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技术

本发明专利技术涉及一种利用新O-磷酸丝氨酸巯解酶来生产半胱氨酸或其衍生物的方法。根据本发明专利技术提供一种利用新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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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
本专利技术涉及一种利用新O-磷酸丝氨酸巯解酶(ο-phosphoserine sulfhydrylase)生产半胱氨酸或其衍生物的方法。
技术介绍
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I)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(0-acety 1-serine, 0AS)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-serinesulfhydrylase, 0ASS)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)。本专利技术专利技术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(ο-phospho-serine, OPS)来合成半胱氨酸的酶(0-phosphoserine sulfhydrylase, 0PSS)。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(Mycobacteriumtuberculosis)的OPSS不同，不需要如mec+及cysO那样的传递硫的辅酶,与敏捷气热菌(Aeropyrum pernix)的OPSS不同，在37°C下显示最佳活性。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术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0PSS，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，从而完成了本专利技术。 (二)技术方案本专利技术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)有益效果根据本专利技术提供一种利用新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O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，本专利技术提供一种半胱氨酸或其衍生物的生产方法，包括:在具有SEQ IDNo: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。本专利技术中术语“O-憐酸丝氨酸疏解酶(0-phosphoserine sulfhydrylase,以下简称0PSS) ”是指具有对O-磷酸丝氨酸(ο-phosphoserine,以下简称OPS)提供硫醇基(th1lgroup, SH基)来使OPS转换成半胱氨酸的活性的酶。在本专利技术中所述OPSS可以是SEQ ID No:1或2所示的氨基酸序列，其是由本专利技术专利技术人新识别的0PSS。所述SEQ ID No:1或2所示的氨基酸序列具有OPSS的活性，并且只要维持其活性，则可进行一定程度的变形。本领域的技术人员容易理解，通过这种人为的变形而维持70%以上，优选为80%以上，更优选为90%以上，最优选为95%以上的同源性的氨基酸序列只要保留本专利技术所要的活性则与本专利技术的所述氨基酸序列等同。本专利技术的具体的一个实施例中，通过对利用具有SEQ ID No:1的氨基酸序列的Dac-OPSS及具有SEQ ID No:2的氨基酸序列的Dal-OPSS将纯化的OPS及OPS发酵液为底物的半胱氨酸合成活性进行评价的结果，确认了与对照组Tva-OPSS相比显示出高的半胱氨酸转换率，从而确认了具有所述SEQ ID No:1或2的氨基酸序列的OPSS能够以高收率生产半胱氨酸(图1、图3、表3及表4)。本专利技术中术语“同源性”是指两个多肽部分(polypeptide moiety)之间的序列相似性的百分比。可通过已知的技术决定从一个部分到另一个部分的序列相似性。例如，可对序列信息进行排列并利用可容易获得的计算机程序来直接排列两个多肽分子间的序列信息并决定同源性。此外，可通过在同源区域间构成稳定的双链的条件下对多核苷酸进行杂交后，用单链特异性核酸酶使其分解，并且确定被分解的片段大小来决定同源性。本专利技术中术语“序列相似性”是指可共有或不共有共同进化起源的蛋白质的碱基序列或氨基酸序列之间的同一性或相似性程度。在一个具体例中，两个氨基酸序列的对于氨基酸序列的规定长度的多肽匹配至少为21% (优选为至少约50%，最优选为约75%、90%、95%、96%、97%或99%)时，“实质上同源”或“实质上相似”。实质上同源的序列可使用在数据银行中使用的标准软件，或例如可通过为特定的系统定义的严格条件下使用过的杂交实验比较序列来进行确认。被定义的适当的杂交条件是对应的技术范围内(例，参照 Sambrook 等人 1989 年的 infra)。本专利技术中术语“半胱氨酸转换”是指通过OPSS的催化作用由底物OPS转换成产物半胱氨酸的反应，即将OPS转换成半胱氨酸来得到半胱氨酸的反应。此外，术语“半胱氨酸转换率”意味着OPS转换成半胱氨酸的比例。在最佳反应条件下I摩尔OPS转换成I摩尔半胱氨酸时，例如由100摩尔OPS经过转换反应得到100摩尔半胱氨酸时，半胱氨酸转换率是100%。本专利技术的OPSS经过将OPS转换成半胱氨酸的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半胱氨酸或其衍生物的生产方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.15 KR 10-2011-01356651.一种半胱氨酸或其衍生物的生产方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述O-磷酸丝氨酸巯解酶由具有选自SEQID No:9至SEQ ID No:12组成的组中的碱基序列的多核苷酸编码。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述O...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋秉哲，张真淑，赵宰贤，金蕙园，
申请(专利权)人：CJ第一制糖株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR