[0001] 本发明涉及制造γ-谷氨酰半胱氨酸的方法。本发明还涉及制造谷胱甘肽的方法。

[0002] 谷胱甘肽是由L-半胱氨酸、L-谷氨酸、甘氨酸这3个氨基酸构成的肽，不仅存在于人体，也存在于其它动物、植物、微生物等多种生物体内，参与活性氧的消除作用、解毒作用、氨基酸代谢等，对生物体是重要的化合物。

[0003] 谷胱甘肽在生物体内以还原型谷胱甘肽(N-(N-γ-L-谷氨酰基-L-半胱氨酰基)甘氨酸，以下有时称为“GSH”)和氧化型谷胱甘肽(以下有时称为“GSSG”)的任一种形态而存在，所述还原型谷胱甘肽是L-半胱氨酸残基的硫醇基被还原的SH的形态，所述氧化型谷胱甘肽是L-半胱氨酸残基的硫醇基被氧化而在2分子谷胱甘肽之间形成了二硫键的形态。

[0004] 作为谷胱甘肽的制造方法，通常有使用了酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、产朊假丝酵母(Candida utilis)的发酵法(非专利文献1)、以及在L-谷氨酸、L-半胱氨酸、甘氨酸和表面活性剂、有机溶剂的存在下将重组产生γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶、谷胱甘肽合成酶的大肠埃希氏菌、酿酒酵母的菌体作为酶源使用的酶法(专利文献1、2)(非专利文献1、2)等。

[0005] 现有技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：日本特开昭60-27396号公报

[0008] 专利文献2：日本特开昭60-27397号公报

[0009] 非专利文献

[0010] 非专利文献1：Appl.Microbial.Biotechnol.,66,233(2004)

[0011] 非专利文献2：Appl.Environ.Microbial.,44,1444(1982)

[0012] 发明要解决的课题

[0013] 本发明人等发现存在如下课题：在大气氛围下进行使用酶从L-半胱氨酸和L-谷氨酸制造γ-谷氨酰半胱氨酸的工序的情况下，不仅生成γ-谷氨酰半胱氨酸，还会生成相当量的氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸而使γ-谷氨酰半胱氨酸的产率降低，所述氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸是L-半胱氨酸残基的硫醇基被氧化、且2分子的γ-谷氨酰半胱氨酸经由二硫键键合而成的化合物。

[0014] 本发明人等还发现存在以下课题：在大气氛围下进行使用酶从γ-谷氨酰半胱氨酸和甘氨酸合成谷胱甘肽的工序的情况下，不仅生产了还原型的谷胱甘肽，还生成了相当量的氧化型谷胱甘肽作为副产物而使谷胱甘肽的产率降低。

[0015] 可以认为，在不使用酶进行反应的情况下也存在同样的课题。

[0016] 本发明所要解决的课题在于提供一种抑制了生成氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸作为副产物的γ-谷氨酰半胱氨酸制造方法。另外，本发明所要解决的课题还在于提供抑制抑制了生成氧化型谷胱甘肽作为副产物的谷胱甘肽制造方法。

[0017] 需要说明的是，在本发明中，“谷胱甘肽”或“GSH”专指“还原型谷胱甘肽”的意思，氧化型的谷胱甘肽以“氧化型谷胱甘肽”或“GSSG”表示。另外，在本发明中，“γ-谷氨酰半胱氨酸”专指“还原型γ-谷氨酰半胱氨酸”的意思，2分子的γ-谷氨酰半胱氨酸氧化而通过-S-S-键键合形成的化合物以“氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸”表示。

[0018] 解决课题的方法

[0019] 在本说明书中，公开以下发明作为解决上述课题的方法。

[0020] (1)一种γ-谷氨酰半胱氨酸的制造方法，该方法包括：

[0021] 工序A，在氧浓度低于大气的气体氛围下通过选自γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶及双功能谷胱甘肽合成酶中至少1种酶在三磷酸腺苷(ATP，也称为腺苷5’-三磷酸)存在下的作用，使L-半胱氨酸与L-谷氨酸发生反应而生成γ-谷氨酰半胱氨酸。

[0022] 在该(1)的方法中，作为副产物的氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸的生成受到抑制，能够以高效率制造γ-谷氨酰半胱氨酸。

[0023] (2)根据上述(1)所述的方法，其中，所述工序A与将二磷酸腺苷(ADP，也称为腺苷5’-二磷酸)再生为三磷酸腺苷(ATP)的ATP再生反应配合而进行。

[0024] 在该(2)的方法中，能够将工序A中消耗的ATP再生，可以降低ATP的添加量。

[0025] (3)根据上述(1)或(2)所述的方法，其中，所述γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶源自大肠埃希氏菌(Escherichia coli)。

[0026] 该(3)的方法中使用的γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶的从L-半胱氨酸和L-谷氨酸生成γ-谷氨酰半胱氨酸的活性特别高，因此优选。

[0027] (4)根据上述(1)或(2)所述的方法，其中，所述双功能谷胱甘肽合成酶源自无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)。

[0028] 该(4)的方法中使用的双功能谷胱甘肽合成酶的从L-半胱氨酸和L-谷氨酸生成γ-谷氨酰半胱氨酸的活性特别高，因此优选。

[0029] (5)一种谷胱甘肽的制造方法，该方法包括：

[0030] 工序B，在氧浓度低于大气的气体氛围下通过选自谷胱甘肽合成酶及双功能谷胱甘肽合成酶中的至少1种酶在三磷酸腺苷(ATP)的存在下的作用，使γ-谷氨酰半胱氨酸与甘氨酸发生反应而生成谷胱甘肽。

[0031] 在该(5)的方法中，作为副产物的氧化型谷胱甘肽的生成受到抑制，能够以高效率制造谷胱甘肽。

[0032] (6)根据(5)所述的方法，其中，所述工序B与将二磷酸腺苷(ADP)再生为三磷酸腺苷(ATP)的ATP再生反应配合而进行。

[0033] 在该(6)的方法中，能够将工序B中消耗的ATP再生，可以降低ATP的添加量。

[0034] (7)根据(5)或(6)所述的方法，其中，所述谷胱甘肽合成酶源自大肠埃希氏菌。

[0035] 该(7)的方法中使用的谷胱甘肽合成酶的从γ-谷氨酰半胱氨酸和甘氨酸生成谷胱甘肽的活性特别高，因此优选。

[0036] (8)根据(5)或(6)所述的方法，其中，所述双功能谷胱甘肽合成酶源自无乳链球菌。

[0037] 该(8)的方法中使用的双功能谷胱甘肽合成酶的从γ-谷氨酰半胱氨酸和甘氨酸生成谷胱甘肽的活性特别高，因此优选。

[0038] (9)根据(5)～(8)中任一项所述的方法，该方法还包括：

[0039] 工序A，在氧浓度低于大气的气体氛围下通过选自γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶及双功能谷胱甘肽合成酶中至少1种酶在三磷酸腺苷(ATP)存在下的作用，使L-半胱氨酸与L-谷氨酸发生反应而生成γ-谷氨酰半胱氨酸，

[0040] 所述工序B中使用的γ-谷氨酰半胱氨酸是通过所述工序A生成的。

[0041] 根据该(9)的方法，可以从L-半胱氨酸和L-谷氨酸高效率地制造谷胱甘肽而减少作为副产物的氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸及氧化型谷胱甘肽的生成量。

[0042] (10)根据(9)所述的方法，其中，所述工序A与将二磷酸腺苷(ADP)再生为三磷酸腺苷(ATP)的ATP再生反应配合而进行。

[0043] 根据该(10)的方法，能够将工序A中消耗的ATP再生，可以降低ATP的添加量。

[0044] (11)根据(9)或(10)所述的方法，其中，所述γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶源自大肠埃希氏菌。

[0045] 该(11)的方法中使用的γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶的从L-半胱氨酸和L-谷氨酸生成γ-谷氨酰半胱氨酸的活性特别高，因此优选。

[0046] (12)根据(9)或(10)所述的方法，其中，所述双功能谷胱甘肽合成酶源自无乳链球菌。

[0047] 该(12)的方法中使用的双功能谷胱甘肽合成酶的从L-半胱氨酸和L-谷氨酸生成γ-谷氨酰半胱氨酸的活性特别高，因此优选。

[0048] (13)一种γ-谷氨酰半胱氨酸的制造方法，该方法包括：

[0049] 工序A’，在氧浓度低于大气的气体氛围下使L-半胱氨酸与L-谷氨酸发生反应，生成γ-谷氨酰半胱氨酸。

[0050] 在该(13)的方法中，作为副产物的氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸的生成受到抑制，能够以高效率制造γ-谷氨酰半胱氨酸。在本方法中，更优选所述工序A’为(1)中记载的所述工序A。

[0051] (14)一种谷胱甘肽的制造方法，该方法包括：

[0052] 工序B’，在氧浓度低于大气的气体氛围下使γ-谷氨酰半胱氨酸与甘氨酸发生反应，生成谷胱甘肽。

[0053] 在该(14)的方法中，作为副产物的氧化型谷胱甘肽的生成受到抑制，能够以高效率制造谷胱甘肽。在本方法中，更优选所述工序B’为(5)中记载的所述工序B。

[0054] (15)根据(14)所述的方法，该方法还包括：

[0055] 工序A’，在氧浓度低于大气的气体氛围下使L-半胱氨酸与L-谷氨酸发生反应，生成γ-谷氨酰半胱氨酸，

[0056] 所述工序B’中使用的γ-谷氨酰半胱氨酸是通过所述工序A’生成的。

[0057] 在该(15)的方法中，作为副产物的氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸及氧化型谷胱甘肽的生成受到抑制，能够以高效率制造谷胱甘肽。在本方法中，更优选所述工序A’为(1)中记载的所述工序A。

[0058] 需要说明的是，在本说明书中，“L-半胱氨酸”、“L-谷氨酸”、“甘氨酸”、“γ-谷氨酰半胱氨酸”、“谷胱甘肽”、“L-胱氨酸”、“氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸”、“氧化型谷胱甘肽”、“三磷酸腺苷”、“二磷酸腺苷”、“一磷酸腺苷”、“缩合磷酸”、“聚磷酸”等各个用语分别并不限定于各种化合物的形态，也可以是单体的形态，包括钠盐、钾盐等盐的形态、水合物等溶剂合物的形态、电离后的离子的形态的情况。

[0059] 在本发明中，大气是指地面上的大气，即空气。

[0060] 本说明书包括作为本申请的优先权的基础的日本专利申请号2014-154026号所公开的内容。

[0061] 发明的效果

[0062] 本发明提供一种作为副产物的氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸的生成受到抑制的γ-谷氨酰半胱氨酸制造方法。另外，本发明提供一种作为副产物的氧化型谷胱甘肽的生成受到抑制的谷胱甘肽制造方法。

