCC15305、
Lactobacillus fermentum IFO 3956、
Lactobacillus reuteri DSM 20016、
Staphylococcus epidermidis ATCC 12228、
Leuconostoc citreum NBRC 102476、又は
Pyrococcus horikoshii OT−3
に由来するものである、請求項3又は4に記載の方法。
【請求項6】
γ-アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、下記(a)〜(c)から選択されるポリペプチドである、請求項3〜5のいずれかに記載の方法:
(a) 配列番号1、2、3、4、5、6、7及び8で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b) 前記(a)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c) 前記(a)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
【請求項7】
下記(a)〜(c)から選択されるγ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼを用いて、光学活性なα−アミノ酸をラセミ化することを含んでなる、光学活性α−アミノ酸のラセミ化方法:
(a) 配列番号1、2、3、4、5、6、7及び8で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b) 前記(a)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c) 前記(a)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
【請求項8】
γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Leuconostoc mesenteroidessubsp. mesenteroides ATCC 8293由来であって、下記(a1)〜(c1)から選択されるポリペプチドである、請求項3〜7のいずれか一項に記載の方法:
(a1) 配列番号1で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b1) 前記(a1)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c1) 前記(a1)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
【請求項9】
γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Staphylococcussaprophyticus subsp. saprophyticus ATCC 15305由来であって、下記(a2)〜(c2)から選択されるポリペプチドである、請求項3〜7のいずれか一項に記載の方法:
(a2) 配列番号2で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b2) 前記(a2)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c2) 前記(a2)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
【請求項10】
γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Lactobacillus fermentum IFO 3956由来であって、下記(a3)〜(c3)から選択されるポリペプチドである、請求項3〜7のいずれか一項に記載の方法:
(a3) 配列番号3で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b3) 前記(a3)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c3) 前記(a3)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
【請求項11】
γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Lactobacillus reuteri DSM 20016由来であって、下記(a4)〜(c4)から選択されるポリペプチドである、請求項3〜7のいずれか一項に記載の方法:
(a4) 配列番号4で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b4) 前記(a4)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c4) 前記(a4)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
【請求項12】
γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Staphylococcus epidermidis ATCC 12228由来であって、下記(a5)〜(c5)から選択されるポリペプチドである、請求項3〜7のいずれか一項に記載の方法:
(a5) 配列番号5で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b5) 前記(a5)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c5) 前記(a5)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
【請求項13】
γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、Leuconostoc citreum NBRC 102476由来であって、下記(a6)〜(c6)から選択されるポリペプチドである、請求項3〜7のいずれか一項に記載の方法:
(a6) 配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b6) 前記(a6)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c6) 前記(a6)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
【請求項14】
γ−アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼが、 Pyrococcus horikoshii OT−3由来であって、下記(a7)〜(c7)から選択されるポリペプチドである、請求項3〜7のいずれか一項に記載の方法:
(a7) 配列番号7または8で表されるアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(b7) 前記(a7)のアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸残基が、欠損、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、又は
(c7) 前記(a7)のアミノ酸配列に対して75%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
【請求項15】
前記分割剤が酒石酸、マンデル酸及び2−フェノキシプロピオン酸から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。


【公開番号】特開2011−24572(P2011−24572A)
【公開日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−144776(P2010−144776)
【出願日】平成22年6月25日(2010.6.25)
【出願人】(000004466)三菱瓦斯化学株式会社 (1,281)
【Fターム(参考)】