JP4669304B2 - Optically active cyanohydrin synthase derived from ume fruit and method for producing optically active substance using the same - Google Patents
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Description
本発明は、ウメ果実の由来の新規光学活性シアノヒドリン合成酵素およびそれを用いた光学活性体の製造方法に関する。より具体的には、該酵素を用いてカルボニル化合物とシアン化合物から光学活性シアノヒドリンを合成する方法、並びに得られたシアノヒドリンを加水分解することによって光学活性α−ヒドロキシカルボン酸を合成する方法に関する。 The present invention relates to a novel optically active cyanohydrin synthase derived from ume fruit and a method for producing an optically active substance using the same. More specifically, the present invention relates to a method for synthesizing an optically active cyanohydrin from a carbonyl compound and a cyanide using the enzyme, and a method for synthesizing an optically active α-hydroxycarboxylic acid by hydrolyzing the obtained cyanohydrin.
従来、アーモンド、リンゴ、チェリーアプリコット、プラムの仁等から得られる酵素がカルボニル化合物とシアン化合物から光学活性なシアノヒドリン化合物を合成する作用を有することが知られている。一般にその酵素はヒドロキシニトリルリアーゼと呼ばれ、例えば、トウダイグサ科に属する植物であるキャッサバ(Manihot esculenta)由来のもの(EC-No.4.1.2.37)、バラ科に属する植物であるアーモンド(Prunus amygdalis)由来のもの(EC-No.4.1.2.10)、イネ科に属する植物であるモロコシ(Sorghum bicolor)由来のもの(EC-No.4.1.2.11)、及びトケイソウ科に属する植物であるパッションフルーツ(Passiflora edulis)由来のもの等が知られている(特許文献1)。例えば、アーモンドから得られる上記酵素は、ベンズアルデヒド(カルボニル化合物)及びシアン化水素(シアン化合物)と、(R)-マンデロニトリル((R)-シアノヒドリン)との可逆反応を触媒する酵素として作用する(下記式(I)参照)。
Conventionally, it is known that enzymes obtained from almonds, apples, cherry apricots, plum seeds and the like have an action of synthesizing optically active cyanohydrin compounds from carbonyl compounds and cyanide compounds. The enzyme is generally called hydroxynitrile lyase, for example, one derived from cassava (EC-No.4.1.2.37), a plant belonging to the family Euphorbiaceae (EC-No.4.1.2.37), almond (Prunus amygdalis), a plant belonging to the family Rosaceae Derived from EC-No.4.1.2.10, sorghum (Sorghum bicolor) (EC-No.4.1.2.11), and passion fruit (Passiflora) edulis) and the like are known (Patent Document 1). For example, the enzyme obtained from almonds acts as an enzyme that catalyzes the reversible reaction of benzaldehyde (carbonyl compound) and hydrogen cyanide (cyanide compound) with (R) -mandelonitrile ((R) -cyanohydrin) (described below). (See Formula (I)).
(R)-マンデロニトリルのような光学活性なシアノヒドリン化合物は、光学活性有機合成中間体として有用であり、例えば医薬品等を得るために使用される。また、ある特定の植物においては、(R)-ヒドロキシニトリルリアーゼの酵素作用によって、光学活性なシアノヒドリン化合物からHCNのようなシアン化合物を生成する。生成したHCNは、植物が肉食動物を忌避するための忌避物質因子として、又は、真菌に対する植物の感受性成分として働く。
光学活性なシアノヒドリン化合物を得るためには、カルボニル化合物やシアン化合物のような基質と反応させて、効率よく光学活性シアノヒドリン化合物を生成させることが必要である。即ち、優れたエナンチオ選択性(立体選択性)を有する触媒又は酵素が必要である。このような光学活性なシアノヒドリン化合物の合成に使用する酵素は、特定のカルボニル化合物と特異的に反応する基質特異性を有し、幅広い反応条件での反応を触媒することができ、及び速やかに反応を進行することができることが望ましい。
しかし、これまでの上記アーモンド等から得られるヒドロキシニトリルリアーゼは、必ずしも十分なエナンチオ選択性、基質特異性、広い反応条件適応性等を有するものではなかった。
そして、これまで、上記酵素を使用する光学活性シアノヒドリンの合成は、当該酵素が極めて限られているため、高い光学純度のシアノヒドリン化合物を得る目的に、水系、水-有機溶媒二相系、有機溶媒-微水系、有機溶媒系等の反応条件の改良による検討が実施されてきた。
An optically active cyanohydrin compound such as (R) -mandelonitrile is useful as an optically active organic synthesis intermediate, and is used, for example, to obtain pharmaceuticals. In certain plants, a cyanide compound such as HCN is produced from an optically active cyanohydrin compound by the enzymatic action of (R) -hydroxynitrile lyase. The produced HCN acts as a repellent factor for the plant to repel carnivores or as a sensitive component of the plant to fungi.
