中高温度域における新規ニトリルヒドラターゼ生成菌の探索

We surveyed some novel nitrile hydratase-producing microorganisms through the enrichment culture technique at higher temperatures. We isolated several spore-forming filamentous bacteria from soil samples. One of them, strain 45A40 exhibited the highest nitrile hydratase activity. Based on taxonomical studies, strain 45A40 was identifind to be genus Streptomyces. It was the first example of a Streptomyces strain exhibiting high nitrile hydratase acitivity. We optimized the culture conditions of Streptomyces 45A40 to enhance the nitrile hydratase activity. The formation of nitrile hydratase was constitutive and was highly enhanced by the addition of cobalt ions. The enzyme acted on various nitriles and showed low Km value for 3-cyanopuridine. The enzyme exhibited tolerance against a high concentration of 3-cyanopyridine ; however, its heat stability was not outstanding.

二トリルヒドラターゼは、温和な条件下で二トリルを水和し、極めて効率的にアミドを生産蓄積する反応を触媒することから、ポリマーの原料であるアクリルアミドの工場生産に応用されてきた(Fig.1(1)).またごく最近、ビタミン剤として家畜の飼料添加に用いられるニコチンアミドの工業生産にも本酵素の水和反応プロセスが応用されるようになった(Fig.1(2))1-3).本酵素は今日のバイオインダストリーにおいて、最もポテンシャルの高い酵素の一つであると言える。現在、アクリルアミド、ニコチンアミドの工場生産は、長澤ら4-6)によって確立された方法、即ちRhodococcus rhodochrous J1をコバルトイオンと尿素を添加した培地で培養し、著量の二トリルヒドラターゼを誘導生成させた菌体を直接触媒的に用いる生産プロセスが実用化されている。これまで二トリル分解菌の分離は、二トリルが一般的に低沸点で揮発性であることから、30℃以下の温度域で集積培養し、分離することが一派的であった。これまで報告されている高活性を示す二トリルヒドラターゼ生成菌としては、Pseudomonas属7), Rhodococcus属6,8)の細菌が知られている。新規二トリルヒドラターゼ生成菌の探索を目的として、今回、我々は比較的高沸点の二トリル化合物を単一炭素、窒素源として用いてこれまで試みられなかった37℃-50℃の中高温度域で集積培養を行う新たな二トリル分解菌の探索を試みた。