ペニシリン及びセフアロスポリン化合物の生合成過程と両化合物の核を基本とする生化学的変型に関する考察

Kobe Shoin Women’s University Repository

Title

ペニシリン及びセフアロスポリン化合物の生合成過程と両化合物

の核を基本とする生化学的変型に関する考察

Review on the Biosynthesis process of Penicillin and

Cephalosporin and on the Production of their derivatives.

Author(s)

市野 一磨（Kazuma Ichino）

Citation

生活科学論叢（Review of Living Science）

，

No.8：1-26

Issue Date

1975

Resource Type

Bulletin Paper / 紀要論文

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Right

ペ ニ シ リン及 び セ ブ ア ロ ス ポ リ ン化 合

物 の 生 合 成 過 程 と両 化 合 物 の核 を基 本

とす る生 化 学 的 変 型 に 関 す る考 察

市 野 一 磨 1序 論 皿DeacetylcephalosporinCとDeacetoxycephalosporinCの 生 成 皿LysinA皿xotrophs Nペ ニ シ リン 及 び セ ブ ア ロ ス ポ リ ン化 合 物 の 生 成 能 向 上 に 関 す る考 察 V6APA,7ACA,7ADCAを 中 心 と す る 生 化 学 的 変 型 (1)6APAを 中 心 と して (2)7ACA及 び7ADCAを 中 心 と し て 1序 論 11)

前 報 で ペ ニ シ リン とセ ブ ア ロ ス ポ リンの生 合成 過 程 に於 け る共 通 の 中間 体 と反応 に関 す

る考 察 を行 っ た が,本 報 は それ を補 うと共 に両 化 合物 の もつ 核 環 を 中心 と して 生 化 学 的 に

行 われ る変 型 に つ いて 述 べ る もの で あ る。

両 化 合 物 の抗 菌 性 は夫 々 β一 ラ ク タ ム チ ア ゾ リジ ン及 び β一 ラ ク タ ム ジ ヒ ドロチ ア ジ ン

環 に存 在 す る こ とは略 々疑 いの な い 処 で,殊

に共 通 の β一 ラ ク タ ム環 は特 に重 要 な 役 割 を

果 た し て い る と推 察 され る。 そ の 理 由 は 本 報 で 紹 介 す るBeechamgroupが

開 発 し た

Clavulanicacidと

藤 沢薬 品社 の発 見 に係 るNocardinAは

共 に β 一 ラ ク タ ム環 を有 す る

簡単 な構 造 の抗 生 物 質 で あ るか らで あ る。

従 来 ペ ニ シ リン とセ ブ ア ロス ポ リンの 核 の 側 鎖 変 型 は化学 的 に実施 され て きたが,最 近

これ を生 化 学 的 に酵 素 反 応 が利 用 され るよ うな傾 向 に な っ た。若 干 生 成 率 の 低 い欠 点 もあ

ろ うが 副 反応 を伴 わな い ことが 有利 とされ てい る。斯 る研 究 が進 む につ れ て 本 邦 で も種 々 な

新 しい菌 が 発見 され る よ うに な っ た。

併 しそ の生 化 学 的変 型 も技 術 の世 界 で は通 例 で あ るよ うに,学 術研 究 よ り も特 許 とい う

形 式 の発 表 が先 行 す る。 遺 憾 な こ とで は あ る が や む を得 な い もので,何 れ学 術 的 基 礎 研 究

が これ を追 うよ うに して 次 第 に その 生 化学 過 程 を 解 明 して くれ る もの と期 待 し て い る。

本 来 酵 素 反 応 は酵 素 と化 合 物 の結 合 を確 認 す る こ とが 基 本 で あ るが,反 応 は 極 めて 早 い

1一

速 度 で 進 行 す る の で こ れ を 掴 む こ と は 至 難 な こ と で あ る 。 本 文 に 述 べ る 生 合 成 過 程 と 中 間 体 も 化 合 物 の 単 離 か ら 推 測 し た 想 定 の 域 を 出 な い も の で あ る 。 ※(猶 本 文 中,告 は 特 許 公 告, 開 は 公 開 特 許 公 報 の 略 で あ る) 皿DeacetylcephalosporinC及 びDeacetoxycephalosporinCの 生 成 CephalosporinCをU.S.P.3.124.576.特 許 に 記 載 す る 方 法 で 加 水 分 解 す れ ばDe・ acet・xyCephal・sporinCを 得 る が,こ の 化 合 物 は 各 種 セ ブ ア ロ ス ポ リ ン 化 合 物 生 産 に 有 用 な 中 間 体 で あ る 。 学 名 は3一 メ チ ル ー7-(5'一 ア ミ ノ ー5'一 カ ル ボ キ シ バ レ ル ア ミ ド)-3セ フ エ ム ー4一 カ ル ボ ン 酸 で あ る 。U.S.P.3188311に 記 載 す る 方 法 で 塩 化 ニ ト ロ シ ル と 反 応 さ せ る と ア ミ ノ ア ジ ボ イ ル 側 鎖 が 除 去 さ れ,7一 ア ミ ノ デ ア セ ト キ シ セ ブ ア ロ ス ポ リ ン 酸(7-ADCA)を 生 成 す る か ら こ れ を 希 望 す る ア シ ル 基 で ア シ ル 化 す れ ば 種 々 な セ ブ ア ロ ス ポ リ ン 化 合 物 が 得 ら れ る 。 EliL,illy社 は 液 体 培 養 でStreptomycesclaruligerusNRRL3585を 用 い て こ の セ ブ ア ロ ス ポ リ ン 醗 酵 を 行 っ て い る 。(J.P.告49-45594) 同 じ く(J.P.開49-47595)で はCephalosporium,Emericellopsis,Scopulariops, Paecil・myces,Diheter・sp・raに 属 しPenicillinNの 生 産 能 を 有 す る 微 生 物 を 液 体 培 養 し てDeacetoxycephalosporinC醗 酵 を 行 う 法 を 発 表 し て い る 。Cephalosporiumを 含 む 数 種 の カ ビ 類 がDeacet・xycephalosporinC醗 酵 を 行 う こ と は 以 前 にC.E.Higgins&R. L.Hamill;Netherlands.P.73-05881に も 発 表 さ れ て い る 。  

Pisano等 はPaecilomycespersicinusP-10を 用 い てCephalosporin醗 酵 を 研 究 し て PenicillinNとCephalosporinCの 他

にDeacetylcephalosporinC,Deacetoxycephalosp-orinC及 びCephalosporinPを 生 成 す る こ と を 確 認 し て い る 。 ゆ

EliLilly社 のHuber等 はCephalosporin醸 酵 でDeacetylcephalosporinCの 起 源 に つ い て 研 究 し,そ の 生 成 の 機 構 に つ い て 次 の4つ の 場 合 を 想 定 し た 。 即 ち, (1)CephaiosporinCと は 全 く異 っ た 課 過 を 経 て 生 成 す る 。 (2)CephaIosporinCの 酵 素 加 水 分 解 に よ っ て 生 成 す る 。 (3)Cepha且osporinCの 非 酵 素 的 加 水 分 解 に よ って 生 成 す る。 (4)進 行 す る 可 能 性 の あ る い くつ か の 或 は 総 て の コ ン ビ ネ ー シ ョ ン の 反 応 で 生 成 す る 。 彼 等 は エ ス テ ラ ー ゼ 活 性 をCephalosporiumacremoniumの 細 胞 を含 ま な い 抽 出 液 に 発 見 し た け れ ど も,こ れ らの 抽 出 物 でCephalosporinCの エ ス テ ル 分 解 に 失 敗 し てdeace-tylcephal・sporinCはCephal・sp・rinCの 非 酵 素 的 加 水 分 解 に よ っ て 生 成 す る と し た 。 -2一

(41

一 方

,武 田 薬 工 の 藤 沢 氏 等 はCephalosporinCを 多 量 に 生 産 す る 菌 株 を N-methyl-N'‐nitro-N‐nitrosoguanineで 処 理 し て 変 異 株 を つ く っ た が,こ れ ら の 変

異 株 はCephalosporinC以 外 のCephalosporin化 合 物 を 蓄 積 し,こ れ

はDeacetylce-phalosporinCで あ る こ と を 確 認 し,又 こ れ が 醗 酵 の 初 期 か ら 形 成 さ れ 微 量

のCephalosp-(3)

orinCを も 生 成 し な い こ と が 判 か っ た 。 そ し て 従 来 のHuber等 の 説,即

ちDeacetylce-pha】osporinCの 形 成 はCephaiosporinCの 非 酵 素 的 な 加 水 分 解 で つ く ら れ る と い う 考

え 方 に 対 し て 藤 沢 氏 等 はCephalosporinCの 酵 素 分 解 に よ っ て 生 成 す る こ と を 立 証 し た 。 即 ちCephalosporiumがCepha】osporinC,Acetylhydro【aseの 他 にDeacetylcephalosp-(⊃rinCを 蓄 積 す る こ と は 細 胞 内 酵 素 のAcetylhydrolaseに よ るCephalosporinCの 加 水

分 解 に よ っ て 生 成 す る も の で あ る こ と を 証 明 し た 。 そ し て 細 胞 を 含 ま な い 抽 出 液 を 利 用 し て,こ れ にDeacetylcephalosporinCとAcetylCoAを 加 え てCephalosporinCの 生 成 を 確 認 し た 。 こ の こ と はAcetylCoA即 ちDeacetylcephalosporinC,Acetyltransferaseの 存 在 に 基 づ く も の で,若 し 菌 がAcetyltransferaseを 欠 け ばDeacetylcephalosporjnCを 蓄 積 す る の で あ る 。 斯 る 研 究 か ら 藤 沢 氏 等 はCephalosporinCの 生 合 成 はAcetyltransferaseの 触 媒 反 応 に よ っ て 生 成 し,Deacetylcephal・sporinCはCephalosporinC生 合 成 の 中 間 体 で あ り, L一 α 一aminoadipylmoietyの ラ ミセ 化 は 従 来 考 え ら れ0・ たCephalosporinCの 生 合 成 課 程 と は 異 っ たDeacetylcephalosporinC生 合 成 の 以 前 に 起 こ る と 結 論 し て い る 。 し 

Lilly研 究 所 のHiggens等 はCephal・sp・rin化 合 物 と 同 時 に 生 成 す るPenicillinNの

研 究 か ら 新 化 合 物 の 生 成 を 期 待 し て 研 究 し た 結 果DeacetoxycephalosporinCを 生 成 す る 次 の 多 数 の 菌 を 得 た 。

Cephalosporium,Emericellopsis,Scopulariopsis,Paecilomyces,Diheterospora, Streptomyces _,

そ し て こ れ ら の 菌 は 又,DeacetylcephalosporinC,CephalosporinCを 生 成 す る 。De・

acetoxycephalosporinCを 化 学 的 にDeacetyl化 し てAminoadigoyl側 鎖 を 取 除 き,7-aminodeacetoxycepha且osporicacid(7ADCA)を 生 成 せ し め 更 に こ れ をre-acety1化 す

る と 例 え ばPhenylglycyl誘 導 体 でCephaIexinを 得 る よ う に 有 用 に 利 用 さ れ 得 る 。

csr

EliLillyグ ル ー プ のgueener等 はCephalosporiumacremonium変 異 株 に よ

るCe-pha且osporinCや β 一 ラ ク タ ム を 含 む 抗 生 物 質 の 生 成 能 に つ い て 研 究 し てDeacetoxyce・ phalosporinCの 生 成 を 確 認 し た 。 そ し てCephalosporinCを 合 成 す る 能 力 を 失 っ た 約