In order to obtain an optically active cyanohydrin compound, it is necessary to react with a substrate such as a carbonyl compound or a cyanide compound to efficiently produce an optically active cyanohydrin compound. That is, a catalyst or enzyme having excellent enantioselectivity (stereoselectivity) is required. Enzymes used for the synthesis of such optically active cyanohydrin compounds have substrate specificity that specifically reacts with specific carbonyl compounds, can catalyze reactions under a wide range of reaction conditions, and react quickly. It is desirable to be able to proceed.
However, hydroxynitrile lyases obtained from the above almonds and the like have not always had sufficient enantioselectivity, substrate specificity, broad adaptability to reaction conditions, and the like.
And until now, the synthesis of optically active cyanohydrins using the above-mentioned enzymes is extremely limited, so that water-based, water-organic solvent two-phase systems, organic solvents are used for the purpose of obtaining high optical purity cyanohydrin compounds. -Studies have been carried out by improving reaction conditions such as fine water systems and organic solvent systems.
本発明の第一の目的は、カルボニル化合物とシアン化合物からの光学活性なシアノヒドリン化合物の合成反応において、優れたエナンチオ選択性、広い基質特異性等を示す新規光学活性シアノヒドリン合成酵素を提供することにある。
本発明の第二の目的は、上記酵素を使用して、カルボニル化合物とシアン化合物から、光学活性なシアノヒドリン化合物を合成する方法を提供することにある。
本発明の第三の目的は、上記光学活性なシアノヒドリン化合物を加水分解することによって、α−ヒドロキシカルボン酸を合成する方法を提供することにある。
The first object of the present invention is to provide a novel optically active cyanohydrin synthase that exhibits excellent enantioselectivity, broad substrate specificity, etc. in the synthesis reaction of an optically active cyanohydrin compound from a carbonyl compound and a cyanide compound. is there.
A second object of the present invention is to provide a method for synthesizing an optically active cyanohydrin compound from a carbonyl compound and a cyanide compound using the enzyme.
A third object of the present invention is to provide a method for synthesizing α-hydroxycarboxylic acid by hydrolyzing the optically active cyanohydrin compound.
本発明者は、前記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、ウメ(Prunus mume)果実から、カルボニル化合物とシアン化合物からの光学活性シアノヒドリンの合成反応を触媒することができることを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明は、
1.ウメ(Prunus mume)果実由来で以下の性状を示す光学活性シアノヒドリン合成酵素。
(1)作用:シアン化合物存在下、カルボニル化合物を光学活性シアノヒドリンに変換する。
(2)基質特異性:ベンズアルデヒドを基質とし、R-マンデロニトリルへ変換する。また、クロロ置換ベンズアルデヒドを基質とした場合、該基質のメタ位置換体に比較して該基質のパラ位置換体から得られる光学活性シアノヒドリンの光学選択性の方が高い。
(3)分子量:ゲルろ過で測定した場合、約6万である。
2.前記1の酵素を触媒としてカルボニル化合物とシアン化合物からの光学活性シアノヒドリンを合成する方法。
3.前記2記載の方法により得られた光学活性シアノヒドリンを加水分解することを含む、α−ヒドロキシカルボン酸の合成方法である。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that it is possible to catalyze a synthesis reaction of optically active cyanohydrin from a carbonyl compound and a cyanide compound from ume (Prunus mume) fruit. It came to.
