Применение ацилаз микроорганизмов для получения оптических изомеров аминокислот

Использование микроорганизмов, обладающих специфической L-ацилазной активностью - один из способов разделения рацематов на L- и D-изомеры аминокислот. Ацилазы разрывают пептидную связь у ацилпроизводных аминокислот или пептидов, происходит образование свободных аминокислот и пептидов, а также органическая кислота.

При культивировании микроорганизмов, содержащих ацилазы, необходимо соблюдать ряд условий: вводить в среды вещества, близкие по природе к субстрату действия ацилаз; ацилазы грибов находятся внутри клеток, поэтому клетки предварительно дезинтегрируют. Процесс рацемизации может быть проведен также с применением иммобилизованных ферментов.

Нуклеотиды

Микробиологический синтез нуклеотидов и их производных довольно ограничен. Они используются как вкусовые пищевые добавки, в особенности при производстве искусственной пищи, как лечебные препараты, в лабораторной биохимической практике. Особенность большинства способов получения в том, что в среду для культивирования микроорганизмов или реакционную смесь вносят метаболический предшественник.

При синтезе АТФ используют Brevibacterium ammoniagenes ATCC 6872; Sacch.cerevisiae, Corynebacterium sp. Синтез никотинамиддинуклеотида (НАД) происходит путем культивирования Brevibacterium ammoniagenes ATCC 6872 с предшественником или экстрактом из клеток Proteus mirabilis 7FO 3849.

Инозиновая кислота - метаболический предшественник пуриновых нуклеотидов - адениловой и гуаниловой кислот. Источниками ферментов служат микроорганизмы из родов Flavobacterium, Serratia, Staphylococcus, Pseudomonas. Донорами фосфора в этих реакциях служат нуклеотиды, неприродные соединения - п-нитрофенилфосфат (п-НФФ), бензилфосфат, фенилфосфат.

В нашей стране в качестве источника фосфорилирующего фермента используются штаммы Pseudomonas. Культуру предварительно выращивают на среде, содержащей глюкозу, пептон, дрожжевой экстракт. Катализаторами синтеза служат ферменты живых микробных клеток, обезвоженных под вакуумом, ацетоном или замороженные, так как локализация ферментов у них внутриклеточная. В качестве донора фосфата используют п- нитрофенилфосфат. Реакция протекает в ацетатном буфере (рН 4,0 ед.), в присутствии Cu²⁺ и Zn²⁺, усиливающих выход продукта. Наиболее важными факторами, определяющими активность реакции фосфорилирования инозина, являются концентрации донора (фосфора), акцептора (инозина) и концентрации клеток. При оптимальных соотношениях п-НФФ и инозина клетки Pseudomonas trifolii могут фосфорилировать до 90% инозина в реакционной смеси. Используя поверхностно-активные вещества, например, твины, можно увеличить выход инозиновой кислоты.

Среди продуктов обмена веществ нуклеотидной природы у микроорганизмов обнаружены гуанозинполифосфаты, выполняющие функции регуляторов в многочисленных реакциях. Brevibacterium ammoniagenes KV 13510 в присутствии гуанозин-5'-монофосфата или ксантозин-5'-монофосфата достаточно активно накапливают гуанозинполифосфаты. Для выращивания микроорганизма этого штамма требуется присутствие в среде следующих компонентов: дрожжевого экстракта, биотина, тиамина, пантотеновой кислоты и др. Процесс ферментативного превращения метаболических предшественников в нуклеозидполифосфат происходит в средах, включающих глюкозу, фосфаты и магний. Кроме указанного микроорганизма используют и Streptomyces adephospholyticus A-4668.