30種 の 菌 の 中 でPenicillinN,DeacetoxycephalosporinC及 びDeacetylcephalosporinC

の 蓄 積 量 か ら こ れ ら を い く つ か の グ ル ー プ に 分 類 し た 。

Cephalosporinを 生 成 す る 総 て の 変 異 株 は 又PenicillinNを 生 成 す る 。Cephalosporin Cを 生 成 し な い 全 変 異 株 は 全 β 一 ラ ク タ ム 抗 生 物 質(PenicillinN+Deacetoxyce-phalosporinC十DeacetylcephalosporinC十CephalosporinC>をCephalosporinCを つ く る 親 株 よ り 少 な い 量 し か 生 成 し な か っ た 。 そ し て 優 れ たCephalosporinCを 生 成 す る 能 力 を も つ 菌 に 紫 外 線(268nm)を 照 射 し てCephalosporinCを 生 成 し な い 菌 を つ く り 出 し た が,こ れ ら の 菌 の 中 でDeacetylcephalosp・rinCを(0.4mg!ml),Deacetoxyce-phalosporinc(1.5mg/ml)及 びPenicillinN(2.7mg!m1)を 蓄 積 す るMH63な る 菌 株 を 得 た 。 他 方MH63の 親 株 は 高 いCephal・sp・rinCの 生 産 能 を 示 す と 同 時 にDeace-ty且cephalosporinC(2,2mg!m1))及 びPenicillinN(1.omg!ml)を 生 成 し た がDe-acetoxycephalosporinCは 僅 か に0.lmg!mlし か 生 成 し な か っ た 。 MH63に よ り 生 産 さ れ たDeacety】cephalosporinCはCephalosporinCの 加 水 分 解 に よ っ て 間 接 的 に つ く ら れ た も の で は な い 。 そ の 理 由 はMH63はCepha】osp・rinCを 全 く つ く ら な い か ら で あ る 。 又,同 時 にCepl7alosp・rinC-acetylesterase活 性 を 検 出 す る こ と が 出 来 な か っ た 事 よ り も 明 ら か で あ る 。 概 論 的 に 細 胞 外 生 成 の β 一 ラ ク タ ム 抗 生 物 質 はPenicillinN,Deacetoxycephalosporin C,Deacetylce,phal・sporinC及 びCephal・sp・rinCの 生 合 成 課 程 に お け る と 全 く 同 じ パ タ ー ン で 結 果 と し て 蓄 積 す る の で あ る 。 し か し 多 く の 変 異 株 の 中 に も そ の 生 合 成 課 程 で 唯 一 の 酵 素 に 影 響 さ れ る も の は 何 も 見 つ か ら な か っ た 事 実 で あ る 。MH63はPenici】1inNとDeacetoxycephalosporinCを 親 株 よ り 多 く 蓄 積 し た がDeacetylcepfZalosporiCと 全 ラ ク タ ム 抗 生 物 質 の 実 質 生 産 が 減 少 し た 事 実 で あ る 。 Deacetylcephal・sp・rinCをCepha1・sporinCに 変 換 す るAcetyltransferaseの 存 在 に くむ つ い て は 前 述 の 如 く 藤 沢 氏 等 が 発 表 し て い る 。 若 しAcetyltransferaseが そ の 作 用 す る 基 質 に 対 す る 親 和 力 が 充 分 で な い 場 合 に は 変 異 株MH63のDeacetoxycephalosporinCと Deacetylcephal・sp・rinCと の 僅 か な ブ ロ ッ ク,即 ち 前 者 が 増 加 し 後 者 が 減 少 す る の で あ る 。 仮 説 的 に い え ばHydroxylaseがDeacet・xycephalosporjnCをDeacetylcephalosporin Cに 変 化 す る の で あ る 。 も しAcetyltransferaseが 遺 伝 子 の 同 じ オ ペ ロ ン の 上 に 近 接 し て 存 在 す る もの と す れ ば Acety】trarisferaseの 遺 伝 子 の 逆 の 変 異 がDeacetoxycephalosporinCを 増 加 さ せ,又De-acetylcephalosporinCの 減 少 を 理 解 す る こ と が 出 来 る 。

TCH .t]H・ ・ CHO'CH.o㎝, α)o一 α 耳)"ooo'

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(PenicillinN}↓

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↓

CephalosporinC) R-N㌔. COO-(CephalosporinC) PenicillinNとCephaloaporinCの 生 合 成 過 程 の 仮 想 図(S _{.W.Queener他)} 上 の 図 に 於 い てDehydrovalineの 中 間 体 は 自 然 にPenicillinNを 生 成 す べ く 閉 環 す る こ と は 容 易 に 想 像 出 来 る と し て い る 。 そ し て 条 件 さ え よ け れ ば 酵 素 な し に こ の 種 の 化 合 物 は 明 ら か にPenicillinを 形 成 出 来 る と し て い る 。

Streptomyces属 か ら 数 種 の 新 し いCephalosporin抗 生 物 質 がEliLilly社 の グ ル ー プ

(7}(slノ に よ っ て 発 見 され て い る 。2種 のStreptomyces属 の つ く る3つ の 新 し い β 一 ラ ク タ ム抗 生 物 質(前 述)に 加 え て 両 種 か らDeacet・xyccephalosporinCと 確 認 さ れ た 代 謝 生 産 物 を 分 離 して い る。 更 に,Lillyグ ル ー プ の 蒐 集 し た22種 の 徽 類 も又Deacet・xycephalosporin l5}i9) Cを 生 成 す る こ と を 確 認 し て い る 。 同 グ ル ー プ のNagarajan等 は 従 来Deacetoxyce-phalosporinCはCephalosporinCの 合 成 に お け る 中 間 体 で あ り,且 つ 後 者 は 一5一

Hydrogenolysisに よ っ て 前 者 に 変 換 し た もの と考 え ら れ て き た が,こ の 変 換 を 実 験 的 に 立 証 し た 。Streptomycesの 培 養 に お け る そ の 代 謝 生 産 物 と し て のDeacetoxycephalosp-orinCの 生 成 は β 一 ラ ク タ ム抗 生 物 質 の 生 合 成 研 究 に 新 し い 途 を 拓 く もの と 考 え られ る。

IDLysinAuxotrophs ヒヨゆ

EhLilly社 の グ ル ー プ で あ るLemke等 はCephalosporiumacremoniumの 変 異 株 を 研 究 し て,こ れ を い くつ か に 分 類 し た 。 即 ちCephalosporinCを 多 く生 成 す る もの,何 れ の 抗 生 物 質 を も生 成 し な い もの, PenicillinNの み を 生 成 す る もの,PenicillinNと6APA(6-aminopenicillanicacid) を 生 成 す る もの で あ る 。 大 別 す れ ば1つ の ゲ ル ー プ は 抗 生 物 質 を生 成 す る もの,他 の グ ル ー プ は β 一 ラ ク タ ム抗 生 物 質 を 生 成 し な い も の で あ る01つ の 変 異 株 は リ ジ ン に 対 し てAuxotrophicで 培 地 に a-amin・adipicacid或 はPipec・licacidを 加 え た 場 合 の み 抗 生 物 質 を生 成 す る 。 他 の 変 異 株 はPrototrophic(WildType)で 抗 生 物 質 を つ く ら な い 。 そ し て こ れ ら抗 生 物 質 を 生 成 し な い もの に つ い て β 一 ラ ク タ ム 抗 生 物 質 生 合 成 の 中 間 体 を な す ペ プ チ ドの 形 成 如 何 に つ い て 研 究 し た 。 そ の 結 果 は β 一 ラ ク タ ム 抗 生 物 質 の 生 成 機 構 の 解 明 に 役 立 っ て い る 。 従 来 想 定 さ れ た 説,即 ちa--aminoadipicacid,cysteine及 びvaliseよ り 合 成 さ れ,最 後 に 環 を 形 成 す る δ一(α 一aminoadipyl)cysteinylvalineが β 一 ラ ク タ ム 抗 生 物 質 の 中 間 体 で あ る と す る もの で あ る が,こ の 説 が β 一 ラ ク タ ム を つ く らな い 変 異 株 の 研 究 に よ っ て 支 持 さ れ る 実 験 を 行 っ て い る。 あ る 変 異 株 は α一aminoadipicacidとvalineの 結 合 能 力 を 欠 く た め に 斯 る ペ プ チ ドを つ く る こ と は 出 来 な か っ た が,他 の 変 異 株 は こ れ を つ く っ た 。 こ の こ と は こ れ ら の ペ プ チ ドは 抗 生 物 質 合 成 の た め のGeneticB且ock前 に 多 分 生 成 さ れ て い た の で あ る。 更 に リ ジ ン要 求 株 は 抗 生 物 質 及 び ペ プ チ ドの 条 件 付 きで 合 成 を 示 し た 。 不 活 性 変 異 株 に よ る ペ プ チ ドの 生 化 学 合 成 は β 一 ラ ク タ ム 抗 生 物 質 の 特 殊 な 中 間 体 説 を 支 持 す る 。 ペ プ チ ド部 分 は 異 っ て お り,い くつ か のCysteineを 含 む ペ プ チ ドー 多 分 あ る 種 の ト リペ プ チ ドに 関 連 す る もの 一 を 含 ん で い る。 β一hydroxy】-vaiineを 含 む も の と 同 様 に,更 にTripeptideよ り大 き な ペ プ チ ド もCephalosporiumか ら発 見 さ れ て い る し,同 様 に 又 δ一(L一 α一aminoadipyl)-L-cysteineとDL-〔`℃ 〕valineか ら の ペ プ チ ドがCephalosporiumか ら 見 出 さ れ て い る。  む

O'sullivan等 はPenicilliumchrysogenumの リ ジ ンAuxotrophsに よ る ペ ニ シ リ ン の

生 成 に つ い て 研 究 し た 。 即 ち α 一aminoadipateが 形 成 さ れ た 後 ブ ロ ッ ク さ れ た リ ジ ン 合

成 課 程 に お け る リ ジ ンAuxotrophsに 低 濃 度 で リ ジ ン を フ ィ ー ドす る こ と に よ っ て ペ ニ

シ リン生 成 の増 加 を 図 る研 究 で あ る。

  カ か つ てHunter等 は リジ ン はPen.chrysogenumに よ って 速 か に 取 組 ま れ 、 そ の 取 り 込 み は 構 成 に 使 わ れ,同 時 に 起 こ る タ ン パ ク 合 成 に は 無 関 係 で あ る こ と を 発 見 し て い る。 リ ジ ン は 容 易 に 取 込 ま れ る の で 必 ず 直 ち に 利 用 さ れ る に 違 い な い が,こ の2つ の 仮 定 は 考

 

え ら れ て も,そ の 分 解 課 程 は 未 だ 判 然 と し な い 。HunterとSege1等 は 一 時 的 にPen. chrysogenumに お け る リ ジ ン の 最 初 の 分 解 物 は α 一keto-F‐aminocaproateで あ る こ と を 確 認 し,斯 し て こ れ を 経 由 し てPipecolicacidに 進 み,更 に α 一aminoadipicsemi-aldehyde,α 一aminoadipicacid及 びa‐ketoadipicacidを 経 てGlutarecacidに 変 化

す る も の と し た 。Demainは リ ジ ン と ペ ニ シ リ ン の 分 岐 点 は α一aminoadipicacidよ り も む し ろAdenylα 一aminoadipicacidで あ る と し た(PersonalCommunicationに よ

エ コ る)が こ れ に 対 し て 研 究 の 結 果O'sullivanとPirtは 次 の 如 き 生 合 成 課 程 を 提 出 し て い る 。 OxaloaceticacidCitricacid