[0063] ＜本发明中使用的酶＞

[0064] 在本说明书中，有时分别将γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶简称为“GSH I”，将谷胱甘肽合成酶简称为“GSH II”，将双功能谷胱甘肽合成酶简称为“GSH F”，将腺苷酸激酶简称为“ADK”，将聚磷酸依赖性AMP转移酶简称为“PAP”。

[0065] ＜GSH I＞

[0066] 本发明所使用的γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GSH I)是具有将L-半胱氨酸(L-Cys)识别为底物并且催化通过在ATP的存在下使其与L-谷氨酸(L-Glu)键合而生成γ-Glu-Cys的反应的活性的酶，只要具有该活性即可，对其来源、结构等没有特别限定。在本发明中，将该活性称为γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶活性。该活性的1U是指在30℃下1分钟生成1μmol的γ-谷氨酰半胱氨酸的活性，是在以下测定条件下测定的。

[0067] (测定条件)

[0068] 向含有10mM ATP、15mM L-谷氨酸、15mM L-半胱氨酸、10mM硫酸镁的50mM三羟甲基氨基甲烷盐酸盐(Tris-HCl)缓冲液(pH8.0)中添加酶液，并在30℃下保温，由此进行反应，通过添加6N盐酸而使反应终止。使用高效液相色谱对反应液中的γ-谷氨酰半胱氨酸进行定量。

[0069] 上述高效液相色谱的条件如下所述。在该条件下，按照谷胱甘肽(GSH)、γ-谷氨酰半胱氨酸(γ-GC)、氧化型γ-GC、氧化型谷胱甘肽(GSSG)的顺序洗脱。

[0070] [HPLC条件]

[0071] 柱：ODS-HG-3(4.6mmφ×150mm、野村化学株式会社制造)；

[0072] 洗脱液：将磷酸二氢钾12.2g和庚烷磺酸钠3.6g用蒸馏水1.8L溶解后，用磷酸将该溶液调节至pH2.8，再追加甲醇186ml进行溶解而得到的液体；

[0073] 流速：1.0ml/分；

[0074] 柱温：40℃；

[0075] 测定波长：210nm

[0076] 作为GSH I，优选使用每1mg蛋白质的γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶活性(比活性)为0.5U以上的GSH I。

[0077] GSH I的来源没有特别限定，可以使用源自微生物、动物、植物等的GSH I。优选源自微生物的GSH I，特别优选源自大肠埃希氏菌等肠内细菌、棒状细菌等细菌、酵母等真核微生物等的GSH I。

[0078] 将源自大肠埃希氏菌的GSH I的碱基序列、以及由该碱基序列所编码的氨基酸序列的具体例子分别示于序列号1和序列号9。

[0079] 另外，作为GSH I，并不限定于由序列号9所示的氨基酸序列构成的GSH I，也可以使用其活性变异体、其它种直系同源物等具有GSH I活性的其它多肽。具有GSH I活性的其它多肽优选为在上述的活性测定条件下，显示出使用了由序列号9所示的氨基酸序列构成的GSH I的情况下的10％以上、优选为40％以上、更优选为60％以上、更优选为80％以上、进一步优选为90％以上的活性的多肽。上述活性变异体、其它种直系同源物等具有GSH I活性的其它多肽包括：例如，由序列号9所示的氨基酸序列中1～多个氨基酸被添加、缺失或取代而得到的氨基酸序列所构成的多肽(特别优选为由序列号9所示的氨基酸序列的N末端及C末端的一者或两者中总计1～多个氨基酸被取代、缺失和/或添加、优选为缺失和/或添加而得到的氨基酸序列所构成的多肽)、由相对于序列号9所示的氨基酸序列具有80％以上、优选为85％以上、更优选为90％以上、95％以上、97％以上、98％以上或99％以上的氨基酸同源性(同一性)的氨基酸序列所构成的多肽。另外，也可以使用选自下述至少一种多肽的具有GSH I活性的片段作为上述其它多肽：由序列号9所示的氨基酸序列构成的多肽、由序列号9所示的氨基酸序列中1～多个氨基酸被添加、缺失或取代而得到的氨基酸序列所构成的上述多肽、以及由相对于序列号9所示的氨基酸序列具有上述氨基酸同源性的氨基酸序列所构成的上述多肽，作为该片段，可以使用氨基酸数量优选为250以上、更优选为300以上、更优选为400以上、更优选为500以上的多肽。在本说明书中，“多个”是指例如2～20个、2～15个、2～10个、2～7个、2～5个、2～4个或2～3个。“氨基酸同源性”是指，对两个氨基酸序列进行排列(对齐)，根据需要导入间隙，使得两者的氨基酸一致程度达到最高时，相同氨基酸残基相对于序列号9所示的蛋白质的全部氨基酸残基数的比例(％)。氨基酸同源性可以使用利用BLAST、FASTA进行的蛋白质的检索系统而算出(Karlin,S.et al.,1993,
Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90:5873-5877；Altschul,S.F.et al.,1990,J.Mol.Biol.,215:
403-410；Pearson,W.R.et al.,1988,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,85:2444-2448)。另外，氨基酸的取代优选为保守氨基酸取代。“保守氨基酸取代”是指电荷、支链、极性、芳香性等性质相似的氨基酸之间的取代。性质相似的氨基酸例如可以分类为：碱性氨基酸(精氨酸、赖氨酸、组氨酸)、酸性氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸)、无电荷极性氨基酸(甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸)、非极性氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、缬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、甲硫氨酸)、支链氨基酸(亮氨酸、缬氨酸、异亮氨酸)、芳香族氨基酸(苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸)等。上述各多肽可以进行适当化学修饰。

[0080] 可以用于GSH I的制备的、编码GSH I的基因(DNA或RNA)的碱基序列并不限定于序列号1所示的碱基序列，可以是编码作为目标的GSH I的氨基酸序列的、与宿主生物的种类相对应的适当的碱基序列。

[0081] ＜GSH II＞

[0082] 可以用于本发明的谷胱甘肽合成酶(GSH II)是具有识别γ-Glu-Cys作为底物并且催化通过在ATP存在下使其与甘氨酸(Gly)键合而生成γ-Glu-Cys-Gly的反应的活性的酶，只要具有该活性即可，对其来源、结构等没有特别限定。在本发明中，将该活性称为谷胱甘肽合成酶活性。该活性的1U是指在30℃下1分钟生成1μmol谷胱甘肽的活性，是在以下测定条件下测定的。

[0083] (测定条件)

[0084] 向含有10mM ATP、15mMγ-谷氨酰半胱氨酸、15mM甘氨酸、10mM硫酸镁的50mM三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲液(pH8.0)中添加酶液，并在30℃下保温，由此进行反应，通过添加6N盐酸而使反应终止。使用高效液相色谱对反应液中的谷胱甘肽进行定量。

[0085] 高效液相色谱的条件使用与GSH I的活性测定法相关的上述条件相同的条件。

[0086] 作为GSH II，优选使用每1mg蛋白质的谷胱甘肽合成酶活性(比活性)为0.5U以上的GSH II。

[0087] GSH II的来源没有特别限定，可以使用源自微生物、动物、植物等的GSH II。优选源自微生物的GSH II，特别优选源自大肠埃希氏菌等肠内细菌、棒状细菌等细菌、酵母等真核微生物等的GSH II。

[0088] 将源自大肠埃希氏菌的GSH II的碱基序列、以及由该碱基序列所编码的氨基酸序列的具体例子分别示于序列号4和序列号10。

[0089] 另外，作为GSH II，并不限定于由序列号10所示的氨基酸序列构成的GSH II，也可以使用其活性变异体、其它种直系同源物等具有GSH II活性的其它多肽。具有GSH II活性的其它多肽优选为在上述的活性测定条件下，显示出使用了由序列号10所示的氨基酸序列构成的GSH II的情况下的10％以上、优选为40％以上、更优选为60％以上、更优选为80％以上、进一步优选为90％以上的活性的多肽。上述活性变异体、其它种直系同源物等具有GSH II活性的其它多肽包括：例如，由序列号10所示的氨基酸序列中1～多个氨基酸被添加、缺失或取代而得到的氨基酸序列所构成的多肽(特别优选为由序列号10所示的氨基酸序列的N末端及C末端的一者或两方中总计1～多个氨基酸被取代、缺失和/或添加、优选为缺失和/或添加而得到的氨基酸序列所构成的多肽)、由相对于序列号10所示的氨基酸序列具有80％以上、优选为85％以上、更优选为90％以上、95％以上、97％以上、98％以上或99％以上的氨基酸同源性的氨基酸序列所构成的多肽。另外，也可以使用选自下述至少一种多肽的具有GSH II活性的片段作为上述其它多肽：由序列号10所示的氨基酸序列构成的多肽、由序列号10所示的氨基酸序列中1～多个氨基酸被添加、缺失或取代而得到的氨基酸序列所构成的上述多肽、以及由相对于序列号10所示的氨基酸序列具有上述氨基酸同源性的氨基酸序列所构成的上述多肽，作为该片段，可以使用氨基酸数量优选为150以上、更优选为200以上、更优选为300以上的多肽。“氨基酸同源性”是指，对两个氨基酸序列进行排列(对齐)，根据需要导入间隙，使得两者的氨基酸一致程度达到最高时，相同氨基酸残基相对于序列号10所示的蛋白质的全部氨基酸残基数的比例(％)。另外，氨基酸的取代优选为保守氨基酸取代。这里，关于“多个”的优选范围、氨基酸同源性的计算方法、保守氨基酸取代，如与GSH I相关说明所述。上述各多肽可以进行适当化学修饰。

[0090] 可以用于GSH II的制备的、编码GSH II的基因(DNA或RNA)的碱基序列并不限定于序列号4所示的碱基序列，可以是编码作为目标的GSH II的氨基酸序列的、与宿主生物的种类相对应的适当的碱基序列。

[0091] ＜GSH F＞

[0092] 可以用于本发明的双功能谷胱甘肽合成酶(GSH F)是同时具有如下活性的酶，即，识别L-Cys作为底物且催化通过在ATP存在下使其与L-Glu键合而生成γ-Glu-Cys的反应的活性、以及识别γ-Glu-Cys作为底物且催化通过在ATP存在下使其与Gly键合而生成γ-Glu-Cys-Gly的反应的活性，只要具有该活性即可，对其来源、结构等没有特别限定。在本发明中，将该活性称为双功能谷胱甘肽合成酶活性。该活性的1U是指在30℃下1分钟生成1μmol的γ-Glu-Cys-Gly(谷胱甘肽)的活性，是在以下测定条件下测定的。