That is, the present invention
1. An optically active cyanohydrin synthase derived from Prunus mume fruit and having the following properties.
(1) Action: Converts a carbonyl compound into optically active cyanohydrin in the presence of a cyanide compound.
(2) Substrate specificity: Conversion to R-mandelonitrile using benzaldehyde as a substrate. When chloro-substituted benzaldehyde is used as a substrate, the optical selectivity of the optically active cyanohydrin obtained from the para-substituted product of the substrate is higher than that of the meta-substituted product of the substrate.
(3) Molecular weight: about 60,000 when measured by gel filtration.
2. A method for synthesizing an optically active cyanohydrin from a carbonyl compound and a cyanide compound using the enzyme of 1 above as a catalyst.
3. A method for synthesizing an α-hydroxycarboxylic acid, comprising hydrolyzing an optically active cyanohydrin obtained by the method described in 2 above.
本発明により、新規光学活性シアノヒドリン合成酵素が提供される。該光学活性シアノヒドリン合成酵素は、エナンチオ選択性、基質特異性等が優れ、工業的にも極めて有用である。特に、本発明の酵素組成物の触媒作用は、アーモンド(Prunus amygdalis)由来のオキシニトリルリアーゼ((R)−マンデロニトリラーゼ)よりも、広い反応条件(例えば、温度、pH)に適用できる点、及び高いエナンチオ選択性を有する点で優れている。また、従来のヒドロキシニトリラーゼとは異なる基質特異性を有する点で優れている。 According to the present invention, a novel optically active cyanohydrin synthase is provided. The optically active cyanohydrin synthase has excellent enantioselectivity and substrate specificity, and is extremely useful industrially. In particular, the catalytic action of the enzyme composition of the present invention can be applied to a wider range of reaction conditions (e.g., temperature, pH) than oxynitrile lyase ((R) -mandelonitrilase) derived from almond (Prunus amygdalis), And it is excellent in that it has high enantioselectivity. Moreover, it is excellent in that it has a substrate specificity different from that of conventional hydroxynitrilase.
(1)光学活性シアノヒドリン合成酵素
(1-1)酵素の調製
本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素の供給源としては、ウメの果実である。ウメは、最終的には高さが約6m(20フィート)の美しい木である。ウメの学名はPrunus mumeであり、バラ科サクラ属の一種である。ウメには、一般に果樹用の「実梅」と鑑賞用の「花梅」がある。実梅の品種としては、例えば、十郎、白加賀、養老、玉梅などがある。花梅の品種としては、例えば、臥竜梅、黄門垂、桜鏡、寒衣などがある。ウメの果実は、形が丸く、直径が約1.3cm〜12.7cm(0.5〜5インチ)、好ましくは約2.5cm〜7.6cm(1〜3インチ)、重さが10〜35g、好ましくは15〜30g、より好ましくは20〜25g程度である。特に熟したウメの果実、黄色がかった赤色のものが好ましく、多肉が覆っているものがより好ましい。果実は、直接採取したものでも市販のものでもよく、酵素の供給源としては特にその中に含まれる種子が好ましく、さらには種子中に含まれる仁と呼ばれる白い部分が特に好ましい。
(1) Optically active cyanohydrin synthase
(1-1) Preparation of enzyme The source of the optically active cyanohydrin synthase of the present invention is ume fruit. Ume is a beautiful tree about 6m (20 feet) high in the end. Ume's scientific name is Prunus mume, a member of the family Rosaceae. There are two types of ume: “fruit plums” for fruit trees and “flower plums” for viewing. Examples of varieties of real plums include Juro, Shirakaga, Yoro, and Tamume. Examples of flower plum varieties include oolong plum, yellow gate, cherry blossom mirror, and cold clothes. The ume fruit is round in shape, has a diameter of about 1.3 to 12.7 cm (0.5 to 5 inches), preferably about 2.5 to 7.6 cm (1 to 3 inches), and weighs 10 to 35 g. Preferably it is 15-30g, More preferably, it is about 20-25g. In particular, ripe ume fruit and yellowish red are preferable, and those covered with succulent are more preferable. The fruit may be directly collected or commercially available, and the seeds contained therein are particularly preferred as the enzyme supply source, and the white portion called nin contained in the seeds is particularly preferred.
