微生物由来のカルボニル還元酵素によるキラルビルディングブロック生産法の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10356004
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 清水 昌 京都大学, 大学院・農学研究科, 教授 (70093250)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 喜多 恵子 鳥取大学, 工学部, 助教授 (70234226) ; 小川 順 京都大学, 大学院・農学研究科, 助手 (70281102) ; 片岡 道彦 京都大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (90252494) ; 長谷川 淳三 鐘淵化学工業株式会社, 高砂研究所, 基幹研究員
• Keywords: キラルビルディングブロック / 4-700-3-ヒドロキシ酪酸エチル / 不斉還元 / カルボニル還元酵素

Research Abstract

医薬等の様々な光学活性有用物質のキラルシントンとして利用価値が高い4-クロロ-3-ヒドロキシ酪酸エチル(CHBE)の生産法として、微生物酵素を用いた4-クロロ-3-オキソ酪酸エチル(COBE)の不斉還元反応の検討を行った。COBEを(R)-および(S)-CHBEに立体特異的に還元する菌株としてそれぞれSporobolomyces salmonicolorおよびCandida magnoliaeを見出した。S.salmonicolorには、2種類のNADPH依存性COBE還元酵素(AR I,AR II)の存在が明らかとなった。AR Iは(R)-CHBE(>99%ee)を与え、アミノ酸配列の解析からアルドーケト還元酵素スーパーファミリーに属すること、AR IIは(S)-CHBE(>99%ee)を与え、ほ乳類3-β-ヒドロキシステロイド還元酵素/植物デヒドロフラボノール還元酵素スーパーファミリーに属することが判明した。AR IIのNADPH結合に関与すると考えられるG19-X-X-G22-X-X-A25モチーフのアミノ酸残基の置換を行うと、A25G変異酵素ではNADHも補酵素として利用できることが判明した。一方、C.magnoliae菌体中には5種類のNADPH依存性COBE還元酵素(S1,S2,S3,S4,R)が存在した。S1は、分子量32,000の同一サブユニットから成る2量体タンパク質であり、(S)-CHBE(>99%ee)を与えた。S3およびS4は、50%ee程度の(S)-CHBEを与え、短鎖アルコール脱水素酵素/還元酵素ファミリーに属する酵素と考えられた。また、Rは分子量33,000の単量体タンパク質であり、(R)-CHBE(>99%ee)を与えた。本酵素の基質特異性は、S.salmonicolorのAR Iと一致し、アミノ酸配列においても相同性を示した。

Research Products

• [Publications] Wada et al.: "Purification and characterization of an aldehyde reductase from Canidida magnoliae"J. Mol. Catalysis B: Enzymatic. 6. 135-141 (1999)
• [Publications] Kita et al.: "Purification and characterization of new aldehyde reductases from Sporobolomyces Salmonicolor AKO 4429"J. Mol. Catalysis B: Enzymatic. 6. 107-115 (1999)
• [Publications] Wada et al.: "Occurrence of multiple ethyl 4-chloro-3-oxobutanoate-reducing enzymes in Candida magnoliae"J. Ferment. Bioeng.. 87・2. 144-148 (1999)
• [Publications] Kataoka et al.: "Stereoselective reduction of etuyl 4-chloro-3-oxobutanoate by Eschelicia coli transformant cells"Appl. Microbiol. Biotechnol.. 51. 486-490 (1999)
• [Publications] Yasohara et al.: "Synthesis of optically active ethyl 4-chloro-3-hydrooybutanoate by microbial reduction"Appl. Microbiol. Biotechnol.. 51. 847-851 (1999)
• [Publications] Kita et al.: "Cloning, overexpression, and mutaglnesis of the Sporobolomyces salmionicolor AKO4429 gene encoding a new aldehyde reductase"Appl. Environ. Microbiol.. 65・12. 5207-5211 (1999)
• [Publications] Shimizu & Kataoka: "Biotransformations (Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, 63)"Springer-Verlag. 15 (1999)
• [Publications] Shimizu & Kataoka: "Enayclopedia of Bioprocess Technology"John Wiley & Sons. 7 (1999)