[0093] (测定条件)

[0094] 向含有10mM ATP、15mM L-谷氨酸、15mM L-半胱氨酸、15mM甘氨酸、10mM硫酸镁的50mM三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲液(pH8.0)中添加酶液，并在30℃下保温，由此进行反应，通过添加6N盐酸而使反应终止。使用高效液相色谱对反应液中的谷胱甘肽进行定量。

[0095] 高效液相色谱的条件使用与GSH I的活性测定法相关的上述条件相同的条件。

[0096] 作为GSH F，优选使用每1mg蛋白质的双功能谷胱甘肽合成酶活性(比活性)为0.5U以上的GSH F。

[0097] GSH F的来源没有特别限定，可以使用源自微生物、动物、植物等的GSH F。优选源自微生物的GSH F。特别优选源自细菌的GSH F，具体而言，优选源自下述细菌中至少1种的GSH F：无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)、变异链球菌(Streptococcus mutans)、猪链球菌(Streptococcus suis)、嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)等链球菌(Streptococcus)属细菌；植物乳杆菌(Lactobacillus  plantarum)等乳杆菌(Lactobacillus)属细菌；嗜冷脱硫枝条菌(Desulfotalea psychrophila)等脱硫枝条菌(Desulfotalea)属细菌；产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)等梭菌(Clostridium)属细菌；无害李斯特氏菌(Listeria innocua)、单核细胞增多性李斯特氏菌(Listeria monocytogenes)等李斯特氏菌(Listeria)属细菌；粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、屎肠球菌(Enterococcus faecium)等肠球菌(Enterococcus)属细菌；麦氏巴斯德氏菌(Pasteurella multocida)等巴斯德氏菌(Pasteurella)属细菌；产琥珀酸曼海姆氏菌(Mannheimia succiniciprodecens)等海姆氏菌(Mannheimia)属细菌；以及睡眠嗜血杆菌(Haemophilus somnus)等嗜血杆菌(Haemophilus)属细菌。

[0098] 源自无乳链球菌的GSH F的碱基序列、及由该碱基序列编码的氨基酸序列的具体例子分别示于序列号11和序列号12。另外，由序列号7的第4碱基～第2253碱基构成的碱基序列是编码由序列号12所示的氨基酸序列构成的、源自无乳链球菌的GSH F的碱基序列，是使其符合了大肠埃希氏菌中密码子使用频率的碱基序列的例子。

[0099] 另外，作为GSH F，并不限定于由序列号12所示的氨基酸序列构成的GSH F，也可以使用其活性变异体、其它种直系同源物等具有GSH F活性的其它多肽。具有GSH F活性的其它多肽优选为在上述的活性测定条件下，显示出使用了由序列号12所示的氨基酸序列构成的GSH F的情况下的10％以上、优选为40％以上、更优选为60％以上、更优选为80％以上、进一步优选为90％以上的活性的多肽。上述活性变异体、其它种直系同源物等具有GSH F活性的其它多肽包括：例如，由序列号12所示的氨基酸序列中1～多个氨基酸被添加、缺失或取代而得到的氨基酸序列所构成的多肽(特别优选为由序列号12所示的氨基酸序列的N末端及C末端的一者或两方中总计1～多个氨基酸被取代、缺失和/或添加、优选为缺失和/或添加而得到的氨基酸序列所构成的多肽)、由相对于序列号12所示的氨基酸序列具有80％以上、优选为85％以上、更优选为90％以上、95％以上、97％以上、98％以上或99％以上的氨基酸同源性的氨基酸序列所构成的多肽。另外，也可以使用选自下述至少一种多肽的具有GSH F活性的片段作为上述其它多肽：由序列号12所示的氨基酸序列构成的多肽、由序列号12所示的氨基酸序列中1～多个氨基酸被添加、缺失或取代而得到的氨基酸序列所构成的上述多肽、以及由相对于序列号12所示的氨基酸序列具有上述氨基酸同源性的氨基酸序列所构成的上述多肽，作为该片段，可以使用氨基酸数量优选为400以上、更优选为500以上、更优选为600以上、更优选为700以上、更优选为730以上的多肽。“氨基酸同源性”是指，对两个氨基酸序列进行排列(对齐)，根据需要导入间隙，使得两者的氨基酸一致程度达到最高时，相同氨基酸残基相对于序列号12所示的蛋白质的全部氨基酸残基数的比例(％)。另外，氨基酸的取代优选为保守氨基酸取代。这里，关于“多个”的优选范围、氨基酸同源性的计算方法、保守氨基酸取代，如与GSH I相关说明所述。上述各多肽可以进行适当化学修饰。

[0100] 可以用于GSH F的制备的、编码GSH F的基因(DNA或RNA)的碱基序列并不限定于序列号11所示的碱基序列，可以是编码作为目标的GSH F的氨基酸序列的、与宿主生物的种类相对应的适当的碱基序列。

[0101] ＜ADK＞

[0102] 可以用于本发明的腺苷酸激酶(ADK)是具有催化从2分子ADP分别生成各1分子ATP、AMP的反应的活性的酶，只要具有该活性即可，对其来源、结构等没有特别限定。在本发明中，将该活性称为ADK活性。该活性的1U是指在30℃下1分钟生成1μmol的AMP的活性，是在以下测定条件下测定的。

[0103] (测定条件)

[0104] 向含有10mM ADP、70mM硫酸镁的50mM三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲液(pH8.0)中添加酶液，并在30℃下保温，由此进行反应，通过添加6N盐酸而使反应终止。使用高效液相色谱对反应液中的AMP进行定量。

[0105] 上述高效液相色谱的条件如下所述。在该条件下按照三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)、一磷酸腺苷(5’-腺苷酸)(AMP)的顺序洗脱。

[0106] [HPLC条件]

[0107] 柱：ODS-HG-3(4.6mmφ×150mm、野村化学株式会社制造)；

[0108] 洗脱液：将磷酸二氢钾12.2g和庚烷磺酸钠3.6g用蒸馏水1.8L溶解后，用磷酸将该溶液调节至pH2.8，再追加甲醇186ml进行溶解而得到的液体；

[0109] 流速：1.0ml/分；

[0110] 柱温：40℃；

[0111] 测定波长：210nm

[0112] 作为ADK，优选使用每1mg蛋白质的ADK活性(比活性)为20U以上的ADK。

[0113] ADK的来源没有特别限定，可以使用源自微生物、动物、植物等的ADK。优选源自微生物的ADK。特别优选源自细菌的ADK，具体而言，优选源自大肠埃希氏菌的ADK。

[0114] 将源自大肠埃希氏菌的ADK的碱基序列、以及由该碱基序列所编码的氨基酸序列的具体例子分别示于序列号13和序列号14。

[0115] 另外，作为ADK，并不限定于由序列号14所示的氨基酸序列所构成的ADK，也可以使用其活性变异体、其它种直系同源物等具有ADK活性的其它多肽。具有ADK活性的其它多肽优选为在上述的活性测定条件下，显示出使用了由序列号14所示的氨基酸序列构成的ADK的情况下的10％以上、优选为40％以上、更优选为60％以上、更优选为80％以上、进一步优选为90％以上的活性的多肽。上述活性变异体、其它种直系同源物等具有ADK活性的其它多肽包括：例如，由序列号14所示的氨基酸序列中1～多个氨基酸被添加、缺失或取代而得到的氨基酸序列所构成的多肽(特别优选为由序列号14所示的氨基酸序列的N末端及C末端的一者或两者中总计1～多个氨基酸被取代、缺失和/或添加、优选为缺失和/或添加而得到的氨基酸序列所构成的多肽)、由相对于序列号14所示的氨基酸序列具有80％以上、优选为85％以上、更优选为90％以上、95％以上、97％以上、98％以上或99％以上的氨基酸同源性的氨基酸序列所构成的多肽。另外，也可以使用选自下述至少一种多肽的具有ADK活性的片段作为上述其它多肽：由序列号14所示的氨基酸序列所构成的多肽、由序列号14所示的氨基酸序列中1～多个氨基酸被添加、缺失或取代而得到的氨基酸序列所构成的上述多肽、以及由相对于序列号14所示的氨基酸序列具有上述氨基酸同源性的氨基酸序列所构成的上述多肽，作为该片段，可以使用氨基酸数量优选为100以上、更优选为150以上、更优选为200以上的多肽。“氨基酸同源性”是指，对两个氨基酸序列进行排列(对齐)，根据需要导入间隙，使得两者的氨基酸一致程度达到最高时，相同氨基酸残基相对于序列号14所示的蛋白质的全部氨基酸残基数的比例(％)。另外，氨基酸的取代优选为保守氨基酸取代。这里，关于“多个”的优选范围、氨基酸同源性的计算方法、保守氨基酸取代，如与GSH I相关说明所述。上述各多肽可以进行适当化学修饰。

[0116] 可以用于ADK的制备的、编码ADK的基因(DNA或RNA)的碱基序列并不限定于序列号13所示的碱基序列，可以是编码作为目标的ADK的氨基酸序列的、与宿主生物的种类相对应的适当的碱基序列。

[0117] ＜PAP＞

[0118] 可以用于本发明的聚磷酸依赖性AMP转移酶(PAP)是具有催化将聚磷酸作为磷酸供体对AMP进行磷酸化而生成ADP的反应的活性的酶，只要具有该活性即可，对其来源、结构等没有特别限定。在本发明中，将该活性称为PAP活性。该活性的1U是指在30℃下1分钟生成1μmol的ADP的活性，是在以下测定条件下测定的。

[0119] (测定条件)

[0120] 向含有5mM偏磷酸钠、10mM AMP、70mM硫酸镁的50mM三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲液(pH8.0)中添加酶液，并在30℃下保温，由此进行反应，通过添加6N盐酸而使反应终止。使用高效液相色谱对反应液中的ADP进行定量。

[0121] 高效液相色谱的条件使用与ADK的活性测定法相关的上述条件相同的条件。

[0122] 作为PAP，优选使用每1mg蛋白质的PAP活性(比活性)为20U以上的PAP。

[0123] PAP的来源没有特别限定，可以使用源自微生物、动物、植物等的PAP。优选源自微生物的PAP。特别优选源自细菌的PAP，具体而言，优选源自约氏不动杆菌(Acinetobacter johnsonii)的PAP。

[0124] 将源自约氏不动杆菌的PAP的碱基序列、以及由该碱基序列所编码的氨基酸序列的具体例子分别示于序列号15和序列号16。另外，由序列号8的第4碱基～第1428碱基所构成的碱基序列是编码由序列号16所示的氨基酸序列构成的、源自约氏不动杆菌的PAP的碱基序列，是符合了大肠埃希氏菌中的密码子使用频率的碱基序列的例子。

[0125] 另外，作为PAP，并不限定于由序列号16所示的氨基酸序列所构成的PAP，也可以使用其活性变异体、其它种直系同源物等具有PAP活性的其它多肽。具有PAP活性的其它多肽优选为在上述的活性测定条件下，显示出使用了由序列号16所示的氨基酸序列构成的PAP的情况下的10％以上、优选为40％以上、更优选为60％以上、更优选为80％以上、进一步优选为90％以上的活性的多肽。上述活性变异体、其它种直系同源物等具有PAP活性的其它多肽包括：例如，由序列号16所示的氨基酸序列中1～多个氨基酸被添加、缺失或取代而得到的氨基酸序列所构成的多肽(特别优选为由序列号16所示的氨基酸序列的N末端及C末端的一者或两者中总计1～多个氨基酸被取代、缺失和/或添加、优选为缺失和/或添加而得到的氨基酸序列所构成的多肽)、由相对于序列号16所示的氨基酸序列具有80％以上、优选为85％以上、更优选为90％以上、95％以上、97％以上、98％以上或99％以上的氨基酸同源性的氨基酸序列所构成的多肽。另外，也可以使用选自下述至少一种多肽的具有PAP活性的片段作为上述其它多肽：由序列号16所示的氨基酸序列所构成的多肽、由序列号16所示的氨基酸序列中1～多个氨基酸被添加、缺失或取代而得到的氨基酸序列所构成的上述多肽、以及由相对于序列号16所示的氨基酸序列具有上述氨基酸同源性的氨基酸序列所构成的上述多肽，作为该片段，可以使用氨基酸数量优选为250以上、更优选为300以上、更优选为400以上、更优选为450以上的多肽。“氨基酸同源性”是指，对两个氨基酸序列进行排列(对齐)，根据需要导入间隙，使得两者的氨基酸一致程度达到最高时，相同氨基酸残基相对于序列号16所示的蛋白质的全部氨基酸残基数的比例(％)。另外，氨基酸的取代优选为保守氨基酸取代。这里，关于“多个”的优选范围、氨基酸同源性的计算方法、保守氨基酸取代，如与GSH I相关说明所述。上述各多肽可以进行适当化学修饰。

[0126] 可以用于PAP的制备的、编码PAP的基因(DNA或RNA)的碱基序列并不限定于序列号15所示的碱基序列，可以是编码作为目标的PAP的氨基酸序列的、与宿主生物的种类相对应的适当的碱基序列。

[0127] ＜酶的制备＞

[0128] 获得本发明中使用的上述各种酶的方法没有特别限定。上述各种酶可以由具有该酶的活性的生物、例如微生物的野生株或变异株来制备。作为具有目标的酶的活性的生物，可以是原本具有该酶的活性的生物和该酶的活性得到了增强的生物中的任一种。作为酶的活性得到了增强的生物，可以列举通过基因工程的方法对编码上述各种酶的基因的表达进行了增强的重组生物细胞。需要说明的是，“酶的活性得到了增强的生物”包括以下两者：对于原本具有该酶的活性的生物而言该酶的活性增加了的生物、以及对于原本不具有该酶的活性的生物而言赋予了该酶的活性的生物。

[0129] 使用基因工程的方法得到的重组生物细胞是指，代表性的而言，将编码目标酶的基因(DNA或RNA)插入适当的载体制成重组载体，通过该重组载体对适当的宿主生物细胞进行转化而得到的、具有生产该酶的能力的重组生物细胞。通过培养该重组生物细胞，能够制造作为目标的上述各种酶。作为宿主生物细胞，可以列举：细菌、酵母、丝状真菌、植物细胞、动物细胞等，从导入及表达效率的观点考虑，优选细菌，特别优选大肠埃希氏菌。

[0130] ＜工序A及工序A’＞

[0131] 利用本发明的γ-谷氨酰半胱氨酸的制造方法包括：工序A，在氧浓度低于大气的气体氛围下通过选自γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GSH I)及双功能谷胱甘肽合成酶(GSH F)中至少1种酶在三磷酸腺苷(ATP)的存在下的作用，使L-半胱氨酸与L-谷氨酸发生反应而生成γ-谷氨酰半胱氨酸。工序A是在上述酶和ATP的存在下使L-半胱氨酸与L-谷氨酸反应而生成γ-谷氨酰半胱氨酸的工序，上述酶发挥作用而催化上述反应时消耗三磷酸腺苷(ATP)。

[0132] 另外，利用本发明的γ-谷氨酰半胱氨酸的制造方法包括：工序A’：在氧浓度低于大气的气体氛围下使L-半胱氨酸与L-谷氨酸发生反应，生成γ-谷氨酰半胱氨酸。工序A’可以通过酶反应来进行，也可以不使用酶而通过化学反应来进行，优选为通过酶反应来进行的工序，特别优选为上述工序A。由于底物化合物不需要利用官能团进行保护、反应特异性高等原因，酶反应比化学合成反应更有利。

[0133] 作为利用不使用酶的化学反应进行的工序A’，没有特别限定，可以列举例如如下工序：使将羧基用适当的保护基团进行了保护的L-半胱氨酸与将α-羧基和氨基用适当的保护基团进行了保护的L-谷氨酸进行反应，使1分子L-谷氨酸的γ-羧基分别对1分子L-半胱氨酸中的氨基进行脱水缩合而形成肽键。在该工序中，脱水缩合反应后根据需要对1个以上的保护基团进行脱保护。作为对羧基的保护基团，可以使用苄基等公知的羧基用保护基团，作为对氨基的保护基团，可以使用叔丁氧羰(Boc)基、9-芴甲氧羰(Fmoc)基等公知的氨基用保护基团。

[0134] 在工序A中，GSH I和/或GSH F可以以活细胞的形式直接使用具有GSH I和/或GSH F活性的生物细胞，也可以以虽然死亡但未受损的上述细胞的形态来使用，还可以使用GSH I和/或GSH F存在于细胞外的形态，具体而言，可以以上述生物细胞的破碎物的形态使用，也可以以由上述细胞分离并根据需要进行适当纯化而得到的蛋白质的形态来使用。这里，具有GSH I和/或GSH F活性的蛋白质的纯化程度没有特别限定，可以是粗纯化。

[0135] 作为工序A中使用的酶，优选不使用具有GSH I和/或GSH F活性的活细胞，更优选不使用具有GSH I和/或GSH F活性的活细胞及未受损的死细胞。作为工序A中使用的酶，特别优选存在于细胞外的GSH I和/或GSH F，具体而言，优选使用上述细胞的破碎物的形态的GSH I和/或GSH F、或者使用从上述细胞分离而得到的蛋白质的形态的GSH I和/或GSH F。在将GSH I和/或GSH F以具有该活性的活细胞的形式用于工序A时，反应体系中一磷酸腺苷(AMP)容易分解(参考实施例4)。AMP是下面叙述的ATP再生反应的中间体之一，因此，如果AMP分解，则难以高效地进行ATP再生反应。另一方面，在将GSH I和/或GSH F以存在于细胞外的形式用于工序A时，不容易发生AMP的分解，能够高效地进行ATP再生反应，因此优选。需要说明的是，在不使用活细胞进行工序A的反应的情况下，由于不存在活细胞带来的还原作用，因此，虽然有在含氧较多的气体氛围下容易发生氧化而容易生成氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸的问题，但在本发明中，通过在氧浓度低于大气的气体氛围下进行工序A的反应，能够抑制γ-谷氨酰半胱氨酸的氧化，可以以高产率获得还原型的γ-谷氨酰半胱氨酸。即，通过以存在于细胞外的形式，具体而言以具有该活性的细胞的破碎物的形态、或者由该细胞分离而得到的蛋白质的形态使用GSH I和/或GSH F来进行本发明的工序A，能够兼顾抑制AMP的分解和抑制γ-谷氨酰半胱氨酸的氧化。

[0136] 在本说明书中，细胞的“破碎”是指对细胞的表面结构造成损伤的处理，且使其达到细胞内形成的酶能够进出细胞外的程度，不需要使细胞碎片化。在本说明书中，细胞的“破碎物”是指经过破碎处理的细胞的处理物。细胞的破碎处理可以通过以适当的顺序进行1个或多个破碎处理来实施。作为细胞的破碎处理，可以列举：物理处理、化学处理、酶处理等。作为物理处理，可以列举例如：使用高压匀浆器、超音波匀浆器、弗氏细胞压碎器、球磨机等，或者上述处理的组合。作为上述化学处理，可以列举例如：使用盐酸、硫酸等酸(优选为强酸)的处理、使用氢氧化钠、氢氧化钾等碱(优选为强碱)的处理等、上述处理的组合。作为上述酶处理，可以列举例如：使用溶菌酶、藤黄节杆菌酶(zymolyase)、葡聚糖酶、蛋白酶、纤维素酶等的方法、上述方法的组合。

[0137] 在工序A中可以将L-半胱氨酸、L-谷氨酸、三磷酸腺苷(ATP)各自以盐的形态、单体的形态、水合物等溶剂合物的形态等各种形态添加于反应体系中，在工序A’中可以将L-半胱氨酸、L-谷氨酸各自以盐的形态、单体的形态、水合物等溶剂合物的形态等各种形态添加于反应体系中。

[0138] 在工序A和/或工序A’中作为原料使用的L-半胱氨酸优选实质上不含有L-胱氨酸，具体而言，相对于L-胱氨酸和L-半胱氨酸的总摩尔量，L-半胱氨酸为70摩尔％以上，更优选为80摩尔％以上，更优选为90摩尔％以上，进一步优选为95摩尔％以上，进一步优选为98摩尔％以上，最优选使用100摩尔％的L-半胱氨酸。相对于L-半胱氨酸和L-胱氨酸的总摩尔量，L-半胱氨酸的比例在上述范围内这样的必要条件优选至少在工序A和/或工序A’的反应开始时得到满足，更优选在从工序A和/或工序A’的反应开始时至反应后的期间内得到满足。

[0139] 在工序A和/或工序A’中，反应在“氧浓度低于大气的气体氛围”下进行。作为该气体氛围，优选氧浓度为10体积％以下的气体氛围，进一步优选氧浓度为5体积％以下的气体氛围。下限没有特别限定，氧浓度可以为0体积％。作为“氧浓度低于大气的气体氛围”，可以例示出非活性气体的气体氛围。作为非活性气体，只要不含有氧即可，对气体没有特别限定，优选氮气、稀有气体(氩气等)、二氧化碳气体等非活性气体的气体氛围。这里，非活性气体中不含有氧包括实质上不含有氧的情况。通过在气相被上述非活性气体置换后的反应容器中进行反应，能够实现在上述氧浓度的气体氛围下的反应。“在气相被上述非活性气体置换后的反应容器中进行反应”包括根据需要在流通上述非活性气体下进行反应的情况。需要说明的是，气体氛围压力没有特别限定，通常为常压附近，可以代表性地设为0.08～0.12MPa。在该气体氛围下进行γ-谷氨酰半胱氨酸的生成时，能够抑制作为副产物的氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸的生成，可以高效地制造γ-谷氨酰半胱氨酸。工序A和/或工序A’中γ-谷氨酰半胱氨酸相对于底物L-半胱氨酸的代表性的产率为80摩尔％以上，优选为85摩尔％以上，更优选为90摩尔％以上，特别优选为95摩尔％以上。工序A和/或工序A’的反应后的反应体系(例如反应混合液)中实质上不含有氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸，具体而言，在工序A和/或工序A’的反应后的反应体系中，相对于γ-谷氨酰半胱氨酸和氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸的总摩尔量，γ-谷氨酰半胱氨酸含有80摩尔％以上，更优选含有90摩尔％以上，进一步优选含有95摩尔％以上，进一步优选含有97摩尔％以上，最优选含有100摩尔％。

[0140] 工序A和/或工序A’的反应可以在含有调节至适当pH的水等溶剂的反应混合液中进行。作为这时的条件，没有特别限定，底物浓度(L-半胱氨酸和L-谷氨酸的总浓度)可以优选设为约0.1～99重量％，更优选为1～20重量％。对于反应开始时的底物中L-半胱氨酸与L-谷氨酸的量之比而言，相对于L-半胱氨酸1摩尔，可以将L-谷氨酸设为1摩尔左右，例如，相对于L-半胱氨酸1摩尔，可以将L-谷氨酸设为0.5～2摩尔，优选设为0.7～1.3摩尔。反应温度可以优选设为10～60℃，更优选设为20～50℃。反应的pH可以优选设为4～11，更优选设为6～9。反应时间可以优选设为1～120小时，更优选设为1～72小时。

[0141] 反应混合液中的各种酶的浓度可以适当调整，例如，作为各种酶的蛋白质浓度，下限为1μg/ml以上，上限没有特别设定，但优选在100mg/ml以下的范围内适当调整。在工序A中使用GSH I的情况下，工序A的反应混合液中的GSH I活性没有特别限定，下限优选为0.05U/ml以上，上限没有特别设定，但通常可以设为5000U/ml以下。在工序A中使用GSH F的情况下，工序A反应混合液中的GSH F活性没有特别限定，下限优选为0.05U/ml以上，上限没有特别设定，但通常可以设为5000U/ml以下。

[0142] 反应混合液中的ATP浓度可以根据作为底物的L-半胱氨酸的浓度、有无ATP再生体系而适当调整。在工序A中，相对于L-半胱氨酸，消耗等摩尔量的ATP。在将工序A与ATP再生反应配合而实施的情况下，可以大幅降低ATP相对于L-半胱氨酸的添加量。因此，工序A中的反应混合液中的ATP浓度的上限没有特别限定，但优选相对于L-半胱氨酸浓度以摩尔浓度比计为2倍以下，更优选为1.2倍以下。另外，工序A中的反应混合液中的ATP浓度的下限没有特别限定，但优选相对于L-半胱氨酸浓度以摩尔浓度比计为0.0001倍以上，更优选为0.001倍以上，进一步优选为0.01倍以上。

[0143] ＜工序B及工序B’＞

[0144] 利用本发明的谷胱甘肽(GSH)的制造方法包括：工序B，在氧浓度低于大气的气体氛围下通过选自谷胱甘肽合成酶(GSH II)及双功能谷胱甘肽合成酶(GSH F)中的至少1种酶在三磷酸腺苷(ATP)的存在下的作用，使γ-谷氨酰半胱氨酸与甘氨酸发生反应而生成谷胱甘肽。工序B是在上述酶和三磷酸腺苷(ATP)的存在下使γ-谷氨酰半胱氨酸与甘氨酸反应而生成谷胱甘肽的工序，在上述酶发挥作用催化上述反应时，消耗ATP。

[0145] 另外，利用本发明的谷胱甘肽的制造方法包括：工序B’，在氧浓度低于大气的气体氛围下使γ-谷氨酰半胱氨酸与甘氨酸发生反应，生成谷胱甘肽。工序B’可以通过酶反应来进行，也可以不使用酶而通过化学反应来进行，优选为通过酶反应进行的工序，特别优选为上述工序B。由于底物化合物不需要利用官能团进行保护等、反应特异性高等原因，酶反应比化学合成反应更有利。

[0146] 作为利用不使用酶的化学反应进行的工序B’，没有特别限定，可以列举例如如下工序：使将L-谷氨酸残基中的α-羧基和氨基用适当的保护基团进行了保护的γ-谷氨酰半胱氨酸与将羧基用适当的保护基团进行了保护的甘氨酸进行反应，使1分子甘氨酸的氨基对1分子γ-谷氨酰半胱氨酸中的羧基进行脱水缩合而形成肽键。在该工序中，脱水缩合反应后根据需要对1个以上的保护基团进行脱保护。作为对羧基的保护基团，可以使用苄基等公知的羧基用保护基团，作为对氨基的保护基，可以使用叔丁氧羰(Boc)基、9-芴甲氧羰(Fmoc)基等公知的氨基用保护基团。

[0147] 在工序B中，GSH II和/或GSH F可以以活细胞的形式直接使用具有GSH II和/或GSH F活性的生物细胞，也可以以虽然死亡但未受损的上述细胞的形态来使用，还可以使用GSH II和/或GSH F存在于细胞外的形态，具体而言，可以以上述生物细胞的破碎物的形态使用，也可以以由上述细胞分离并根据需要适当纯化而得到的蛋白质的形态来使用。这里，具有GSH II和/或GSH F活性的蛋白质的纯化程度没有特别限定，可以是粗纯化。关于细胞的“破碎物”，如上文所述。

[0148] 作为在工序B中使用的酶，优选不使用具有GSH II和/或GSH F活性的活细胞，更优选不使用具有GSH II和/或GSH F活性的活细胞及未受损的死细胞。作为工序B中使用的酶，特别优选存在于细胞外的GSH II和/或GSH F，具体而言，优选使用上述细胞的破碎物的形态的GSH II和/或GSH F、或者由上述细胞分离得到的蛋白质形态的GSH II和/或GSH F。在将GSH II和/或GSH F以具有该活性的活细胞的形态用于工序B的情况下，反应体系中AMP容易分解，难以高效地进行ATP再生反应(参考实施例4)。另一方面，在将GSH II和/或GSH F以存在于细胞外的形式用于工序B的情况下，不容易发生AMP的分解，能够高效地进行ATP再生反应，因此优选。需要说明的是，在不使用活细胞进行工序B的反应的情况下，由于不存在活细胞带来的还原作用，因此，虽然有在含氧较多的气体氛围下容易发生氧化而容易生成氧化型谷胱甘肽的问题，但在本发明中，通过在氧浓度低于大气的气体氛围下进行工序B的反应，能够抑制谷胱甘肽的氧化，可以以高产率获得还原型的谷胱甘肽。即，通过以存在于细胞外的形式，具体而言以具有该活性的细胞的破碎物的形态、或者由该细胞分离而得到的蛋白质的形态使用GSH II和/或GSH F来进行本发明的工序B，能够兼顾抑制AMP的分解和抑制谷胱甘肽的氧化。

[0149] 在工序B中可以将γ-谷氨酰半胱氨酸、甘氨酸、三磷酸腺苷(ATP)各自以盐的形态、单体的形态、水合物等溶剂合物的形态等各种形态添加于反应体系中，在工序B’中可以将γ-谷氨酰半胱氨酸、甘氨酸各自以盐的形态、单体的形态、水合物等溶剂合物的形态等各种形态添加于反应体系中。

[0150] 在工序B和/或工序B’中作为原料使用的γ-谷氨酰半胱氨酸优选实质上不含有氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸，具体而言，相对于γ-谷氨酰半胱氨酸和氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸的总摩尔量，γ-谷氨酰半胱氨酸为70摩尔％以上，更优选为80摩尔％以上，更优选为90摩尔％以上，进一步优选为95摩尔％以上，进一步优选为98摩尔％以上，最优选使用100摩尔％的γ-谷氨酰半胱氨酸。

[0151] 在工序B和/或工序B’中，反应在“氧浓度低于大气的气体氛围”下进行。作为该气体氛围，优选氧浓度为10体积％以下的气体氛围，进一步优选氧浓度为5体积％以下的气体氛围。下限没有特别限定，氧浓度可以为0体积％。作为“氧浓度低于大气的气体氛围”，可以例示出非活性气体的气体氛围。作为非活性气体，只要不含有氧即可，对气体没有特别限定，优选氮气、稀有气体(氩气等)、二氧化碳气体等非活性气体的气体氛围。这里，非活性气体中不含有氧包括实质上不含有氧的情况。通过在气相被上述非活性气体置换后的反应容器中进行反应，能够实现在上述氧浓度的气体氛围下的反应。“在气相被上述非活性气体置换后的反应容器中进行反应”包括根据需要在流通上述非活性气体下进行反应的情况。需要说明的是，气体氛围压力没有特别限定，通常为常压附近，可以代表性地设为0.08～0.12MPa。在该气体氛围下进行谷胱甘肽的生成时，能够抑制作为副产物的氧化型谷胱甘肽的生成，可以高效地制造谷胱甘肽。工序B和/或工序B’中谷胱甘肽相对于底物γ-谷氨酰半胱氨酸的代表性的产率为80摩尔％以上，优选为85摩尔％以上，更优选为90摩尔％以上，特别优选为95摩尔％以上。工序B和/或工序B’的反应后的反应体系(例如反应混合液)中实质上不含有氧化型谷胱甘肽，具体而言，在工序B和/或工序B’的反应后的反应体系中，相对于谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽的总摩尔量，谷胱甘肽含有80摩尔％以上，更优选含有90摩尔％以上，进一步优选含有95摩尔％以上，进一步优选含有97摩尔％以上，最优选含有100摩尔％。

[0152] 工序B和/或工序B’的反应可以在含有调节至适当pH的水等溶剂的反应混合液中进行。作为这时的条件，没有特别限定，底物浓度(γ-谷氨酰半胱氨酸和甘氨酸的总浓度)可以优选设为约0.1～99重量％，更优选为1～20重量％。对于反应开始时的底物中γ-谷氨酰半胱氨酸与甘氨酸的量之比而言，相对于γ-谷氨酰半胱氨酸1摩尔，可以将甘氨酸设为1摩尔左右，例如，相对于γ-谷氨酰半胱氨酸1摩尔，可以将甘氨酸设为0.5～2摩尔，优选设为0.7～1.3摩尔。反应温度可以优选设为10～60℃，更优选设为20～50℃。反应的pH可以优选设为4～11，更优选设为6～9。反应时间可以优选设为1～120小时，更优选设为1～72小时。