∀

a-K飢 ㎎1闇尋巳酒 じacid (Homocitratesynthase) Homocitricacid

睾

α 一Kく,t【}i↓dlpi{・acid

↓

α 一A皿i脚d瞬a・id

(m・mim・dipi・acid・ed・ct・ ・e)(A・ti・ ・ted)

a‐Adeny]一 α 一aminoadipicacid-一 一 一 一 一 一一うAminoadipicacid-L-cysteine

(同 上reduction}l! δ一Adenyl‐a-aminoadepicsemialdehydeδ 一(α 一aminoadipoyl)_cysteitryl‐valine

l↓

a‐AminoadipicsemialdehydeIsopenicillinN l(Sa・har・pl…ed…ase)l SacchrapinePenicillinG (Saccharopinedehychogenase) Lysine Pen,Chryeogenumの べ ニ シ リ ン 合 成 と リ ジ ン 合 成 課 程    MasurekarとDemainは,Pen,chrysogenumの リ ジ ン 調 節 変 異 株 を 使 っ て の ペ ニ シ リ ン 生 成 に つ い て 研 究 し,リ ジ ン と ペ ニ シ リ ン生 成 の 機 構 を 明 らか に し よ う と し た ・ Pen.chrys・genumの 培 養 にL-Lysineを 加 え る こ と に よ っ て ペ ニ シ リ ン 生 成 が 低 下 一一7一

す る と い う説 に 対 し て,芳 香 族 ア ミノ酸 を加 え る こ と に よ っ てCandic・idinの 生 成 も低 卜 {ll} す る と い う研 究 は こ れ を 裏 付 け て い る よ う で 興 味 が あ る 。 Masurekar等 は 色 々 な 変 異 株 を つ く っ た 。 即 ち0.8%ethylmethanesulfonateでPen. chrysogenumの 分 生 胞 子 を12hrs,処 理 して つ く っ た 変 異 株 を 用 い,又 リ ジ ン 以 外 に も S-(2-aminoethyl)‐L‐cysteine,8‐hydroxylysine,及 び4.5-dehydroxylysineを 用 い て 研 究 し た 。 そ の 結 果MasurekarとRemainは リ ジ ン は 課 程 の 第 一一段 階(Homocitrate synthase)の フ ィ ー ドバ ッ ク 阻 止 を 起 こ し,分 岐 点 以 後 の 酵 素 を 抑 制 す る も の と 考 え た 。 H・mocitratesynthaseの フ ィ ー ドバ ッ ク 阻 止 が 必 ず や ぺ ニ シ リン の 生 合 成 を 阻 止 す る もの と考 え た 。 逆 に 分 岐 点 以 後 の 抑 制 は,唯 成 長 期 に リジ ン が 存 在 す る 時 は α 一amin・adipicacidの プ ー ル を 増 加 し 生 成 を 刺 戟 す る もの と考 え た 。 彼 等 は リジ ン に よ る生 体 内 のHam・citrate 阻 止 を実 証 し た が,後 の 抑 制 調 節 に つ い て は 明 ら か に す る こ と は 出 来 な か っ た 。 も し変 異 株 が 分 岐 点 以 後 に お い て 抑 制 を 取 り除 い て い た とす れ ば,リ ジ ン の 過 剰 生 成 と ペ ニ シ リ ン 生 成 の 減 少 が 起 こ る だ ろ う と 推 察 し て い る。 そ の 機 構 は と も あ れ リ ジ ン とペ ニ シ リ ン の 生 成 の 間 に は 極 め て 密 接 な 細 胞 内 関 係 が 存 在 す る こ と は 明 ら か で あ る 。 下 図 は 同 氏 等 に よ る リ ジ ン と ペ ニ シ リン の 分 岐 点 図 で あ る。 a‐KetoglutaratoAcetyl‐CoA

l(lnhibition)Homocytrato

R

-一

一

Cis‐H°m°ac°nitate Homoisocitrate

、

↓

a‐Ketoadipate y α 一Amln副i叫 亡(α 一AA) {(R・pressi・ ・)L一 α.触.レC,,. t L‐a‐AA‐L-Cys‐D‐Val, α 一AA一 δ一semialdehydeL一 α 一AAA-6-APA

(lsopenicilGnN) Sacchar°pinePenicillinG j4 iF! Lysine Pen・chrysogenumに お け る リ ジ ン と ペ ニ シ リ ン の 分 岐 点 図 一・8一

リ ジ ン を 添 加 す る こ と で ペ ニ シ リ ン の 生 成 を 低 下 す る 理 由 は,自 身 の 生 合 成 に 対 す る フ ィ ー ドバ ッ ク コ ン ト ロ ー ル に影 響 を及 ぼ す た め で あ る と解 釈 され る 。 そ の 故 に ペ ニ シ リ ン 生 成 の た め に利 用 され るa-amin・adipicacid(リ ジ ン生 合 成 の 中 間 体)の 供 給 を 制 限 す る 結 果 とな る。

Aminoadipicacidの 添 加 は ペ ニ シ リ ン 生 成 に 及 ぼ す 負 の 効 果 を 逆 に す る 。 更 に α一aminoadipicacid以 後 ブ ロ ッ ク さ れ たPen.chrysogenumの リ ジ ンAuxntrophの ア ミ ノ酸 プ ー ル に お け る α一aminoadipicacidの 濃 度 は プ ー ル か ら リ ジ ン が 枯 渇 す る ま で il5}

低 い事 実 が あ る。

 ユロ Masurekar等 はPen.chrysogenumで 実 験 し,20mMリ ジ ン の 存 在 で は 細 胞 外 リ ジ ン が 殆 ど枯 渇 す る ま で は ペ ニ シ リ ン は 生 成 し な い こ と を 確 め,更 に 抑 制 が リ ジ ン の 影 響 に 役 割 を 果 た す か 否 か 次 の 如 く実 験 し た 。 リジ ン の 存 在 す る か 又 は し な い 培 地 で 生 長 し た 菌 体 を 用 い,リ ジ ン を 含 ま な い 培 地 で ラ ベ ル し た バ リ ン が 結 合 し て ペ ニ シ リ ン を 形 成 し て い く か 否 か を 観 察 し た 。 リ ジ ン を含 ま な い 合 成 培 地 で 生 長 し た 菌 系 を 水 洗 し,乳 糖 と フ ェ ニ ル 酢 酸 を 含 む 培 地 に リ ジ ン を 加 え る か 又 は 加 え な い で 培 養 し た。 何 れ の 培 地 に も ラ ベ ル し たL-一 バ リ ン を 加 え て 菌 体 中 に 生 成 し た ペ ニ シ リ ン の 量 を 測 定 し て 判 断 の 基 礎 と し た 。 そ の 結 果 リ ジ ン 培 地 に 成 長 し た 菌 系 は ペ ニ シ リン 生 合 成 に 含 ま れ る 酵 素 を 抑 制 し な い 。 む し ろ リ ジ ン 培 地 に 生 長 し た 菌 系 で は ペ ニ シ リ ン合 成 を 大 き く刺 戟 す る よ うに 思 わ れ る。 即 ち ペ ニ シ リ ン 生 合 成 に 対 す る リ ジ ン の 影 響 は ペ ニ シ リ ン に 導 く酵 素 の 阻 止 を 通 じて 調 節 さ れ る こ と,リ ジ ン は ペ ニ シ リ ン生 合 成 に 含 ま れ る酵 素 を 抑 制 しな い こ と も明 らか とな っ た 。 そ れ はa‐aminoadipicacidをi)ジ ン に 変 化 す る 酵 素 の 一 つ 又 は い くつ か の もの が リ ジ ン に よ っ て 抑 制 さ れ る こ と に 基 因 す る と 考 え ら れ る 。 従 っ て よ り 多 く の α一aminoadipicacidが ペ ニ シ リ ン合 成 に 利 用 され る の で あ ろ う と い っ て い る。 Penicilliumchrys・genumの リ ジ ンAux・tr・phの 作 り方 に つ い て の 研 究 を 見 る に 中 性 で N-methyl‐N'-nitro-N-nitrosoguanidlne(NTG)で 処 理 す る 方 法 が あ る が,こ れ は ノ」三成 率 が 低 く ア ル カ リNTG法 _{,即 ちNTGをTris(hydroxymethyl)aminomethane}  れ (Tris)maleateパ フ ァ ー でPH=9.0に 保 つ 方 法 が 更 に 生 成 率 が 高 い よ う で あ る 。 its Masurekar等 はEthylmethanesulfanate(EMS)を 使 っ て 高 率 で 収 得 し て い る 。 そ の 方 法 は 分 生 胞 子 をEMSで 処 理 し,次 い でCzapekagarで 発 芽 さ せ て 培 養 し,そ の 分 生 胞 子 をSodiumpentachlorophenateで 処 理 す る 方 法 で あ る が,こ の 方 法 でAuxotrophが 30∼40%生 成 し,且 つ そ のEnrichmentfactorが8∼10%に 達 す る 。 -g-一

1Vペ ニ シ リ ン 及 び セ ブ ア ロ ス ポ リ ン 化 合 物 の 生 成 能 向 上 に 関 す る 考 察 Cephalosp・riumacremoniumカ{Cephal・sp・rin醸 酵 で 最 高 の 生 成 能 を 示 す 時 は 細 長 い 119)

菌 系 が大 き くふ く らん だ 断 片,即

ち有 節 胞 子 をつ くる時 と一 致 す る とい う説 が あ り,更 に

メチ オニ ンが抗 生 物 質 の 生 成 と菌系 の 断片 化 を刺 戟 す る と い う報 告,即

ち こ れ と 同 時 に

⑳ 有 節 胞 子 を つ く る と い わ れ て 来 た 。 ⑳ NashとHuber等 は 深 部 培 養 に お け るCephalosporiumacremoniumの 形 態 学 的 相 違 と抗 生 物 質 生 成 と の 関 連 性 を 仔 細 に 検 討 し た 。 こ れ ら は 何 れ もEliLilly社 の グ ル ー プ に よ る も の で,形 態 学 的 の4つ の 要 素,即 ち菌 糸,有 節 胞 子,分 生 胞 子 及 び 出 芽 で あ る 。 遠 心 力 に よ る 密 度 傾 斜 に よ っ て 分 離 し細 胞 数 を 計 算 す る こ と に よ り,各 部 分 の 量 を 測 定 し菌 糸(散 乱 状 の 隔 壁 を も っ た 細 い 断 片),有 節 胞 子(厚 く,短 く,そ し て 高 度 に 形 成 さ れ た 隔 壁),分 生 胞 子 及 び 出 芽 を 観 察 し た 。 醗 酵 期 間 を 通 じ て こ れ ら の 形 態 学 的 分 布 と β 一 ラ ク タ ム 抗 生 物 質 の 濃 度 を 測 定 し,両 者 間 の 関 連1生を追 求 した 。 抗 生 物 質 が生 成 す る ま で は 菌 糸 の 生 長 は58∼65%は 菌 糸 か ら な り(26∼48hrs.),多 少 の 変 化 は あ る も の の 有 節 胞 子 と分 生 胞 子 が 増 加 し 始 め る 。 そ し て 最 高 の 抗 生 物 質 生 成 の 活 性 は 有 節 胞 子 を 最 も多 く 含 む 時 で あ っ た 。 Cepha】osporinC及 びPenicillinNを 変 異 株M8650-3はM8650-1の2倍 量 生 成 し た が,有 節 胞 子 を つ く っ た 量 も丁 度2倍 で あ っ た 。 多 数 実 験 の 結 果,常 に 有 節 胞 子 は 他 の 形 態 型 よ り も40%多 くの 抗 生 物 質 を 生 成 し た 。 有 節 胞 子 に 変 化 し て い く こ と が 抗 生 物 質 生 合 成 の 決 定 点 で あ り,換 言 す れ ば β 一 ラ ク タ ム抗 生 物 質 合 成 を刺 戟 す る よ う な 環 境 は 又 有 節 胞 子 の 形 成 を 刺 戟 す る に 相 違 な い と結 論 し て い る 。 し か も抗 生 物 質 を 生 成 し な い も の に は 斯 る 関 連 は 見 られ な か っ た 。 ペ ニ シ リ ン と セ フ ァ ロ ス ポ リ ン の 生 合 成 研 究 で 困 難 な 一 つ は 菌 体 の 透 過 担 体 の こ と で あ る 。 例 え ば 細 胞 外 液 か らCephal・sporiumacremoniumの 菌 体 に 〔1℃〕penicillinNが 入 る こ と を確 認 出 来 な い し,ま たDipeptide,δ 一(α 一aminoadipyl)-cysteineは 菌 糸 に よ っ て 取 込 ま れ ず に,夫 々 の ア ミノ 酸 に 加 水 分 解 さ れ る な ど の た め に で あ る(Abraham, Newtorn&etc.1967,1969),1971年 にLoderとAbrahamはCephalosporium acremoniumの 菌 糸 の 切 片 を 用 い て 恐 ら く生 合 成 課 程 の 中 間 体 で あ ろ う と思 わ れ るTri-peptide即 ち,δ 一(α 一aminoadipyl)-cysteinyl-valineを δ一(L一 α 一aminoadipyl)

