微生物の環状アミド代謝を利用した機能付加型物質生産プロセスの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13660089
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 小川 順 京都大学, 農学研究科, 助手 (70281102)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片岡 道彦 京都大学, 農学研究科, 助教授 (90252494) ; 清水 昌 京都大学, 農学研究科, 教授 (70093250)
• Keywords: α-メルカプト酸 / チアゾリジンジオン / アラントイン / アラントイナーゼ / プリン塩基 / ピリミジン塩基 / バルビツール酸 / バルビチュラーゼ

Research Abstract

微生物の環状アミド代謝を物質生産に応用する研究に関して、含硫環状アミド化合物代謝を利用する光学活性α-メルカプト酸の生産について研究を行った。S体の光学活性α-メルカプト酸は、医薬品原料として近年注目を集めている。生産するα-メルカプト酸に3-フェニル-2-メルカプトプロピオン酸(PMPA)を選択し、対応する含硫環状アミド化合物である5-ベンジル-2,4-チアゾリジンジオン(BTH)の不斉加水分解によるS-PMPAの生成反応を微生物に探索した結果、Brevibacterium linens C-1株に目的の活性を見いだした。本菌は2日間の反応において10mMのラセミ体BTHより約7mMのS-PMPAを光学純度80.1%e.e.にて生成した。本反応を触媒する酵素を単離精製し諸性質を検討した結果、本酵素はBTH、5-メチル-2,4-チアゾリジンジオン、2,4-チアゾリジンジオン以外にアラントインに良好に作用し、本来プリン塩基代謝にて機能する1酵素であることが予想された。さらに、本酵素をコードする遺伝子をクローニングし塩基配列の解析を行った結果、936bp、312アミノ酸から成る配列が決定された。本酵素.はアラントイナーゼ活性を示すが、既知アラントイナーゼとの配列上の相同性は見られなかった。また、この遺伝子を大腸菌に導入し、本酵素を大量発現する形質転換大腸菌を構築した。本大腸菌はラセミ体BTHより光学純度81.2%e.e.にてS-PMPAを生成した。一方、本酵素が核酸塩基代謝に関連したものであったことから、ピリミジン塩基の微生物代謝について検討を加え、その酸化的分解代謝系の詳細を初めて明らかにした。特に、環状アミド化合物であるバルビツール酸の加水分解酵素バルビチュラーゼについて諸性質を明らかにした。

Research Products

• [Publications] J.Ogawa et al.: "Industrial microbial enzymes : their discovery by screening and use in large-scale production of useful chemicals in Japan"Curr. Opin. Biotechnol.. 13. 367-375 (2002)
• [Publications] C.-L.soong et al.: "Barbiturase, a novel zinc-containing amidohydrolase involved in oxidative pyrimidine metabolism"J. Biol. Chem.. 277. 7051-7058 (2002)