[0153] 工序B和/或工序B’中作为原料的γ-谷氨酰半胱氨酸可以通过上述工序A和/或工序A’而得到。在该情况下，能够在抑制从作为工序A和/或工序A’的初始原料的L-半胱氨酸生成作为副产物的氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸及氧化型谷胱甘肽的同时制造谷胱甘肽，谷胱甘肽相对于底物L-半胱氨酸的代表性产率为75摩尔％以上，优选为80摩尔％以上，更优选为85摩尔％以上，特别优选为90摩尔％以上。

[0154] 在工序B中以工序A中得到的γ-谷氨酰半胱氨酸作为原料的情况下，可以依次进行工序A的反应和工序B的反应。在该情况下，可以从工序A结束后的反应混合液中分离γ-谷氨酰半胱氨酸而用于工序B，也可以在GSH II和/或GSH F与甘氨酸的各要素中至少1项不足而不进行工序B的条件下进行工序A，接着，向反应混合液中追加上述不足的要素来进行工序B而不从工序A结束后的反应混合液中分离γ-谷氨酰半胱氨酸。

[0155] 另外，工序A的反应与工序B的反应不需要依次进行，也可以同时进行。即，可以在用于工序A的上述酶、用于工序B的上述酶和ATP的存在下使含有L-半胱氨酸、L-谷氨酸和甘氨酸的原料混合物进行反应。另外，该实施方式是本发明的实施方式之一，其中，工序B中用作原料的氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸是通过工序A生成的。但是，已知GSH I因谷胱甘肽而受到反馈抑制，在工序A中使用GSH I作为酶时，优选工序A的反应与工序B的反应依次进行。在工序A及B中使用GSH F作为酶时，通过只有GSH F的作用，可以同时进行工序A和B。

[0156] 同样地，工序B’中作为原料的γ-谷氨酰半胱氨酸可以通过上述工序A’而得到。可以从工序A’结束后的反应混合物中分离γ-谷氨酰半胱氨酸用于工序B’，也可以不分离γ-谷氨酰半胱氨酸，将甘氨酸追加于工序A’结束后的反应混合物中并适当调整反应条件来进行工序B’。另外，工序A’的反应和工序B’的反应不需要依次进行，也可以同时进行。即，可以使含有L-半胱氨酸、L-谷氨酸和甘氨酸的原料混合物发生反应。另外，该实施方式是本发明的实施方式之一，其中，工序B’中用作原料的γ-谷氨酰半胱氨酸是通过工序A’生成的。

[0157] 反应混合液中的各酶的浓度可以适当调整，例如，作为各酶的蛋白质浓度，下限为1μg/ml以上，上限没有特别限定，优选可以在100mg/ml以下的范围内适当调整。在工序B中使用GSH II的情况下，工序B的反应混合液中的GSH II活性没有特别限定，下限优选为
0.05U/ml以上，上限没有特别限定，通常可以设为5000U/ml以下。在工序B中使用GSH F的情况下，工序B反应混合液中的GSH F活性没有特别限定，下限优选为0.05U/ml以上，上限没有特别限定，通常可以设为5000U/ml以下。

[0158] 反应混合液中的ATP的浓度可以根据作为底物的γ-谷氨酰半胱氨酸的浓度、有无ATP再生体系而适当调整。在工序B中，相对于γ-谷氨酰半胱氨酸消耗等摩尔量的ATP。在使 工序B与ATP再生反应配合而实施的情况下，可以大幅降低ATP相对于γ-谷氨酰半胱氨酸的添加量。因此，工序B中的反应混合液中的ATP浓度的上限没有特别限定，但优选相对于γ-谷氨酰半胱氨酸浓度以摩尔浓度比计为2倍以下，更优选为1.2倍以下。另外，工序B中的反应混合液中的ATP浓度的下限没有特别限定，但优选相对于γ-谷氨酰半胱氨酸浓度以摩尔浓度比计为0.0001倍以上，更优选为0.001倍以上，进一步优选为0.01倍以上。

[0159] ＜ATP再生反应＞

[0160] 工序A和B均是消耗ATP生成ADP的工序。由于ATP是较昂贵的原料，因此优选将工序A和B与ATP再生反应配合而进行，所述ATP再生反应从该工序中产生的ADP再生ATP。

[0161] 作为ATP再生反应，可以列举使用磷酸基供应源和磷酸转移酶将ADP再生为ATP的反应。

[0162] 作为ATP再生反应的一个例子，将ATP再生反应的简图示于以下，该简图是使用缩合磷酸作为磷酸基供应源，使用聚磷酸依赖性AMP转移酶(PAP)和腺苷酸激酶(ADK)的组合作为磷酸转移酶的ATP再生反应的简图。

[0163] 化学式1

[0164]

[0165] 在简图中，AMP表示一磷酸腺苷，PAP表示聚磷酸依赖性AMP转移酶，ADK表示腺苷酸激酶，PolyPn表示磷原子为n个的缩合磷酸(在本发明书中称为“聚磷酸”)，PolyPn-1表示磷原子为n-1个的缩合磷酸(聚磷酸)，“反应原料”表示工序A或B中的反应原料，“产物”表示工序A或B中的产物。

[0166] 即，通过在缩合磷酸(聚磷酸)、PAP和ADK的存在下进行工序A和B，消耗ATP而产生的ADP在ADK的作用下转变为ATP和AMP，由ADK的作用产生的AMP在PAP的作用下转变为ADP。该ATP再生反应可以与工序A和B的反应配合进行。

[0167] 作为ADK和PAP，可以活细胞的形式直接使用具有各种酶的活性的生物细胞，也可以以虽然死亡但未受损的上述细胞的形态来使用，还可以使用ADK和/或PAP存在于细胞外的形态，具体而言，可以以上述生物细胞的破碎物的形态使用，也可以以由上述细胞分离并根据需要进行适当纯化而得到的蛋白质的形态来使用。这里，具有ADK和/或PAP活性的蛋白质的纯化程度没有特别限定，可以是粗纯化。关于细胞的“破碎物”，如上文所述。

[0168] 作为在ATP再生反应中使用的酶，优选不使用具有ADK和/或PAP活性的活细胞，更优选不使用具有ADK和/或PAP活性的活细胞及未受损的死细胞。作为在工序B(特别是ATP再生反应)中使用的酶，特别优选使用存在于细胞外的ADK和/或PAP，具体而言，优选使用上述细胞的破碎物的形态的ADK和/或PAP、或者由上述细胞分离而得到的蛋白质形态的ADK和/或PAP。在将ADK和/或PAP以具有该活性的活细胞的形态用于ATP再生反应的情况下，AMP容易分解，难以高效地进行ATP再生反应(参考实施例4)。另一方面，在以存在于细胞外的形式用于ATP再生反应时，AMP不容易发生分解，能够高效地促进ATP再生反应，因此优选。需要说明的是，在不使用活细胞进行工序A和/或工序B的情况下，由于不存在活细胞带来的还原作用，因此，虽然有在含氧较多的气体氛围下容易发生氧化而容易生成氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸和/或氧化型谷胱甘肽的问题，但在本发明中，通过在氧浓度低于大气的气体氛围下进行工序A和/或工序B的反应，能够抑制γ-谷氨酰半胱氨酸和/或谷胱甘肽的氧化，可以以高产率获得还原型的γ-谷氨酰半胱氨酸和/或谷胱甘肽。即，通过以存在于细胞外的形式，具体而言以具有该活性的细胞的破碎物的形态、或者由该细胞分离而得到的蛋白质的形态使用ADK和/或PAP来进行本发明的工序A和/或工序B，能够兼顾抑制AMP的分解和抑制γ-谷氨酰半胱氨酸和/或谷胱甘肽的氧化。

[0169] ATP再生反应中使用的各种酶在反应混合液中的浓度可以适当调整，例如，作为各种酶的蛋白质浓度，下限为1μg/ml以上，上限没有特别设定，但优选在100mg/ml以下的范围内适当调整。在使ATP再生反应与工序A或B配合的情况下，反应混合液中的ADK活性没有特别限定，下限优选为2U/ml以上，上限没有特别设定，但通常可以设为200000U/ml以下，反应混合液中的PAP活性没有特别限定，下限优选为0.5U/ml以上，上限没有特别设定，但通常可以设为50000U/ml以下。

[0170] 缩合磷酸(聚磷酸)添加量可以根据反应底物的量而适当调节。缩合磷酸(聚磷酸)可以以钠盐、钾盐等盐的形态、单体的形态、水合物等溶剂合物的形态等各种形态进行添加。缩合磷酸(聚磷酸)的聚合度(每1分子的磷原子数)没有特别限定。需要说明的是，实施例和比较例中使用的偏磷酸Na是各种聚合度的缩合磷酸钠盐的混合物。

[0171] 实施例

[0172] ＜实验1＞

[0173] 源自大肠埃希氏菌K12株的γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GSH I)的制备

[0174] 制备了如下所述的DNA引物：具有在源自大肠杆菌K12株的GSH I基因(序列号1)的N末端部分的碱基序列键合了限制酶SacI的切割位点和SD序列而成的序列的DNA引物(Primer-1：序列号2)、具有在C末端部分的碱基序列键合了限制酶KpnI切割位点而成的序列的DNA引物(Primer-2：序列号3)。使用该DNA引物，通过PCR对该序列之间的DNA进行扩增，由此获得包含GSH I基因全长的DNA片段。此时，用于PCR扩增的模板为大肠埃希氏菌K12株的基因组DNA。对得到的DNA片段的碱基序列进行分析，确认了包含GSH I基因的全长(序列号1)。将得到的DNA片段插入质粒pUC18(TAKARA BIO公司制造、GenBank收录号：L09136)的lac启动子下游的SacI识别部位与KpnI识别部位之间，构建了重组载体pUCGSHI。使用该重组载体pUCGSHI对大肠埃希氏菌HB101感受态细胞(TAKARA BIO公司制造)进行转化，得到了大肠埃希氏菌HB101(pUCGSHI)。将得到的转化体接种于含有200μg/ml氨苄西林的2×YT培养基(胰蛋白胨1.6％、酵母提取物1.0％、NaCl 0.5％、pH7.0)50ml中，在37℃下振荡培养24小时。测定了酶活性，结果是GSH I活性为5U/ml，源自用作宿主细胞的大肠埃希氏菌的ADK活性为90U/ml。接着，通过离心分离收集菌体，并悬浮于2.5ml的100mM磷酸缓冲液(pH7.0)中进行超音波破碎，制成酶液。

