微生物のカルボニルレダクタ-ゼ類の基質認識機構の解析と生物活性物質生産への応用

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02250221
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 山田 秀明 京都大学, 農学部, 教授 (30027180)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長沢 透 京都大学, 農学部, 助手 (60115904) ; 清水 昌 京都大学, 農学部, 助教授 (70093250)
• Keywords: カルボニル還元酵素 / Dーパントテン酸 / Lーカルニチ / 酵素的不斉還元 / 光学活性アルコ-ル

Research Abstract

酵素反応の在する高い立体選択性を利用して,Dーパントテン酸あるいはその合成中間原料であるDーパントイルラクトンなどの光学活性アルコ-ル類の新しい生産方式を確立するために,(1)化学的合成法で得られるケトパントテン酸,ケトパントイルラクトン類のDーパントテン酸またはDーパントイルラクトン類への不斉還元,(2)脱水素酵素または酸化酵素によるLー体基質の立体選択的酸化反応を含むラセミ型パントテン酸またはパントイルラクトン類のDーパントテン酸またはDーパントイルラクトン類への変換について検討した。
(1)については,グルコ-スを還元のエネルギ-源として<candida>___ー属や<Sporobolomyces>___ー属酵母のあるものが,ケトパントイルラクトンあるいはケトパントテン酸エステル類を,<Agrobacterium>___ー属細菌がケトパント酸をそれぞれ特異的に対応するDー体アルコ-ルへと変換することを認め,培養条件および反応条件の検討を行った結果,光学的に純粋な生成物を80〜120g/lの収量(変換率90%以上)で得ることができた。また,これらの還元反応に関与する酵素の精製単離を行い,それぞれが基質特異性を異にするNADPH依存性のカルボニルレダクタ-ゼであることを明らかにした。
(2)については,<Nocardia>___ーや<Rhodococcus>___ー属の細菌にLーパントイルラクトンの酸化活性が高いこと,またR.erythropolisではLーパントイルラクトンの酸化によって生成したケトパントイルラクトンがさらにDーパントイルラクトンにまで還元する能力を併せて有することを認めた。最適条件下では20g/lのラセミ体パントイルラクトンをほぼ定量的にDーパントイルラクトンへと変換できた。上記の酸化反応に関与する酵素を均一に精製し,FMN依存性の新規な脱水素酵素であることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Michihiko Kataoka: "Novel enzymatia production of Dー(ー)pantoyl lactone through the stereospecific reduction of ketopantoic acid" Agric.Biol.Chem.54. 177-182 (1990)
• [Publications] Michihiko Kataoka: "Microbial production of chiral pantothenonitrile through stereospecific reduction of 2'ーketopantothenonitrile" Biotechnol.Lett.12. 357-360 (1990)
• [Publications] Hiroyuki Hata: "Stereoselective reduction of diketones by a novel carbonyl reductase from <Candida>___ー <parapsilosis>___ー" J.Org.Chem.55. 4377-4380 (1990)
• [Publications] Michihiko Kataoka: "Stereospecific reduction of ethyl 2'ーketopantothenate to ethyl Dー(+)ーpantothenate with microbial cells as a catalyst" Appl.Environ.Microbiol.56. 3595-3597 (1990)