-L-cysteineとDL-〔14C〕-valineか _{ら合 成 させ た 。 しか し この切 片 では ペ ニ シ リン や} セ ブ ア ロ ス ポ リ ン の 生 合 成 の 確 認 は 得 ら れ な か っ た 。 そ の た め に は 先 ず 菌 糸 の 細 胞 壁 を酵 素 的 に 取 除 か ね ば な ら な い 。 そ し て ペ ニ シ リ ン と セ プ ア ロ ス ポ リ ンCの 生 合 成 に 関 連 す る

原形 質 の性 質 を知 るこ とが 大 切 で あ る。

⑳ Fawcett等 はPen.chrysogenumとCephalosporiumacremoniumの 菌 体 に 分 解 酵 素 を 作 用 せ し め て,浸 透 圧 的 に 不 安 定 な 原 形 質 を と り 出 し た 。DNA含 量 か ら 原 形 質 の 収 率 は 夫 々12%,18%に 達 し た 。Cephalosp・riumで は 菌 体 をThiol化 合 物 で 前 処 理 す る こ と が 必 要 で あ る がPenicilliumで は そ の 必 要 が な い 。 電 子 顕 微 鏡 で 見 る と 得 ら れ た 原 形 質 は 菌 体 の 内 部 の 細 胞 器 官 を 総 て 含 ん で お り,原 形 質 膜 に よ っ て 結 び つ け ら れ て い る 。 呼 吸 を 測 定 す る と 原 形 質 の 代 謝 活 性 度,即 ち 細 胞 内 の ア ミ ノ 酸 プ ー ル 及 び 抗 生 物 質 生 成 の 保 持 能 力 は 対 称 に 用 い た 菌 体 と 同 じ で あ っ た 。PenicillinNやCephalosQorinCの 前 駆 物 質 で あ るL‐valiseとL-a‐aminoadipicacidは 取 り 込 ま れ,且 つCepha[osp-・riumacremoniumの 原 形 質 で 濃 縮 さ れ た 。 し か し そ の 速 度 は そ れ に 対 応 す る 菌 体 の 取 込 み 方 に 比 し て そ の 運 搬 が 遅 く な っ た 。

Dpnicillumchrysogenumの 原 形 質 はL‐valineを 取 込 ん だ が,L一 α 一aminoadipic acid或 い は そ の δ 一 エ ス テ ル の 取 込 み は 行 わ な か っ た 。 又 何 れ の 微 生 物 の 原 形 質 も 相 当 す るD一 ア ミ ノ 酸 の 運 搬 は 極 く 少 な い か 又 は 全 く 見 ら れ な か っ た 。 量(モ ル1100モ ル) Cephal°sp°riumP enicilliumchrysgenumacremonium ア ミ ノ 酸"・'引 原 形r原 形. 1!2131111213 ア ス パ ラ ギ ン 酸5756483く1 セ リ ン*1217212421111525 グ ル タ ミ ン 酸15ユ1291713173413 プ ロ リ ン733428331623 グ リ シ ン44444255 ア ラ ニ ン212616139121011 バ リ ン73464533 メ チ オ ニ ン2〈1〈13-・435 イ ソ ロ イ シ ン42232212 シ ス テ イ ン12--2-一 一 く1 リ ジ ン61133222 註(1)菌 体 の1,2,3の 番 号 は 新 鮮 な もの,死 滅 さ れ た もの 及 び 対 照 で あ る 。 ②*ア ス パ ラ ギ ン 及 び グ ル タ ミ ン の 分 解 産 物 で は な い 。 -11一

更 に 少 し述 べ れ ば 培 養 の 時 間 が 影 響 す る もの で あ っ て48hrs・ 後 の 菌 体 か ら最 も多 くの 原 形 質 が 得 ら れ72hrs.で は若 干 減 少 し24hrs.で は 全 く得 られ ない か 又 は極 め て 少 ない 量 で あ った 。 代 謝 活 性 度 を 示 す もの と し てPenicillinN,IsopenicillinN及 びCephalosporinCの 前 駆 物 質 で あ る ア ミ ノ酸 フ゜一 ル と そ の 運 搬 に つ い て 研 究 し た が,菌 を48hrs.培 養 し た 後 の 原 形 質 と菌 体 の ア ミ ノ酸 プ ー ル の 組 成 は 前 頁 の 如 く で あ る 。 i描 の 表 に 示 す 如 く両 微 生 物 と も グル タ ミ ン酸,セ リン が 主 成 分 でCephalosporiumで は プ ロ リ ン がPenicilliumで は ア ラ ニ ンの 含 量 が 高 い 。ヒス テ ィデ ィ ン と ア ル ギ ニ ン は 極 く微 量 し か 存 在 し な い 。 そ して 電 子 顕 微 鏡 下 に 呼 吸 能 力 を もつ ミ トコ ン ド リア が 分 離 し た 原 形 質 の 中 に 観 察 出 来 た 。 そ し て こ れ が ア ミノ 酸 プ ー ル を 細 胞 内 に 維 持 し,ア ミノ 酸 を 運 搬 し,β 一 ラ ク タ ム 抗 生 物 質 を 生 成 す る も の で,原 形 質 生 成 中 の エ ネ ル ギ ー 獲 得 を し て い た の で あ る。 CephalosporiumもPenicilliumも 共 に 原 形 質 生 成 の 最 高 の 時 期 が 菌 体 の 単 位 重 量 当 り の 抗 生 物 質 生 成 が 最 高 を 示 し た 点 で は 共 に 一 致 し て い る 事 実 を 確 認 し た 。 Cephalosporiumarremoniumの 変 異 株 でCephalosporinC+PenicillinNを 生 産 し な い もの が 多 く 見 つ か っ て,こ れ を2つ の グ ル ー プ に 分 離 し た 。 即 ち1つ の グ ル ー プ は α 一amin・dipicacid,シ ス テ イ ン 及 び バ リ ン を 含 む ペ プ チ ドを つ く る もの と 他 は ペ プ チ ド 物 質 を つ く ら な い もの の2種 で あ る。

そ し てPeptide(Jの 変 異 株 とPeptideθ の 変 異 株 か らつ く ら れ たHeterokaryons(遺   伝 的 に 異 る2つ の 核 を もつ)が 抗 生 物 質 を つ く る の だ とす る 説 が あ る が,こ の 論 文 に 示 さ れ た 数 値 は こ れ らの ペ プ チ ドがCepha1・sp・rinCの 生 合 成 の 中 間 体 で あ る こ と を よ く示 し て い る。 X241 LoderとAk}sham等 はCephalosporium種 の 生 体 細 胞 内 の ペ プ チ ド を 単 離 し て そ の 性 質 を 確 認 し,そ の 抽 出 物 中 の α 一amin・adipicacidとCysteineを 含 む ペ プ チ ド の 生 合 成 に つ い て 研 究 し 次 の 如 く論 じ て い る 。 CePhalosporiumの 菌 糸 か ら δ一(L-n-aminc>adipyl)-L-cysteinyl-D--valine,a_

aminoadipicacid,cysteinewlline及 びG】ycineか ら な る ベ プ チ ド,α 一aminoadipicacid, cysteine,a-hy-dr・xyvaline及 びGlycineか ら な る ペ プ チ ドの3種 を 単 離 し た 。 培 養 時 に DL-〔 ℃ 〕va【ineを 加 え た 時 は δ一 〔L一 α 一aminoadipyl)-L-cysteinyl-D-valine が 他 の ペ プ チ ド よ り 速 か に 結 合 さ れ る こ と を 発 見 し た 。 又 δ一(L一 α 一amin・adipy】) -L‐cysteineとDL-〔1℃ 〕valineの 存 在 で は 前 記2種 が 生 成 し て 後 者 が 生 成 し な い こ と を 確 め た 。 彼 等 の 生 細 胞 の 反 応 や 破 壊 し た 細 胞 を 用 い た 研 究 がPenicillinNとCephal・sp・rinC の 生 合 成 課 程 を 明 ら か に す る た め に 役 立 つ も の で あ る 。 -12一

δ一(L一 α 一aminoadipyl)L-cysteinyl-D-valineの 生 成 に つ い てL或 い はD型valine か ら生 成 す る か 又 は そ の 何 れ か か ら で も 生 成 す る の か 判 ら な い 。 Cephal・sp・riumが 生 成 す るPenicillinNの 前 駆 物 質 が こ の ト リ ペ プ チ ド で あ る と す れ ば こ れ に 相 当 す る ト リ ペ プ チ ド が 古 くAnsteinとM・rrisに よ っ てPenicilliumch-rys・genumよ り 発 見 さ れ て い る(1960)。 PenicilliumはPenicillinNの 側 鎖 が δ一(D一 α 一aminoadipyl)基 の 代 り に δ一(L-a‐amin・adipyl)基 を も つIsopenicillinNを 生 成 す る 。 (251 BauerはPen.chrysogenumの 菌 糸 抽 出 物 の 中 で 夫 々 の 構 成 ア ミ ノ 酸 か ら δ一(α 一aminoadipyl)-cysteinyl-valineの 生 成 す る こ と を 報 告 し て い る がLoderと ⑳ Abraham等 の 研 究 か ら次 の 如 く予 測 さ れ る。 即 ち彼 等 が 発 見 し た ペ プ チ ドの 中 にGlycineを 含 む こ と の 意 義 は こ れ ら の ペ プ チ ドが 主 要 な 生 合 成 課 程 に お け る 中 間 体 か らつ く ら れ た 可 能 性 が あ る こ と で あ る。 破 壊 細 胞 系 の 中 で δ一(L一 α一amin・adipyl)csyteine及 びDL-〔1℃ 〕valineか ら δ一(L一 α一aminoadipyl)-L-cysteiny1-D-valine及 び こ れ にGlycineの 結 合 し た ペ プ チ ドを生 成 す る こ と とL-cysteinyl-L-valine或 い はL-cysteinyl-D-valine並 び にDL-cr‐amino‐ 〔1℃〕-adipicacidか ら は 生 成 し な い 事 実 は か っ てMoozとMe-ister(1967)が グ ル タ チ オ ン で 示 し た と 同 様 に α一aminoadipylpeptidesの 生 合 成 は ア ミ ノ 酸 の 末 端Nか ら始 ま る こ と を示 し て い る。 しか し こ れ らの ペ プ チ ドの 生 成 は次 の 点 で グ ル タ チ オ ン生 成 と異 っ て い る。 即 ち グ ル タ チ オ ン はr-L-gultamyl‐L‐cysteine及 びGlycineが 生 成 す る と 同 様 に 容 易 に そ の 構 成 ア ミ ノ 酸 か ら も 生 成 す る の に 比 べ てa-amino-adipylpeptideは 唯 δ一(L-a‐aminoadipy】)-L-cysteineを 添 加 し た 後 に だ け 生 成 す る こ と で あ る 。 破 壊 細 胞 系 の 研 究 で 斯 る相 違 は 酵 素 の 存 在 が 特 殊 な 部 分 に 存 在 す る こ と を 暗 示 す る もの で,斯 る事 実 か ら α一aminoadipylpeptidesの 生 合 成 は グ ル タ チ オ ン の そ れ と 違 っ て 細 胞 内 の 異 っ た 場 所 で つ く られ る こ と が 想 像 さ れ る。 lasl GlaxoLabのBallはPenscilliumchrys・genumに よ る ペ ニ シ リ ン 生 成 能 の 向 上 を Parasexualcycleを 通 じて 再 結 合 に よ っ て 行 う方 法 に つ い て 述 べ て い る 。 極 く僅 か の 点 で 変 異 し た シ ス タ ー 株 を 使 っ て3つ の ハ プ ロ イ ド群 に よ る 染 色 体 地 図 を 作 っ た 。 即 ち 再 結 合,系 列 的 に 染 色 体 の 配 置 換 え を 行 うの に 成 功 し て い る。 先 ず 相 対 形 質 に 対 す る 選 択 を 行 い,次 い でP-fluorophenyialanineを ハ プ ロ イ ド化 に 導 入 す る こ と に よ っ て 成 功 し て い る。 加 え る に 形 態 学 的 に 不 安 定 な もの か ら安 定 な もの を 選 択 す る こ とが 可 能 と な り,こ の 不 安 定 性 は 遺 伝 子 に 帰 せ られ る こ とが 判 っ た 。 1R