[0175] ＜实验2＞

[0176] 源自大肠埃希氏菌K12株的谷胱甘肽合成酶(GSH II)的制备

[0177] 制备了如下所述的DNA引物：具有对应于GSH II基因(序列号4)的N末端部分的碱基序列键合了限制酶NdeI的切割位点而成的序列的DNA引物(Primer-3：序列号5)、具有对应于C末端部分的碱基序列键合了限制酶EcoRI切割位点而成的序列的DNA引物(Primer-4：序列号6)。使用该DNA引物，通过PCR对该序列之间的DNA进行扩增，由此获得包含GSH II基因全长的DNA片段。此时，用于PCR扩增的模板为大肠埃希氏菌K12株的基因组DNA。对得到的DNA片段的碱基序列进行分析，确认了包含GSH II基因的全长(序列号4)。将得到的DNA片段插入质粒pUCN18(通过PCR法将pUC18(TAKARA BIO公司制造、GenBank收录号：L09136)的第
185号的T改变为A，破坏NdeI位点，再将第471-472号的GC改变为TG，由此新导入了NdeI位点而得到的质粒)的lac启动子下游的NdeI识别部位与EcoRI识别部位之间，构建了重组载体pNGSHII。使用该重组载体pNGSHII，对大肠埃希氏菌HB101感受态细胞(TAKARA BIO公司制造)进行转化，得到了大肠埃希氏菌HB101(pNGSHII)。将得到的转化体接种于含有200μg/ml氨苄西林的2×YT培养基(胰蛋白胨1.6％、酵母提取物1.0％、NaCl 0.5％、pH7.0)50ml中，在37℃下振荡培养24小时。测定了酶活性，结果是GSH II活性为5U/ml，源自用作宿主细胞的大肠埃希氏菌的ADK活性为90U/ml。接着，通过离心分离收集菌体，并悬浮于2.5ml的
100mM磷酸缓冲液(pH7.0)中进行超音波破碎，制成酶液。

[0178] ＜实验3＞

[0179] 源自无乳链球菌的双功能谷胱甘肽合成酶(GSH F)的制备

[0180] 使用基因合成法获得了源自无乳链球菌的GSH F基因片段(序列号7)(Eurogentec公司制造)，所述GSH F基因片段以在大肠埃希氏菌中表达的用途对密码子进行了最优化、且在N末端部分的碱基序列键合了限制酶NdeI的切割位点、在C末端部分的碱基序列键合了限制酶EcoRI切割位点。将得到的基因片段插入质粒pUCN18(将pUC18(TAKARA BIO公司制造、GenBank收录号：L09136)的第185号的T改变为A，破坏NdeI位点，再将第471-472号的GC改变为TG，由此新导入了NdeI位点而得到的质粒)的lac启动子下游的NdeI识别部位与EcoRI识别部位之间，构建了重组载体pNGSHF。使用该重组载体pNGSHF对大肠埃希氏菌HB101感受态细胞(TAKARA BIO公司制造)进行转化，得到了大肠埃希氏菌HB101(pNGSHF)。将得到的转化体接种于含有200μg/ml氨苄西林的2×YT培养基(胰蛋白胨1.6％、酵母提取物1.0％、NaCl 0.5％、pH7.0)50ml中，在37℃下振荡培养24小时。测定了酶活性，结果是GSH F活性为3U/ml，源自用作宿主细胞的大肠埃希氏菌的ADK活性为90U/ml。接着，通过离心分离收集菌体，并悬浮于2.5ml的100mM磷酸缓冲液(pH7.0)中进行超音波破碎，制成酶液。

[0181] ＜实验4＞

[0182] 源自约氏不动杆菌的AMP磷酸转移酶(PAP)的制备

[0183] 使用基因合成法获得了源自约氏不动杆菌的PAP基因片段(序列号8)(Eurogentec公司制造)，所述PAP基因片段以在大肠埃希氏菌中表达的用途对密码子进行了最优化、且在N末端部分的碱基序列键合了限制酶NdeI的切割位点、在C末端部分的碱基序列键合了限制酶EcoRI切割位点。将得到的基因片段插入质粒pUCN18(通过PCR法将pUC18(TAKARA BIO公司制造、GenBank收录号：L09136)的第185号的T改变为A，破坏NdeI位点，再将第471-472号的GC改变为TG，由此新导入了NdeI位点而得到的质粒)的lac启动子下游的NdeI识别部位与EcoRI识别部位之间，构建了重组载体pNPAP。使用该重组载体pNPAP对大肠埃希氏菌HB101感受态细胞(TAKARA BIO公司制造)进行转化，得到了大肠埃希氏菌HB101(pNPAP)。将得到的转化体接种于含有200μg/ml氨苄西林的2×YT培养基(胰蛋白胨1.6％、酵母提取物1.0％、NaCl 0.5％、pH7.0)50ml中，在37℃下振荡培养24小时。测定了酶活性，结果是PAP活性为40U/ml、源自用作宿主细胞的大肠埃希氏菌的ADK活性为90U/ml。接着，通过离心分离收集菌体，并悬浮于2.5ml的100mM磷酸缓冲液(pH7.0)中进行超音波破碎，制成酶液。

[0184] ＜产率的计算＞

[0185] 本说明书的实验中的各化合物的产率的计算方法如下所述。

[0186] 通过用高效液相色谱对反应产物进行分析来定量，通过下式求出产率。

[0187] 产率：各化合物的产量(mol)/初始L-半胱氨酸(mol)×100

[0188] 上述高效液相色谱的条件如下所述。该洗脱条件下，按照谷胱甘肽(GSH)、γ-谷氨酰半胱氨酸(γ-GC)、氧化型γ-GC、氧化型谷胱甘肽(GSSG)的顺序洗脱。

[0189] [产率的分析]

[0190] 柱：ODS-HG-3(4.6mmφ×150mm、野村化学株式会社制造)；

[0191] 洗脱液：将磷酸二氢钾12.2g和庚烷磺酸钠3.6g用蒸馏水1.8L溶解后，用磷酸将该溶液调节至pH2.8，再追加甲醇186ml进行溶解而得到的液体；

[0192] 流速：1.0ml/分；

[0193] 柱温：40℃；

[0194] 测定波长：210nm。

[0195] ＜实施例1ATP当量添加体系，氮气氛围下的反应＞

[0196] 以下所示的实施例1的反应在氮气氛围下实施。

[0197] (γ-谷氨酰半胱氨酸的生成)

[0198] 化学式2

[0199]

[0200] 将L-谷氨酸钠1水合物0.3668g(2.17mmol)、L-半胱氨酸盐酸盐1水合物0.3636g(2.07mmol)、硫酸镁7水合物1.02g、ATP 1.19g(2.16mmol)、蒸馏水15g进行混合，用15重量％氢氧化钠水溶液1.4g调节pH至7.5。向其中添加实验1中制备的γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GSH I)的酶液1g，开始反应。在反应容器中设置氮气管口、排气口，从氮气管口以10ml/分的速率通入氮气将反应容器内的气相部分的空气排出，由此，以将气相部分的氧浓度保持至非常接近0体积％的状态进行反应。反应中的温度设为30℃。连续地进行反应，生成了γ-谷氨酰半胱氨酸、氧化型谷氨酰半胱氨酸。反应6小时后，L-半胱氨酸消失。以相对于初始L-半胱氨酸计，反应6小时后的γ-谷氨酰半胱氨酸、氧化型谷氨酰半胱氨酸的产率分别为97mol％、1mol％。

[0201] (谷胱甘肽的生成)

[0202] 化学式3

[0203]

[0204] 在上述的反应6小时后的反应液中混合甘氨酸0.192g(2.56mmol)、硫酸镁7水合物1.02g、ATP 1.19g(2.16mmol)，用15重量％氢氧化钠水溶液1.4g调节pH至7.5。向其中添加实验2中制备的谷胱甘肽合成酶(GSH II)的酶液1g，开始反应。与γ-谷氨酰半胱氨酸生成工序同样地在氮气氛围下进行了反应。反应中的温度设为30℃。连续地进行反应，反应4小时后γ-谷氨酰半胱氨酸、氧化型谷氨酰半胱氨酸消失，生成了谷胱甘肽及氧化型谷胱甘肽。以相对于初始L-半胱氨酸计，反应4小时后的产率为谷胱甘肽94mol％、氧化型谷胱甘肽
2mol％。

[0205] ＜实施例2ATP再生体系，氮气氛围下的反应＞

[0206] 以下所示的实施例2的反应在氮气氛围下实施。

[0207] (γ-谷氨酰半胱氨酸的生成)

[0208] 化学式4

[0209]

[0210] 将L-谷氨酸钠1水合物0.389g(2.30mmol)、L-半胱氨酸盐酸盐1水合物0.3714g(2.11mmol)、硫酸镁7水合物0.7068g、ATP 0.0588g(0.11mmol)、偏磷酸Na 0.8g、蒸馏水14g进行混合，用15重量％氢氧化钠水溶液0.8g调节pH至7.5。向其中添加实验1中制备的γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GSH I)的酶液1g、实验4中制备的PAP酶液1g，开始反应。在反应容器中设置氮气管口、排气口，从氮气管口以10ml/分的速率通入氮气将反应容器内的气相部分的空气排出，由此，以将气相部分的氧浓度保持至非常接近0体积％的状态进行反应。反应中的温度设为30℃。连续地进行反应，生成了γ-谷氨酰半胱氨酸、氧化型谷氨酰半胱氨酸。反应6小时后L-半胱氨酸消失。以相对于初始L-半胱氨酸计，反应6小时后的γ-谷氨酰半胱氨酸、氧化型谷氨酰半胱氨酸的产率分别为95mol％、1mol％。

[0211] (谷胱甘肽的生成)

[0212] 化学式5

[0213]

[0214] 在上述的反应6小时后的反应液中混合甘氨酸0.19g(2.53mmol)，用15重量％氢氧化钠水溶液0.2g调节pH至7.5。向其中添加实验2中制备的谷胱甘肽合成酶(GSH II)的酶液1g、实验4中制备的PAP酶液1g，开始反应。与γ-谷氨酰半胱氨酸生成工序同样地在氮气氛围下进行了反应。反应中的温度设为30℃。连续地进行反应，生成了谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽。反应6小时后γ-谷氨酰半胱氨酸、氧化型谷氨酰半胱氨酸消失。以相对于初始L-半胱氨酸计，反应6小时后的谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽的产率分别为82mol％、2mol％。

