[发明专利]利用新O-磷酸丝氨酸巯解酶生产半胱氨酸或其衍生物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用新O-磷酸丝氨酸巯解酶(O-phosphoserine sulfhydrylase)生产半胱氨酸或其衍生物的方法。

背景技术

半胱氨酸是所有生物体的硫代谢中重要的氨基酸，不仅用于头发的角蛋白等生物体内蛋白质、谷胱甘肽、生物素、蛋氨酸及其它含硫代谢产物的合成，而且用作辅酶A生物合成的前体物质。此外，半胱氨酸的生物合成被认为与丝氨酸、甘氨酸、蛋氨酸等其它氨基酸的生物合成有密切的关系。工业上，半胱氨酸及其衍生物用于制药领域(支气管疾病治疗)、化妆品领域(洗发水及烫发液的成分)及食品领域(抗氧化剂、增味剂及和面助剂)。

目前为止主要以人的头发或动物的羽毛等为原料用化学的酸-水解工序生产半胱氨酸。但是，从头发提取的半胱氨酸的生成收率为7～8％，非常低，并且由于提取过程中使用的盐酸和硫酸，产生过量的环境污染废弃物。此外，由于将头发用作原材料，会使消费者产生厌恶感。由于这种问题，对环保的半胱氨酸生产工艺的开发要求提高，由此开发出了利用微生物来生产半胱氨酸的方法。

作为利用微生物来生产半胱氨酸的方法，已知有1)首先，对D,L-ATC利用微生物以生物学转换的方法。但是，该方法由于前体D,L-ATC的溶解度低而在产业化上存在困难。2)另一方法已知有以利用大肠杆菌的直接发酵法生产半胱氨酸的方法。该方法在微生物内过量堆积半胱氨酸的情况下会显示细胞内毒性，因此利用微生物来生产高浓度的半胱氨酸时存在限制。

仔细研究微生物及植物的半胱氨酸生物合成路径之一，O-乙酰丝氨酸(O-acetyl-serine，OAS)作为半胱氨酸的碳骨架的中间前体起作用。OAS是作为载硫剂利用硫化氢(Hydrogen sulfide)通过O-乙酰丝氨酸巯解酶(O-acetyl-serine sulfhydrylase，OASS)被转换成半胱氨酸。从而可利用OASS从累积OAS的微生物和多种载硫剂生产半胱氨酸(美国授权专利US6,579,705)。

本发明发明人在寻找与此不同的新的半胱氨酸生产方法的过程中发现特定微生物中存在利用O-磷酸丝氨酸(O-phospho-serine，OPS)来合成半胱氨酸的酶(O-phosphoserine sulfhydrylase，OPSS)。OPS是丝氨酸(L-serine)的中间前体，因此与OAS相比代谢路径短，在利用OPS的情况下相比利用OAS的情况会对前体生产有利。尤其是，源自阴道毛滴虫(Trichomonas vaginalis)的OPSS与源自结核杆菌(Mycobacterium tuberculosis)的OPSS不同，不需要如mec+及cys0那样的传递硫的辅酶，与敏捷气热菌(Aeropyrum pernix)的OPSS不同，在37℃下显示最佳活性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明人为了开发以高收率生产半胱氨酸的方法努力研究的结果，从多种微生物中识别具有以OPS为底物合成半胱氨酸的具有活性的新OPSS，并且确认所述新OPSS与以往已知的阴道毛滴虫的OPSS相比半胱氨酸合成活性增加，从而完成了本发明。

(二)技术方案

本发明的目的在于提供一种半胱氨酸或其衍生物的生产方法，包括：在新O-磷酸丝氨酸巯解酶或表达其的微生物的存在下，使O-磷酸丝氨酸与硫化物反应，从而制备半胱氨酸或其衍生物的步骤。

(三)有益效果

根据本发明提供一种利用新O-磷酸丝氨酸巯解酶以O-磷酸丝氨酸为底物生产半胱氨酸的方法，从而具有可利用该方法用简便的方法以高收率容易地生产环保的半胱氨酸的优点。

附图说明

图1表示利用三种OPSS在10分钟、30分钟及60分钟测定半胱氨酸的转换率的结果。

图2表示为了确认Dal-OPSS的pH敏感性而测定不同pH下的半胱氨酸转换率的结果。

图3表示以OPS的发酵液和硫化物为底物利用三种OPSS在10分钟、30分钟及60分钟测定半胱氨酸的转换率的结果。

图4表示Dal-OPSS的不同温度下半胱氨酸转换率的测量结果。

最佳实施方式

作为一个实施方式，本发明提供一种半胱氨酸或其衍生物的生产方法，包括：在具有SEQ ID No：1或2所示的氨基酸序列的O-磷酸丝氨酸巯解酶或表达其的微生物存在的情况下，使O-磷酸丝氨酸与硫化物反应，从而制备半胱氨酸或其衍生物的步骤。