Parasexualcycleと こ れ が 無 性 生 植 の 徽 に 発 生 す る こ と の 発 見 が ペ ニ シ リ ン の 生 成 能 改 良 に 希 望 を 与 え た。 最 初 は 改 良 され た 菌 は デ ィ プ ロ イ ドだ け で あ っ た が,こ れ は 例 え ば 一 方 の 親 の 相 反 す る転 位 が 染 色 体 の 関 連 群 の 間 で ハ プ ロ イ ドに 再 結 合 を 防 ぐ欠 点 が あ っ た 。 し か し染 色 体 の 関 連 群 の 地 図 を 作 る こ と に よ っ て 増 植 に 合 理 的 計 画 性 を 得 る こ と が 出 来 る よ う に な っ た 。 比 較 的 安 定 し た シ ス タ ー ス ト レ イ ン をP-Huorophenylalanineに よ っ て 誘 起 さ れ る ハ プ ロ イ ド化 に 使 う こ と に よ っ て い わ ゆ る 「親 の 遺 伝 子 の 分 離 」 と相 対 形 質 に 対 す る 選 択 が 可 能 と な り,こ の 方 法 は 多 数 の 遺 伝 子 の 配 位 に 用 い ら れ る も の で あ り,生 成 能 を 向 上 と す る も の で あ る。 そ し て ペ ニ シ リン 生 成 率 の 増 加 は 希 望 す る遺 伝 子 の 結 合 を つ く る た め に ハ プ ロ イ ドか,又 は 染 色 体 の 交 叉 を コ ン バ イ ン し て 用 い る こ と に よ っ て 試 め さ れ る。 そ して こ れ が ハ プ ロ イ ドで で も行 わ れ る こ とが 判 っ た 。 そ れ は 管 理 され た 方 法 で 同 じ ハ プ ロ イ ド 群 の 遺 伝 子 を 再 結 合 さ せ る の で あ る が,例 え ば 着 色 胞 子 の よ うな 異 種 接 合 の 劣 性 の 選 択 菌 を 用 い て 染 色 体 の 交 叉 を行 わ し め る 。 収 量 を 増 加 す る遺 伝 因 子 と い う の は 同 型 の 接 合 体, 換 言 す れ ば 機 能 的,座 位 的 に 相 同 で あ る接 合 体 と な り,増 植 課 程 を 可 能 に す る 管 理 が 可 能 と な っ た 。 V6APA,7ACA,7ADCAを 中 心 と す る 生 化 学 的 変 型 (1)6APAを 中 心 と し て ペ ニ シ リ ン に ペ ニ シ リ ン ア ミダ ー ゼ(ペ ニ シ リ ン ア シ ラ ー ゼ と も言 う)を 作 用 さ せ て 酵 素 分 解 し,6APAを 生 成 す る こ と は 古 く よ り利 用 さ れ て い る 。 中 で もU.S.P.3014845, 3014846は 放 線 菌Strept・myceslavendulaeを 用 い る もの で,放 線 菌 の 他 藻 状 菌 や 子 嚢 菌 の ア ミ ダ ー ゼ を 用 い る も の にAustriaP・231610が あ る 。 担 子 菌,即 ち Hymenomycetalesや サ ル ノ コ シ カ ケ 科Pleurotusostreatusの ア ミダ ー ゼ も 利 用 さ れ る (AustriaP.233738)0 細 菌 の ア ミダ ー ゼ を 利 用 す る もの に はU.S.P.3164604,3260653,D.R.P.1111778な ど で よ く知 られ て い る 。 従 来 用 い て 来 た 主 な 菌 株 を 挙 げ れ ば 次 の 如 くで あ る。 Streptomyces,Aspergillus,Epicoccum,Fusarium,Mucor,Trichospora,Trichod-erma,Penicilliumchrysogenum,Pen.altenaria,Pen.phoma,Botrytiscinerea, Chrytocaccusalbidus,Bacteriumproteus,Escherichiasoli,Aerobacteraerogenes 協 和 醗 酵(告50-2759)は こ の 他End・thia,Absida,RhizoPus,Piricularia,Sc1-erotinia,Candida,Haosenula,EndomycoPsis,Wickerbamia,Debaryomycessubglobosus,

Rhod・t・rataな ど も ペ ニ シ リ ンGやPnV.ABPCな ど を 酵 素 分 解 し て6APAを 生 成 す 一一14一

る と い う。 例 え ばRh・delemarを 使 っ てPnV・ の60%を6APAと し て 収 得 し て い る 。 同 じ く 同 社 の 告50-2758に よ れ ば 炭 化 水 素 を 炭 素 源 と し た 培 地 にA/licobacteriumに 属 す る 炭 化 水 素 資 化 性 菌 を 培 養 し てPnG.を6APAに 変 化 さ せ る 方 法 に 就 い て 述 べ て い る 。 そ の 実 験 例 を 見 る とPseud・m・nasで60%の 生 成 率 を 示 しC・rynebacteriumで65%を 示 し て い る 。 Arthrobacter,Micobacterium,Previbacterium,Nocardia,Micrococcus, な ど の 菌 で は43%か ら63%の 生 成 率 で あ る 。 同 社 の 告49-46080はPn分 解 能 を 有 す る Cephal・sp・rium,Candida,T・ru1・psis酵 母,Strept・mycesに 属 す る 炭 化 水 素 資 化 性 菌 で 60∼87%の 好 収 率 を 示 し て い る 。Aspergillus,Penicilliumは60%、Cepha1・sp・riumは 40%,CandidaとStreptomycesは84∼87%で あ っ た 。 富 山 化 学(告50-11476)はPnG.にProtaminobacterに 属 す るProtamin・bacter Sp-Iwaseを 作 用 さ せ て25∼30%の 転 換 率 を 示 し て お り,協 和 醸 酵 は 同 じ く 同 菌 の 酵 素 液 を 使 っ てPnV.を10∼20%転 換 し て い る(告50-11477)。 こ の 他 ペ ニ シ リ ン ア ミダ ー ゼ を 用 い て ペ ニ シ リ ン 類 を 加 水 分 解 し て6APAを 生 成 せ し ` む る にMicrobispora又 はStreptosporandiumを 用 い る 方 法 も あ る(田 辺 製 薬,告 49‐20393)o ペ ニ シ リ ン ア ミダ ー ゼ の 作 用 が 或 る 種 の 化 合 物 を加 え る こ と に 依 っ て そ の 酵 素 反 応 を 強 化 す る と言 う方 法 が あ る(Bristolmeyer社,告47-24154)。 即 ち,反 応 す る 溶 液 に ペ ニ シ リ ン1モ ル 当 た り少 く共0.5モ ル の 活 性 ヒ ドラ ジ ド を加 え る 。 こ れ に よ っ て6APAの 生 成 率 が 倍 加 さ れ る と 言 う 。 実 験 例 を 見 る にPnV.の8∼10%濃 度 でStreptomyces lavendulaeを 作 用 さ せ た 場 合 に は30∼40%収 率 の6APAの もの が ベ ン ツ ヒ ド ラ ジ ド3∼ 4%添 加 す る こ と に よ り35∼45℃ の 温 度 、2∼12時 間 反 応 で90%以 上 の 生 成 を示 し,理 論 値 に 対 して も90%以 上 の 収 率 を 示 し て い る 。 Biochemiegesellschaft社(告49-46918)は,担 子 菌 の 一 種 で あ るBovistaplumbea を 用 い て ペ ニ シ リ ン 類 を 分 解 し て6APAを 得 る もの で,収 率 は88∼93%を 示 し て い る 。 ペ ニ シ リン を 分 解 し て6APAを 生 成 せ し む る 場 合 にEscherichiaC・Lを _{用 い る が ,'} 該 菌 の 通 気 培 養 中 に0.1∼2.0%の 濃 度 で フ ェ ニ ル 酢 酸 ア ン モ ニ ウ ム を 添 加 し て ペ ニ シ リ ン 分 解 酵 素 能 を 強 化 す る こ と が 出 来 る(Beechamgroup,特 公48-33385)。 又 生 成 し た 6APAの 回 収 は 弱 酸 性 カ チ オ ン樹 脂 で 処 理 し,pH7.8∼8.2で 水 溶 性 有 機 カ ル ボ ン酸 型 塩 基 性 ア ニ オ ン 樹 脂 に 吸 着 し た 後,こ れ を 有 機 カ ル ボ ン酸 の ア ル カ リ塩 水 溶 液 で 溶 出 さ せ る(武 田 薬 工,公 告48-38878)。 ペ ニ シ リ ン を 分 解 し て6APAを 生 成 せ し む る にPseudofusariumの ペ ニ シ リ ン ア ミダ ー ゼ を 利 用 す る 方 法 が あ る(塩 野 義 社 ,開50-6781)。 同 社 の 菌 は,Pseud・fusarium -15一