[0215] 需要说明的是，实验1中制备的GSH I酶液、实验2中制备的GSH II酶液、以及实验4中制备的PAP酶液分别包含源自用作宿主细胞的大肠埃希氏菌的ADK活性，因此在上述2个工序中不需要另行制备ADK酶液。

[0216] ＜实施例3ATP再生体系，氮气氛围下的反应＞

[0217] 以下所示的实施例的反应在氮气氛围下实施。

[0218] (谷胱甘肽的生成)

[0219] 化学式6

[0220]

[0221] 将L-谷氨酸钠1水合物0.185g(1.09mmol)、L-半胱氨酸盐酸盐1水合物0.175g(1.00mmol)、甘氨酸(1.09mmol)、硫酸镁7水合物0.35g、ATP0.055g(0.10mmol)、偏磷酸Na0.4g、蒸馏水16g进行混合，用15重量％氢氧化钠水溶液0.44g调节pH至7.5。向其中添加实验3中制备的双功能谷胱甘肽合成酶(GSH F)的酶液1g、实验4中制备的PAP酶液1g，开始反应。在反应容器中设置氮气管口、排气口，从氮气管口以10ml/分的速率通入氮气将反应容器内的气相部分的空气排出，由此，以将气相部分的氧浓度保持至非常接近0体积％的状态进行反应。反应中的温度设为30℃。连续地进行反应，生成了谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽。反应6小时后L-半胱氨酸。以相对于初始L-半胱氨酸计，反应6小时后的谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽的产率分别为90mol％、1mol％。

[0222] 需要说明的是，实验3中制备的GSH F酶液和实验4中制备的PAP酶液中分别包含源自用作宿主细胞的大肠埃希氏菌的ADK活性，因此在上述工序中不需要另行制备ADK酶液。

[0223] ＜比较例1ATP当量添加体系，空气氛围下的反应＞

[0224] 以下所示的比较例1的反应在空气氛围下实施。

[0225] (γ-谷氨酰半胱氨酸的生成)

[0226] 化学式7

[0227]

[0228] 将L-谷氨酸钠1水合物0.3668g(2.17mmol)、L-半胱氨酸盐酸盐1水合物0.3636g(2.07mmol)、硫酸镁7水合物1.02g、ATP 1.19g(2.16mmol)、蒸馏水15g进行混合，用15重量％氢氧化钠水溶液1.4g调节pH至7.5。向其中添加实验1中制备的γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GSH I)的酶液1g，开始反应。未进行氮气置换，在反应液与反应容器内的空气接触的状态下进行了反应。反应中的温度设为30℃。连续地进行反应，生成了γ-谷氨酰半胱氨酸、氧化型谷氨酰半胱氨酸。反应6小时后L-半胱氨酸消失。以相对于初始L-半胱氨酸计，反应6小时后的γ-谷氨酰半胱氨酸、氧化型谷氨酰半胱氨酸的产率分别为78mol％、10mol％。

[0229] (谷胱甘肽的生成)

[0230] 化学式8

[0231]

[0232] 向上述的反应6小时后的反应液中混合甘氨酸0.192g(2.56mmol)、硫酸镁7水合物1.02g、ATP 1.19g(2.16mmol)，用15重量％氢氧化钠水溶液1.4g调节pH至7.5。向其中添加实验2中制备的谷胱甘肽合成酶(GSH II)的酶液1g，开始反应。未进行氮气置换，以反应液与反应容器内的空气接触的状态进行了反应。反应中的温度设为30℃。连续地进行反应，反应4小时后γ-谷氨酰半胱氨酸、氧化型谷氨酰半胱氨酸消失，生成了谷胱甘肽及氧化型谷胱甘肽。以相对于初始L-半胱氨酸计，反应4小时后的产率为谷胱甘肽58mol％、氧化型谷胱甘肽20mol％。

[0233] ＜比较例2ATP再生体系，空气氛围下的反应＞

[0234] 以下所示的比较例2的反应在空气氛围下实施。

[0235] (γ-谷氨酰半胱氨酸的生成)

[0236] 化学式9

[0237]

[0238] 将L-谷氨酸钠1水合物0.389g(2.30mmol)、L-半胱氨酸盐酸盐1水合物0.3714g(2.11mmol)、硫酸镁7水合物0.7068g、ATP 0.0588g(0.11mmol)、偏磷酸Na 0.8g、蒸馏水14g进行混合，用15重量％氢氧化钠水溶液0.8g调节pH至7.5。向其中添加实验1中制备的γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GSH I)的酶液1g、实验4中制备的PAP酶液1g，开始反应。未进行氮气置换，在反应液与反应容器内的空气接触的状态下进行了反应。反应中的温度设为30℃。连续地进行反应，生成了γ-谷氨酰半胱氨酸、氧化型谷氨酰半胱氨酸。反应6小时后L-半胱氨酸消失。以相对于初始L-半胱氨酸计，反应6小时后的γ-谷氨酰半胱氨酸、氧化型谷氨酰半胱氨酸的产率分别为72mol％、13mol％。

[0239] (谷胱甘肽的生成)

[0240] 化学式10

[0241]

[0242] 向上述的反应6小时后的反应液中混合甘氨酸0.19g(2.53mmol)，用15重量％氢氧化钠水溶液0.2g调节pH至7.5。向其中添加实验2中制备的谷胱甘肽合成酶(GSH II)的酶液1g、实验4中制备的PAP酶液1g，开始反应。未进行氮气置换，在反应液与反应容器内的空气接触的状态下进行了反应。反应中的温度设为30℃。连续地进行反应，生成了谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽。反应6小时后γ-谷氨酰半胱氨酸、氧化型谷氨酰半胱氨酸消失。以相对于初始L-半胱氨酸计，反应6小时后的谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽的产率分别为51mol％、
22mol％。

[0243] 需要说明的是，实验1中制备的GSH I酶液、实验2中制备的GSH II酶液、以及实验4中制备的PAP酶液分别包含源自用作宿主细胞的大肠埃希氏菌的ADK活性，因此在上述2个工序中不需要另行制备ADK酶液。

[0244] ＜比较例3ATP再生体系，空气氛围下的反应＞

[0245] 以下所示的比较例的反应在空气氛围下实施。

[0246] (谷胱甘肽的生成)

[0247] 化学式11

[0248]

[0249] 将L-谷氨酸钠1水合物0.185g(1.09mmol)、L-半胱氨酸盐酸盐1水合物0.175g(1.00mmol)、甘氨酸(1.09mmol)、硫酸镁7水合物0.35g、ATP0.055g(0.10mmol)、偏磷酸Na 0.4g、蒸馏水16g进行混合，用15重量％氢氧化钠水溶液0.44g调节pH至7.5。向其中添加实验3中制备的双功能谷胱甘肽合成酶(GSH F)的酶液1g、实验4中制备的PAP酶液1g，开始反应。未进行氮气置换，在反应液与反应容器内的空气接触的状态下进行了反应。反应中的温度设为30℃。连续地进行反应，生成了谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽。反应6小时后L-半胱氨酸消失。以相对于初始L-半胱氨酸计，反应6小时后的谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽的产率分别为36mol％、14mol％。需要说明的是，以6mol％的产率生成了氧化型γ-谷氨酰半胱氨酸。

[0250] 需要说明的是，实验3中制备的GSH F酶液和实验4中制备的PAP酶液分别包含源自用作宿主细胞的大肠埃希氏菌的ADK活性，因此在上述工序中不需要另行制备ADK酶液。

[0251] ＜实施例4使用了未破碎菌体的ATP再生体系，氮气氛围下的反应＞

[0252] 以下所示的反应在氮气氛围下实施。

[0253] (谷胱甘肽的生成)

[0254] 化学式12

[0255]

[0256] 将L-谷氨酸钠1水合物0.185g(1.09mmol)、L-半胱氨酸盐酸盐1水合物0.175g(1.00mmol)、甘氨酸(1.09mmol)、硫酸镁7水合物0.35g、ATP0.055g(0.10mmol)、偏磷酸Na 0.4g、蒸馏水16g进行混合，用15重量％氢氧化钠水溶液0.44g调节pH至7.5。向其中添加含有表达GSH F的重组大肠埃希氏菌的未破碎菌体的液体1g、含有表达PAP的重组大肠埃希氏菌的未破碎菌体的液体1g，开始反应。在反应容器中设置氮气管口、排气口，从氮气管口以
10ml/分的速率通入氮气将反应容器内的气相部分的空气排出，由此，以将气相部分的氧浓度保持至非常接近0体积％的状态进行反应。反应中的温度设为30℃。反应1小时后对反应液进行分析，结果是确认了谷胱甘肽及氧化型谷胱甘肽的生成。以相对于初始L-半胱氨酸计，转化率分别为7.3mol％、0.6mol％。随后虽然进行反应，但在反应7小时后基本停止。以相对于初始L-半胱氨酸计，转化率分别为10.8mol％、1.2mol％。ATP、ADP、AMP均基本上消失，确认到了作为AMP的分解物的腺嘌呤、腺苷、次黄嘌呤。

[0257] 进行“接着，通过离心分离收集菌体，并悬浮于2.5ml的100mM磷酸缓冲液(pH7.0)中，制成含有表达GSH F的重组大肠埃希氏菌的未破碎菌体的液体”这样的操作来代替实验3中最后的“接着，通过离心分离收集菌体，并悬浮于2.5ml的100mM磷酸缓冲液(pH7.0)中进行超音波破碎，制成酶液”的操作，除此以外，通过与实验3相同的材料和步骤制备了上述“含有表达GSH F的重组大肠埃希氏菌的未破碎菌体的液体”。

[0258] 进行“接着，通过离心分离收集菌体，并悬浮于2.5ml的100mM磷酸缓冲液(pH7.0)中，制成含有表达PAP的重组大肠埃希氏菌的未破碎菌体的液体”这样的操作来代替实验4中最后的“接着，通过离心分离收集菌体，并悬浮于2.5ml的100mM磷酸缓冲液(pH7.0)中进行超音波破碎，制成酶液”的操作，除此以外，通过与实验4相同的材料和步骤制备了上述“含有表达PAP的重组大肠埃希氏菌的未破碎菌体的液体”。

[0259] 上述方法中制备的含有表达GSH F的重组大肠埃希氏菌的未破碎菌体的液体和含有表达PAP的重组大肠埃希氏菌的未破碎菌体的液体分别包含源自用作宿主细胞的大肠埃希氏菌的ADK活性，因此在上述工序中不需要另行制备ADK酶液。

[0260] 无序列表文本

[0261] 序列号2：引物

[0262] 序列号3：引物

[0263] 序列号5：引物

[0264] 序列号6：引物

[0265] 本说明书中引用的全部出版物、专利及专利申请通过直接引用加入本说明书中。