本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素は、上記のようなウメ果実を、例えば、以下の方法により抽出して得られた抽出物を有効成分として含むものである。
(a)上記植物の果実又は種子を粉砕する工程;
(b)上記粉砕物を抽出溶媒中に懸濁して抽出する工程;及び
(c)任意に、得られた抽出物を精製する工程。
(a)上記植物の果実又は種子を粉砕する工程は、上記植物の果実又は種子を、一般的な粉砕方法を使用して粉砕することによって行われる。例えば、金槌あるいは木槌により破砕やグラインダーによる粉砕、種子を液体窒素により約−196℃に凍結して粉砕する方法などがあげられる。
The optically active cyanohydrin synthase of the present invention contains, as an active ingredient, an extract obtained by extracting the ume fruit as described above, for example, by the following method.
(a) crushing the fruit or seed of the plant;
(b) a step of suspending and extracting the pulverized product in an extraction solvent; and
(c) optionally purifying the resulting extract.
(a) The step of crushing the fruit or seed of the plant is performed by crushing the fruit or seed of the plant using a general crushing method. Examples of the method include crushing with a hammer or a mallet or pulverization with a grinder, and a method in which seeds are frozen with liquid nitrogen at about −196 ° C.
(b)上記粉砕物を抽出溶媒中に懸濁して抽出する工程で使用される抽出溶媒に特に限定はないが、水又は水性緩衝液であることが適当である。好ましくは弱酸性〜弱塩基性の範囲で緩衝能を有する緩衝液、例えばリン酸、クエン酸、グルタル酸、リンゴ酸、マロン酸、o-フタル酸、コハク酸、酢酸などの塩等によって構成される緩衝液等が好ましい。緩衝液のpHは、通常2〜9、好ましくは3〜7である。また、抽出溶媒として、その効率を良くするため、あるいは不要なものを抽出させない目的に、有機溶媒を併用することもできる。有機溶媒としては、酵素活性に悪影響を与えないものであれば特に制限なく、用いることができる。具体的には、ハロゲン化されていてもよい炭化水素系溶媒(例えば、直鎖状、分岐状又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素)、例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、塩化メチレン、クロロホルムなど;ハロゲン化されていてもよいアルコール系溶媒(例えば、直鎖状、分岐状又は環状の飽和又は不飽和脂肪族アルコール、アラルキルアルコール)、例えば、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、n−アミルアルコールなど;ハロゲン化されていてもよいエーテル系溶媒(例えば、直鎖状、分岐状又は環状の飽和又は不飽和脂肪族エーテル、芳香族エーテル)、例えば、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジメトキシエタンなど;ハロゲン化されていてもよいエステル系溶媒(例えば、直鎖状、分岐状又は環状の飽和又は不飽和脂肪族エステル、芳香族エステル)、例えば、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル等が挙げられ、これらを単独で用いてもまた2種以上を混合して用いてもよい。水と実質的に溶解している状態、あるいは混和しない状態で用いることも可能である。さらに、脱脂目的等で予め、有機溶剤を使用することも可能である。このような有機溶媒は、目的に応じてに応じて適宜選択することができる。 (b) The extraction solvent used in the step of suspending and extracting the pulverized product in an extraction solvent is not particularly limited, but water or an aqueous buffer is suitable. Preferably, it is composed of a buffer solution having a buffer capacity in the range of weakly acidic to weakly basic, such as a salt of phosphoric acid, citric acid, glutaric acid, malic acid, malonic acid, o-phthalic acid, succinic acid, acetic acid, etc. A buffer solution or the like is preferable. The pH of the buffer is usually 2-9, preferably 3-7. In addition, as an extraction solvent, an organic solvent can be used in combination for the purpose of improving the efficiency or for the purpose of preventing extraction of unnecessary substances. Any organic solvent can be used without particular limitation as long as it does not adversely affect the enzyme activity. Specifically, hydrocarbon solvents which may be halogenated (for example, linear, branched or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons), for example, pentane, hexane, cyclohexane , Benzene, toluene, xylene, methylene chloride, chloroform and the like; an alcohol solvent which may be halogenated (for example, linear, branched or cyclic saturated or unsaturated aliphatic alcohol, aralkyl alcohol), for example, n -Butanol, isobutanol, t-butanol, hexanol, cyclohexanol, n-amyl alcohol and the like; ether solvents which may be halogenated (for example, linear, branched or cyclic saturated or unsaturated aliphatic ethers) Aromatic ether), for example, diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl Ether, dibutyl ether, t-butyl methyl ether, dimethoxyethane, etc .; ester solvents which may be halogenated (for example, linear, branched or cyclic saturated or unsaturated aliphatic esters, aromatic esters), Examples thereof include methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. It is also possible to use it in a state where it is substantially dissolved in water or in an immiscible state. Further, an organic solvent can be used in advance for the purpose of degreasing. Such an organic solvent can be appropriately selected according to the purpose.