fusarioideumMatsushimaで,同 社 の 他 の 方 法(開50-49493)はPhialomyces, Lept・sphaeru[ina,Robillarda,の 生 成 す る ペ ニ シ リン ア ミ ダ ー ゼ を 利 用 す る も の で あ る 。 即 ち, PhialomycesmaicrosporusHistaandTalbot,Leptosphaerulinaaustralis McAlpine,RobillardaspMFC‐4408, な どで あ る。 同 社 の 開50-58288はStreptomycessetonii,Strept・mycesgriseorubiginosusを 用 い て Penicillin-1-oxideを6APA-1-oxideに 変 化 す る方 法 で あ る 。 ペ ニ シ リ ン ア シ ラ ー ゼ の 製 法 と してpH6∼8で ア ク リ ル ア ミ ド,N-N'一 メ チ レ ン ピ ス ア ク リル ア ミ ド及 び セ レ イ ン 酸 の 共 重 合 体 担 体 に ア シ ラ ー ゼ を 結 合 さ せ て 触 媒 と し, こ れ に ペ ニ シ リ ン を 作 用 せ し め て6APAを つ く る 法(Bayer社,開48-61692),又 同 社 の(開48-61687)は 前 記 共 重 合 体 担 体 を 低 温 でpH5-6.5の 酸 性 で ペ ニ シ リ ン ァ シ ラ ー ゼ を 結 合 せ し む る 法 で あ る 。 こ の 結 合 前 に ア シ ラ ー ゼ を 純 粋 に 分 離 す る た め に Escherichiacoliの 培 養 液 か ら ペ ニ シ リ ン ア シ ラ ー ゼ を 先 づ 珪 酸 ア ル ミニ ウ ム に 吸 着 せ し め て 後 こ れ を 分 離 し て 純 度 を 高 め て お くの で あ る(Bayer社,開48-61686)。 従 来 こ の 種 の ア ミ ラ ー ゼ 酵 素 を 反 応 に 使 用 す る た め に 何 れ か の 担 体 を 利 用 す る 場 合 も多 い 。 即 ち, (1)水 に 不 溶 性 の 担 体/高 分 子 化 合 物 と 共 有 結 合 させ る 場 合 ② 多 孔 性 ゲ ル の 格 子 中 に 含 ま せ る 法 (3)ミ ク ロ カ プ セ ル 化 す る 法 (4)繊 維 状 物 質 内 に 酵 素 を 含 有 させ る 方 法 な ど が 知 られ て い る。 Bayer社 く告49-125587)は デ ン プ ン,デ キ ス トラ ン,カ ル ボ キ シ メ チ ル セ ル ロ ー ス 等 の 多 糖 類 と 共 有 結 合 せ し め て 水 溶 性 の 重 合 体 酵 素 溶 媒 を 用 い る も の で あ る。 更 にBeecham社(開49-93588)は,ペ ニ シ リ ン ア ミダ ー ゼ 酵 素 を 水 溶 性 高 分 子 化 合 物 と 結 合 し て 水 溶 性 酵 素 酷 体 を つ く ら せ,そ し て こ れ が 遊 離 酵 素 の デ ア シ ラ ー ゼ 活 性 を 保 有 さ せ る の が 特 徴 で,こ れ に は 無 水 マ レ イ ン酸 の 水 溶 性 コ ポ リ マ ー が 適 当 で,メ チ ル ビ ニ ル エ ー テ ル と 無 水 マ レ イ ン 酸 の コ ポ リマ ー が 最 も良 い と さ れ て い る 。 大 塚 製 薬(告50-917)は,サ ク シ ニ ル ペ ニ シ リ ン ア ミダ ー ゼ(ア ミダ ー ゼ 乾 燥 品 を サ ク シ ニ ル 化 した もの)の 多 糖 類 塩 基 型 イ オ ン交 換 体 系 の 不 溶 性 酵 素 に ペ ニ シ リ ン 水 溶 液 を 接 触 せ し め て ペ ニ シ リ ン を 酵 素 分 解 し,76∼90%収 率(対 理 論 値)で6APAを 得 て い る 。 次 に6APAを 基 本 と し て 酵 素 反 応 に よ る 合 成 ペ ニ シ リ ン に 就 い て 観 察 す る に6APA 16

を 原 料 と し てABPCを 生 産 す る 方 法 と し て 酸 無 水 物 や 酸 ク ロ リ ド を 用 う る な ど 多 数 の 化 学 合 成 法 が 知 ら れ て い るが,一 般 に か か る 合 成 法 は 反 応 条 件 に よ っ て ア シ ル 基 の ラ セ ミ化 を 招 く可 能 性 が あ り,更 に は 分 解,重 合 な ど 好 ま し か らぬ 副 反 応 を 生 じ 易 い 。 他 方 微 生 物 を 利 用 す る もの に は, Escherichiasoli,Aerobacteraerogenes,AlcaligenesfaecalisProteus,Salmonella, Micrococcus,Arthrobacter 等 の 細 菌 を 用 い て α 一 ア ミ ノ フ ェ ニ ル 酢 酸 の エ ス テ ル 又 は ア ミ ド と6APAを 反 応 せ し め てABPCを 生 成 させ,又6APAと 種 々 の カ ル ボ ン 酸 誘 導 体 の エ ス テ ル,ア ミ ド及 び 塩 か ら フ ェ ノ オ キ シ 型 一6一 ア シ ル ペ ニ シ リ ン 酸 を 得 る 方 法 は 占 くか ら 知 ら れ て い る 。 (E'P.945637・E・P・1213492,日J公40-7896,42-22377,US.p.30gg307,D.R.p. 1945607,2003549,2050983等),こ の ペ ニ シ リ ン ア ミダ ー ゼ は 基 質 の 特 異 性 が あ る と共 にpHに よ り可 逆 的 に 作 用 す る と言 わ れ る 。 pH7 PnG.→6APA+フ

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ェ ニ ル 酢 酸 pH4.5(E.coli} こ れ らの 酵 素 はPnG.を 不 活 性 化 す る こ と も あ る が,フ ェ ニ ル ア セ チ ル 基 と6一 ア ミ ノ 基 との ア ミ ド結 合 を 解 離 す る ペ ニ シ リ ン ア ミダ ー ゼ が 一・般 に 酸 性 側 で は ア ミ ノ 結 合 の 生 成,即 ち 合 成 方 向 に 作 用 す る こ と を 利 用 し て い る の で あ る が,PnG・ へ の 再 合 成 の 酵 素 活 性 は 高 い が,他 の 誘 導 体 を 日 的 と す る場 合 は 酵 素 活 性 が 著 し く低 下 す る と 言 わ れ て い る 。 エ ー ザ イ(告49-1560)はFlavobacteriumを 用 い 高 い 基 質 濃 度 で 選 択 的 に6APAを ア シ ル 化 してABPCを つ く る方 法 を 発 表 し た 。 即 ち,ペ ニ シ リ ン ア ミ ダ ー ゼ を 生 産 す るFlavobacteriumEF-44-102株(丸 味 を 帯 び た 短 桿 菌)を 適 当 な 培 地 で27℃,45hrs培 養 し た 後 遠 心 分 離 し て 菌 体 を 分 離 し,こ れ を 水 に 拡 散 し て6APA,89と α 一 ア ミ ノ フ ェ ニ ル 酢 酸 メ チ ル 酢 酸 塩309を 加 え てpH 7.5で30hrs反 応 せ し め た 後 炉 過 し,イ オ ン 交 換 樹 脂 で 処 理 し て10・69(82%)の ABPCを 得 て い る。 Flavobacteriumの つ く る ペ ニ シ リ ン ア ミダ ー ゼ はPnGに は 作 用 せ ず にABPC に 特 異 性 が あ り,定 量 的 に そ の ア ミ ド結 合 を 開 裂 す る が,反 応 条 件 に 依 っ て 逆 に 前 述 の 反 応 が 定 量 的 に 進 行 し てABPCを 生 成 す る も の で あ る 。 同 社 の 菌 株 はFlavobact-eriumperegrinumに 類 似 す る と 言 う。 次 に 協 和 醸 酵 の 方 法 を 見 よ う。 (告49-28433,28434)は6APA又 は ペ ニ シ リ ン 類 と α 一 ア ミ ノ フ ェ ニ ー ル 酢 酸 又 は 17

そ の 誘 導 体 か らABPCを 生 成 す る 方 法 で あ る 。 即 ち,菌 株 と し てKluyvera, Rhodopseudomonas,Micrococcus,5treptomyces,Nocardiaを 用 い てpH-5.6∼7.5で 作 用 さ せ る も の で あ る 。PnG.を 用 い る 場 合 は,こ れ に ア ミ ノ フ ェ ニ ー ル 酢 酸 を 作 用 さ せ てABPCと フ ェ ニ ー ル 酢 酸 を 生 成 す る 。 更 に(告54-11475)はPseudomonasmel agenum(ATCC14535,17808,15175)を 用 い6APAと α 一 ア ミ ノ フ ェ ニ ー ル 酢 酸 か ら つ く る も の で あ る 。 6APA10mg,フ ェ ニ ー ル 酢 酸 ア ミ ド25mgか らABPC8.5mgを 生 成 す る 。東 洋 醸 造(告 49-12098)はAchromobacter又 はBeneckeaに 属 す る ア シ ル 化 酵 素 生 産 菌 を 用 い る 方 法 で あ る 。 酵 素 反 応 を 不 溶 化 し た 固 体 触 媒 と し て 用 い る も の に 大 塚 製 薬(告50-918)の サ ク シ ニ ル ペ ニ シ リ ン ア ミ ダ ー ゼ 多 糖 塩 基 性 イ オ ン 交 換 体 が あ る 。 カ ラ ム に 充 填 し て37℃ で 接 触 反 応 さ せ る も の で あ る が,理 論 値 の70%収 量 を 得 て い る 。 6APAをStartingmaterialと し て 新 し いPn化 合 物 な 酵 素 反 応 で つ く る も の に 協 和 醸 酵 の 方 法 が あ る 。 即 ち,(告49-28435)はPseudomonas又 はRhodopseudomonasを 用 い て3-0一 ク ロ ロ フ ェ ニ ー ル ー5一 メ チ ル イ ソ キ サ ゾ ー ル ー4カ ル ボ ン 酸 と6APAか ら メ チ ル ク ロ ロ フ ェ ニ ー ル イ ソ キ サ ゾ ー ル ペ ニ シ リ ン を つ く る も の で あ る 。(告49-44351) は,Pseudomonas,Escherichia,Aerobacter,Aspergills、 又 はPenicilliumを 用 い て 6APAと ア ミ ノ サ イ ク ロ ヘ キ シ ル カ ル ボ ン 酸 を 反 応 せ し め て ア ミZサ イ ク ロ ヘ キ シ ル ペ ニ シ リ ン を_{,同 様 に α 一 メ チ ル フ ェ ノ キ シ 酢 酸 と6APAよ り フ ェ ノ キ シ エ チ ル ペ ニ シ リ} ン を 生 成 せ し む る に はPseudomonas,Kluyvera,Rhodopseudomonas又 はMicrococcus を 用 い る(告49-28436)。(告49-48892)は,α 一 ア ミ ノ ーP一 ハ イ ド ロ オ キ シ ベ ン ジ ル Pnの 製 法 に 関 す る も の で6APA又 は ペ ニ シ リ ン と α 一 ア ミ ノ ーP一 ハ イ ド ロ オ キ シ フ ェ ニ ー ル 酢 酸 の 反 応 に Pseudomonas,Micrococcus,Kluyveracitrophifa,Escherichiacoli,Streptomyces, Nocardia,Rhodopseudomonas, を 用 い て い る 。 カ ル ベ ニ シ リ ン の 酵 素 反 応 に よ る 生 産 方 法 に 東 洋 醸 造(開49-42892)が あ る 。 即 ち, 6APAと フ ェ ニ ー ル マ ロ ン 酸 又 は そ の 誘 導 体 をAerobacter,Erwinia,Beneckea,

Arthrobacter,Escherichia,Flavobacterium,Kluyvara,Micrococcus,Pseudomonas,Sta-phylococcus,Aspergillus,又 はRhizopus等 の 菌 を 用 い て6APAの ア ミ ノ 基 を ア シ ル 化 す る 法 で あ る 。0.5%6APAの20ccに5%フ ェ ニ ー ル マ ロ シ 酸 エ ス テ ル20ccに 菌 体 を 加

え,30分 反 応 で 最 高110〃ccの カ ル ベ ニ シ リ ン を 得 て い る が,こ れ は 計 算 上5%未 満 の 収 率 で あ る 。

ABPCの 製 法 と し て ア シ ル 化 酵 素 を 活 性 ア ル ミ ナ,セ ラ イ ト,珪 藻 土,カ オ リ ン ハ イ

ド ロ オ キ シ ア バ タ イ ド,CMセ ル ロ ー ス,TEAEセ ル ロ ー ス な ど に 吸 着 せ し め て 6APAとD一 フ ェ ニ ー ル グ リ シ ン メ チ ル エ ス テ ル 水 溶 液 を 連 続 的 に 流 入 す る こ と に よ っ て 生 産 す る 方 法(東 洋 醸 造,開48-99393)が あ り,ア シ ル 化 酵 素 と し て はBacillus megaterius,Escherichiacoli,alcaligenesfaecalis,Achromobacteraceris, Achromobacterliquidum,Flavobacteriumaquatile,Flavobacteriumcapsulatum, Beneckeahiperotica が 用 い ら れ る 。 Flavobacteriumを 用 い る も の にD・R・P・2003549が あ り,こ れ は6APAとD一 フ ェ ニ ー ル グ リ シ ン を 培 養 液 中 で 反 応 さ せ る も の で あ り ,同 じ くD・R・P・2050983は 同 じ 反 応 をPseudomonasを 用 い て 行 う も の で あ る 。 Bacilluscirculans‐va-Ehimeticumの 新 菌 株 を 用 い て ペ ニ シ リ ン ア ミ ダ ー ゼ を 生 成 せ し め,そ の 酵 素 作 用 に よ っ て6APA(告48-38879)と な し,同 時 に 他 方6APAと ア ミ ノ フ ェ ニ ー ル ア ル キ ル 基 な ど の ア シ ル 化 剤 を 同 じ 菌 を 使 用 し て 酵 素 的 に ア シ ル 化 し て 合 成 ペ ニ シ リ ン を つ く る 法 が あ る(大 塚 製 薬;開47-29586)。 (2)7ACA及 び7ADCAを 中 心 と し て Merck社(開48-1188)は,7-(D-5一 ア ミ ノ ー5-5一 カ ルtキ シ ル ア ミ ド)-3-(カ ル バ モ イ ル,オ キ シ メ チ ル)-7一 メ ト キ シ ー3セ フ エ ム ー4一 カ ル ボ ン 酸 の 醗 酵 生 産 を Streptomyceslactamdurans及 びStrept・mycesdavuligerusで 行 う 場 合,培 養 中 に 培 地 に チ オ 硫 酸 ソ ー ダ(0.3MO.5%),ソ ジ ウ ム チ オ ナ イ ト(0.2∼0.6%)又 は α 一 ア ミ ノ ア ジ ピ ン 酸(0.41.0.05%)を 添 加 す る こ と に よ っ て 生 産 能 を 高 め る と い う 。 同 社 の(開48-1187)は 上 述 の 生 産 物 の 増 大 に 同 菌 を 用 い,培 地 に グ リ シ ン0.05%,フ ェ ニ ー ル ア ラ ニ ン0.5%及 び カ ル バ メ イ ト,ア ミ ド を 約0.015∼2.0%の 範 囲 で 加 え る こ と に よ り,上 述 の 生 産 性 を 更 に 高 め 得 る と し て い る 。 武 田 薬 工(開48-80786)はCephal・sporiump・lyaleurumと 名 付 け た 新 菌 株 で96hrs 醗 酵 で2,floor!ccのCepha1・sporin培 養 単 位 を 得,Cephal・sp・riumacremonium LA-101と 名 称 づ け た 倍 数 体 の 新 菌 株 を 用 い る こ と に よ っ て そ の 生 成 能 を よ り高 め 得 た(開 50‐58289)o 本 菌 はCephal・sp・riumaerem・niumの メ チ オ ニ ン,ロ イ シ ン 要 求 株 と ア ル ギ ニ ン,フ ェ ニ ー ア ラ ニ ン 要 求 株 か ら 得 た も の で あ る 。 同 じ く(開50-58290)はCephalosporinCを 生 産 す る 菌 株 でPolyen抗 生 物 質 耐 性 菌 を つ く り,こ れ を 使 用 す る こ と に よ り極 め て 高 単 位,例 え ばlo,000r/ccを 得 た と 言 い, 菌 をpolyen化 合 物 を 含 む 培 地 で 順 養 し,耐 性 を 獲 得 せ し め た も の で あ る 。 又 同 社 の(開 一1Q一

50-100291)はCephalosp・rin系 化 合 物(CPC,DCPC,DACPC)の 生 産 に Arachnomyces,Anixiopsis,Spiroidiumを 用 い る も の で,例 え ばArachnomyces

minimus,Anixiopsisperuviana,Spiroidiumfuscumで あ る 。 更 に 同 社 の(開50-69249)

はStreptomyceslactamgenesな る 新 菌 株 を 用 い て セ ブ ア ロ ス ポ リ ン 系 化 合 物 を 生 成 せ し む る も の で あ る 。

EliLiHy社 のStreptomycesを 用 い てDeacet・xycephal・sp・rinCを 生 成 せ し む る 特 許

が あ る(開50-94190)。 用 い ら れ る 菌 はStreptomycesclavuligerus,Streptomyces lipmaniiで あ り,同 じ くDeacetoxycephalosporinC醗 酵 にStreptomyces・Cephalosp-orium,又 はEmericellbpsisに 属 す る 菌 を 用 う る も の が あ る(武 田 薬 工;開50-63193)。 用 い ら れ る 菌 は Streptomycesgriseusu‐25 StreptomycesclavuligerusC‐77$ CephalasporiumS.P. CephalosporiumacremoniumC‐3900 Cephalosporiumpolyaleurum199 Emericellopsismicrospora15121 EmericellopsisglabraIPO な ど で,何 れ も 従 来 の 文 献 か ら見 て 新 菌 株 と 見 倣 さ れ て い る 。

果 物 や 微 生 物 中 のAcetylesteraseを 用 い てCephalosp・rinCを 酵 素 分 解 し てDeace・ tylrephalosporinCは 得 る 方 法 にU.S.P.3202656,3232394,3436310,3304236な ど が あ る が,明 治 製 薬(開50-101583)はStreptomyceschartreusisSF-1623な る 新 菌 株 に よ るDeacety】cephalosp・rin醸 酵 を 行 う 法 を 発 表 し て い る 。 又,同 社 の(開50-121488)は 同 菌 株 を 用 い て7-(5一 ア ミ ノ ー5一 カ ル ボ キ シ バ レ ラ ミ ド)-7一 メ ト キ シ ー3一 ハ イ ド ロ キ シ メ チ ル ー3一 セ フ エ ム ー4一 カ ル ボ ン 酸 醗 酵 を 行 わ し め る も の で あ る 。 藤 沢 薬 品(開49-25193,26488,30593,102889)は 自 社 で 分 離 し たStreptmyces wadayamensisを 培 養 し て 次 の セ ブ ア ロ ス ポ リ ン 系 化 合 物 を 生 成 す る こ と を 発 見 し た 。 7-(5一 ア ミ ノ ー5一 カ ル ボ キ シ バ レ ル ア ミ ド)-3一 カ ル バ モ イ ロ キ シ メ チ ル ー 3一 セ フ エ ム ー4一 カ ル ボ ン 酸, 7-(5一 ア ミ ノ ー5一 カ ル ボ キ シ バ レ ル ア ミ ド)-3一 メ チ ル ー7一 メ ト キ シ ー3一 セ フ エ ム ー4一 カ ル ボ ン 酸, 7-(5一 ア ミ ノ ー5一 カ ル ボ キ シ バ レ ル ア ミ ド)-3一 メ チ ル ー3一 セ フ エ ム ー4一 カ ル ボ ン 酸, 7-(5一 ア ミ ノ ー5一 カ ル ボ キ シ バ レ ル ア ミ ド)-3一 ヒ ド ロ キ シ メ チ ル ー3セ フ エ ー2U一

ム ー4一 カ ル ボ ン 酸

な ど の セ フ エ ム 化 合 物 を つ く る 。こ の 菌 はStreptomyces属 のlucensis・antimycotics・ filippinensis,griseochromogenesに 類 似 す る が,こ れ ら と は 異 る 新 種 で あ る こ と を 証 明 し

て い る 。 そ し て,種 々 の ア シ ル 誘 導 体 を 生 成 す る こ と を 確 認 し て い る 。

Cepha】 ・sporinCは 微 生 物 の 酵 素 に よ り 脱 ア セ チ ル 化 出 来 る(BergyP615955,U.S.P.

3239394)が,こ の 方 法 で はDesacetylcephalosporinCを 生 成 す る の み で あ る 。 先 づ ア ミ

ノ ア ジ ピ ン 酸 基 を ア シ ル 化 以 前 に 除 去 し た 後,他 の ア シ ル 基 を 入 れ て 有 用 な る 化 合 物 と し

な け れ ば な ら な い 。 即 ちCephalosporinCは7ACAに 変 換 さ れ,そ れ が 更 に 変 型 さ れ て 種 々 なCephalosporin7一 β 一acylamide同 族 体 の 抗 生 物 質 と な る 。し か しCephalosporin

CのN一 脱 ア シ ル は,D-5一 ア ミ ノ ー5一 カ ル ボ キ シ ペ ン タ ノ イ ル 側 鎖 構 造 で あ る た め 困'難 で あ る 。

艶 一

脚医)パ

脚 猟 λ

COOHCOOH (X:Acetate,OH,orH) Glaxo社(告50-7158)は,こ れ をD一 ア ミ ノ 酸 オ キ シ ダ ー ゼ で 酵 素 酸 化 す る も の で 用 い ら れ る 菌 は 次 の 如 く で あ る 。 Aspergillusflavus,Aspergillusparasiticus,Aspergillusoryzae,Aspergillusustus, Penicilliumchrysogenum,Penicilliumroqueforti,Neurospora,Aerobacter,Tri-■ gonopsisvariabilis(酵 母) な ど のD一 ア ミノ 酸 オ キ シ ダ ー ゼ を 用 う る。 こ の 場 合,菌 をD一 型 又 はDL一 型 ア ミ ノ 酸 に順 養 し て お く こ と が 肝 要 で あ る 。Glaxo社(開47-39595)は,好 気 性 条 件 下 に Trigon・psisvariabilis酵 母 のD一 ア ミノ 酸 オ キ シ ダ ー ゼ 作 用 を 活 性 化 し た 後,こ れ を 用 い てCephalosporinCを3一 ア セ トキ シ メ チ ル ー7β 一 ア ミ ノ ー3一 セ フ エ ム ー4一 カ ル ボ ン 酸(7ACA)と な し,次 い でCephalosp・rinCの7β 一 ア シ ル ア ミ ド同 族 体 に 変 型 す る も の で,そ の 活 性 化 法 と して 細 胞 を 崩 壊 す る こ と な く,ア セ トン,ト ル エ ン,フ ェ ニ ー ル エ タ ノ ー ル 等 の 溶 媒 処 理,異 面 活 性 剤(陽 イ オ ン 活 性 剤,非 イ オ ン 活 性 剤)処 理,浸 透 圧 シ ョ ッ ク な ど が 用 い ら れ る。 又Glaxo社(開50-35394)はN一 デ ァ シ ル 化 の 最 適pHが3.5∼6.5で あ る バ ク テ リア 酵 素 を鉄 イ オ ン存 在 下 で 安 定 さ せ,Cepha[・sp・rinCを 酵 素 処 理 して7β 一 フ ェ ノ キ ーZ1一

シ ア セ ト ア ミ ド セ フ ァ ロ ス ポ リ ン を つ く る 方 法 で あ る 。 こ れ に 使 用 す る 菌 はErwinia aloydeae(NRRLB-135,ATCC25206)で あ る 。 ChibaGeigy社(告49-35993)はCephal・sporinCに 次 の 菌 を 作 用 せ し め て デ ス ア セ チ ル ー7一 ア ミ ノ ー セ フ ァ ロ ス ポ ラ ン 酸 を80-r100%収 率 で 固 形 で 単 離 す る 方 法 を 提 出 し て い る 。 そ し て,こ れ に 使 用 す る 菌 種 は 次 の 如 く で あ る 。 Mycobacteriaceae,Streptomycetaceae,Actinomycetaceae,Actinoplanaceae, Actinopycnidium,Micromonospora,Nocardia,Streptosporandium,Thermopolysp-ora,Aspergillus,Thermoactinomyces,Bacillussubtilis. ChibaGeigy社(開50-95485)はCephalosp・rin化 合 物 に ア シ ラ ー ゼ を 作 用 さ せ て 7ACAを つ く る の に 次 の 菌 を 用 い て い る 。 E.coli,B.subtilis,B㌦megatherjum,Micrococcusroseus,M.lysodeikticus,Al-caligenesfalcalis,Aerobactercloacae,Nocardia,Fusariumavenaceum,Fusarium semitectum,Emericellepsisminima,Yen.chrysagenum,Asp.ochraceus,Ce-phalosporium,Trichophytonmentagraphytes,Epidermophytonfloccosum,St. ]avendulae, 7ADCAをDeacetoxycephalosporinCか ら つ く る の に Nectriahaematococca,Cylindrocarponradicicc]a,Cephalotheciumroseum, Absidiaglauca,Robillardas.p.,Fusariumlini,Fusariumcoeruleum,Fusarium caucasicum,Fusariumsolani,Streptomyeeslunatus,Streptomycesthermotolerans, Streptomycesgriseinus, 他Streptomyces属 多 数 の 菌 を 用 い る 法 で あ る がNectriaを 用 い て 収 率 が70%程 度 で あ る(塩 野 義;開50-123885)。 武 田 薬 工(告49-48760)はAspergillus,Penicillium,Nocardia,Streptomyces, Rhodotorula,Saccharomyces,Fusarium,Aureobasidium,Authracobia等 の 菌 を 用 い て 7一 ア リ ル オ キ シ ア セ チ ル ア ミ ノ ー3一 セ フ エ ム ー3一 メ チ ル ー4一 カ ル ボ ン 酸,又 は そ の エ ス テ ル か ら7一 ア ミ ノ ー3一 セ フ エ ム ー3一 メ チ ル ー4一 カ ル ボ ン酸,又 は そ の エ ス テ ル を 生 成 せ し む る も の で あ る が,そ の 生 成 はArthrinium55%,Aspergillus64%,Fusarium 75%と な っ て い る 。 東 洋 醸 造 は,こ れ に 関 し て 多 く の 研 究 を 行 っ て い る 。 即 ち(開49-20394)は7一 ア シ ル ア ミ ノ デ ス ア セ ト キ シ セ ブ ア ロ ス ボ ラ ン 酸 を 水 溶 液 中 でArthr・bacter,Escherichia, Kluyvera,N・cardia,Pr・teus,Micr・c・ccusな ど の 菌 を 作 用 せ し め て 脱 ア シ ル 化 酵 素 に よ る7一 ア ミ ノ デ ス ア セ ト キ シ セ ブ ア ロ ス ポ ラ ン 酸 を 生 成 せ し む る 。 そ の 例 と し て は, Arthrobactersimplex,Escherichiacoli,Kluyveracitrophila,Proteusrettgeriの 如 き も の 22一

で あ る 。 同 じ く(告50-5277)は,7ADcAを 酵 素 的 に 生 成 せ し む る も の でBacillusに 属 す る 菌 種 と し て 同 社 発 見 のB-400はBacillusmegateriumに 属 す る が,3一 メ チ ル ー 7一 ア シ ル ア ミ ノ セ フ エ ム ー4一 カ ル ボ ン 酸 に 作 用 せ し め て そ の ア ミ ド 結 合 を 分 解 し, 7ADCAを 生 成 す る 。 反 応 はpH7^-8,温 度30∼45℃,時 間5∼30hrs.で,収 率50∼95 %に 達 す る 。 東 洋 醸 造 は,(開48-4686)で7一 ア シ ル ア ミ ノ デ ス ア セ ト キ シ ス ポ ラ ン 酸 を 酵 素 的 に ア シ ル 化 し て7ADCを つ く る 場 合 に 上 述 の 菌 の 生 成 す る ア シ ル 酵 素 を ア ル ミ ナ,セ ラ イ ト,カ オ リ ン,CMセ ル ロ ー ス,TEAセ ルmス,イ オ ン 交 換 樹 脂,ア ン バ ラ イ ト50を 利 用 し て 反 応 さ せ る 法 で,斯 る 吸 着 剤 で は 酵 素 は 不 活 性 化 す る こ と は な い 。 7一 ア シ ル ア ミ ド ー3一 メ チ ル セ フ エ ム 化 合 物 を7ACAに 変 化 さ せ る も の と し て Arthrobactersimplex,Bacillusmegaterium,Escherichiacoli,Kluyveracitrophila, Microccussp.,Nocardiasp.,Proteusrettgeri,Xanthomonasoryzae, Xanth・monasmalvacerumを 用 い る(東 洋 醸 造;開50-107186)。 次 に 有 用 な る セ ブ ア ロ ス ポ リ ン 系 化 合 物 の 生 産 に 就 い て 観 察 す る 。 従 来 セ ブ ア ロ シ ン は 7ACAに2一 チ エ ニ ル 酢 酸 を 化 学 的 に ア シ ル 化 す る 法 で 生 産 さ れ(U,S.P.3536698),セ ブ ア レ キ シ ン は7-(α 一 ア ミ ノ フ エ ニ ー ル ア セ ト ア ミ ド)一 セ ブ ア ロ ス ポ ラ ン 酸 を 触 媒 の 存 在 下 で 水 素 化 し て 脱 ア セ ト キ シ 化 す る(HollandP.'68-6704294)か6-(α 一 置 換 ア ミ ノ フ ェ ニ ー ル ア セ ト ア ミ ド)一 ペ ニ シ ラ ン 酸 ス ル フ オ キ シ ド エ ス テ ル を キ シ レ ン 中 で 酸 性 触 媒 下 で 加 熱 し て 環 拡 大 す る 法(前 述 特 許)で 生 産 さ れ る か,又 は(HollandP.開 '69 -6905073)の7一 ア ミ ノ デ ス ァ セ ト キ シ セ ブ ア ロ ス ポ ラ ン 酸(7ADC)に α 一 置 換 ア ミ ノ フ ェ ニ ー ル 酢 酸 を 化 学 的 に 反 応 せ し め て ア シ ル 化 し,次 い で 保 護 基 を 離 脱 す る 法 が 用 い ら れ て 来 た 。 セ プ ア ロ グ リ シ ン も 従 来 化 学 的 方 法 に よ っ て 合 成 さ れ て 来 た(E.P.1123333,公 40-12908,41-2554,3907,46-28556,28577)が,最 近Xanthomonas,Acetobacter, Gluconobacter,Pseudorrtonas,Micoplanner,Protaminobacterの 菌 類 が7ACAの ア ミ ノ 基 を ア シ ル 化 す る 酵 素 を 生 産 し,酵 素 的 に セ ブ ア ロ グ リ シ ン の 生 産 が 可 能 で あ る こ と が 判 っ た(J.Am.Chen.Soc.,94,(11),4035,1972)。 Gjax・ 社(開50-35395)は,セ プ ア ロ ス ポ リ ン 系 化 合 物 の 合 成 に 重 要 な る 中 間 体 と な る3一 ア シ ル オ キ シ メ チ ル ー3一 セ フ エ ム ー4一 カ ル ボ ン 酸 をRhodotorula・ 酵 母 の エ ス テ ラ ー ゼ を 利 用 し てCephalosporinC又 は そ の 誘 導 体 か ら つ く る 方 法 を 開 発 し}Br-istol-Meyer社(開50-123886)は,D一 α 一 ア ミ ノ ー α 一(4一 ヒ ド ロ キ シ フ ェ ニ ー ル) 酢 酸 メ チ ル と7一 ア ミ ノ ー3-(1,2,3一 ト リ ア ゾ ー ル ー5一 イ ル チ オ メ チ ル)-3一 セ フ エ ム ー4一 カ ル ボ ン 酸 を バ ク テ リ ア 酵 素 を 用 い て 反 応 せ し め て7-〔D一 α 一 ア ミ ノ ー α 一(4一 ヒ ド ロ キ シ フ ェ ニ ー ル)ア セ ト ア ミ ド〕-3-(1,2,3一 ト リ ア ゾ ー ル ー5--23一

イ ル チ オ メ チ ル)-3一 セ フ エ ム ー4一 カ ル ボ ン 酸 を 生 成 せ し め た 。 こ れ に 用 い ら れ る も の はXanthomonascitri,Acet・bacterturbidans,Pseudomonas melagenumな ど で あ る 。 東 洋 醸 造 は,セ ブ ア レ キ シ ン や セ プ ア ロ グ リ シ ン の 酸 素 反 応 に 就 い て よ く 研 究 し て い る 。 同 社 の(開47-29588)はBacillusmegateriumの 如 く 脱 ア シ ル 化 酵 素 を 生 産 し,且 つ7ADCAの7位 の ア ミ ノ 基 の ア シ ル 化 酵 素 を 生 産 す る 菌 を 用 い て フ ェ ニ ー ル グ リ シ ン 誘 導 体 と 醗 酵 法 に よ り ペ ニ シ リ ン か ら 誘 導 さ れ る7ADCAを 培 地 中 で 反 応 せ し め て 一 挙 に セ ブ ア レ キ シ ン を 生 成 せ し む る 方 法 で あ る 。 本 法 は,同 社 の も つ7一 ア シ ル ア ミ ノ デ ス ア セ ト キ シ セ ブ ア ロ ス ポ ラ ン 酸 を 酵 素 的 に 脱 ア シ ル 化 し て7ADCAを つ く る 法(開 45-100468,告50-5277)と 更 に7ADCAを 酵 素 的 に ア シ ル 化 し て セ ブ ア レ キ シ ン を つ く る 法(開45-128741,告50-6551)を 組 合 せ て 同 時 反 応 せ し む る も の で あ る 。 ま た(開48-75792)は,次 の 菌 の ア シ ル 化 酵 素 を 不 活 性 な 担 体 に 吸 着 せ し め て 7ADCAとD一 フ ェ ニ ー ル グ リ シ ン を 反 応 さ せ,ア シ ル 化 す る も の で,こ れ に 用 い ら れ る 菌 は 次 の 如 く で あ る 。 Bacillusmegaterium,Alcaligenesfaecalis,Achromobacteraceris,Achromobacter liquidum,Flavobacteriumaquatile,Flavobacteriumcapsulatum,Beneckeahip-eroptica で あ り,担 体 と し て は 活 性 ア ル ミ ナ,セ ラ イ ト,カ オ リ ン,CMセ ル ロ ー ス,TEAEセ ル ロ ー ス が 用 い ら れ る 。 7ADCAとD一 フ ェ ニ ー ル グ リ シ ン を 反 応 せ し め て セ ブ ア レ キ シ ン を つ く る 菌 と し て は Alcaligenes,Achromobacter,F【arobacterium,Beneckeaが あ る 。(同 社;開48-35090) 同 社 の(開50-116686)は,セ プ ア ロ リ ジ ン の 生 成 に 関 す る も の で,前 述 のBacillus, B-400を 用 いN-(7一 ア ミ ノ ー3一 セ フ エ ム ー3一 イ ル メ チ ル)ピ リ ジ ニ ウ ム ー4一 カ ル ボ キ シ レ ー トの ア ミ ノ 基 に2一 チ エ ニ ル 酢 酸 エ ス テ ル を 反 応 せ し め て,前 者 の ア ミ ノ 基 に 2一 チ エ ニ ル ア セ ト基 を 導 入 す る 法 で あ る 。 同 じ く(告50-6551)はBacillusmegateriumに 属 す るB-400を 用 い て7ADCAの ア ミ ノ 基 にD一 フ ェ ニ ー ル グ リ シ ン,又 は そ の ア ミ ド 誘 導 体 を 導 入 す る 法 で 生 成 率 は18∼ 23%で あ る 。 同 社 の(開49-20395)は,7ACDAとmフ ェ ニ ー ル グ リ シ ン と の 反 応 にPsendomonas,Escherichia,Arthrobacterを 利 用 す る 。 (東 洋 醸 造;開49-47594)は7ACAとD一 フ ェ ニ ー ル グ リ シ ン を 水 溶 液 中 で Achromohacter,Alcaligenes,Bacillus,Beneckea,Escherichia,Flavobacteriumを 用 い て 反 応 せ し め ア シ ル 化 す る 法 で,ま た7ACAと2一 チ エ ニ ル 酢 酸 をBaci】lusで ア シ ル 化 し て7-(2一 チ エ ニ ル ア セ ト ア シ ド)セ プ ア ロ ス ポ ラ ン 酸 を つ く る も の と し て(開 24