抽出は、一般的な抽出方法を用いて行われる。例えば、抽出は、上記粉砕物を上記抽出溶媒に加え、-10〜50℃、好ましくは、0〜40℃で実施される。ウメの果実、種子又は仁の量は、上記抽出溶媒100ml中、例えば、0.1〜300g、好ましくは、1〜50gであることが適当である。その後、ろ過あるいは遠心分離等の分離手段により、水性相部分を抽出液として回収する。 The extraction is performed using a general extraction method. For example, the extraction is performed at -10 to 50 ° C, preferably 0 to 40 ° C by adding the pulverized product to the extraction solvent. The amount of ume fruit, seeds or seeds is, for example, 0.1 to 300 g, preferably 1 to 50 g, in 100 ml of the extraction solvent. Thereafter, the aqueous phase portion is recovered as an extract by separation means such as filtration or centrifugation.
得られた植物の果実又は種子の抽出液は、そのまま使用することができるが、(c)任意に、得られた抽出物を精製して使用することもできる。
抽出液の精製には、常用される;
(x)沈澱による分画、
(y)各種クロマトグラフィー、
(z)透析、限外ろ過
等による低分子物質の除去方法などを、単独で、又は適宜組み合わせて使用することにより得ることができる。以下、これらの工程を更に詳細に説明する。なお、以下の工程は、本発明の酵素を製造する一例であって、これらに限定されるものではない。
(x) 沈澱による分画
沈澱による分画は、上記抽出液に沈殿補助剤を加えて、沈殿物を作製することにより精製するものである。沈殿補助剤に使用される物質は、リン酸塩、硫酸塩などの多価陰イオンを含む塩が用いられるが、水に対する溶解度が高く、溶解度の温度変化が少ない点で硫酸アンモニウム(硫安)が好ましい。添加する沈殿補助剤の濃度は特に制限はないが、本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素を収率良く回収でき、しかも他の蛋白質成分と分離できる条件が好ましい。例えば、硫酸アンモニウムを使用する場合、上記抽出液1リットルあたり、10〜80%(w/v)、好ましくは20〜60%(w/v)の硫酸アンモニウム飽和溶液となるように加えることが適当である。沈殿した沈殿物は、適宜遠心分離などを利用して回収される。
The obtained plant fruit or seed extract can be used as it is, but (c) optionally, the obtained extract can be purified and used.
Commonly used for the purification of extracts;
(x) fractionation by precipitation,
(y) various chromatography,
(z) It can be obtained by using a method for removing low-molecular substances by dialysis, ultrafiltration or the like alone or in appropriate combination. Hereinafter, these steps will be described in more detail. In addition, the following processes are an example which manufactures the enzyme of this invention, Comprising: It is not limited to these.
(x) Fractionation by precipitation Fractionation by precipitation is performed by adding a precipitation aid to the above extract to produce a precipitate. The substance used for the precipitation aid is a salt containing a polyvalent anion such as phosphate and sulfate. Ammonium sulfate (ammonium sulfate) is preferred because of its high solubility in water and low temperature change in solubility. . The concentration of the precipitation aid to be added is not particularly limited, but it is preferable that the optically active cyanohydrin synthase of the present invention can be recovered with good yield and can be separated from other protein components. For example, when ammonium sulfate is used, it is appropriate to add 10 to 80% (w / v), preferably 20 to 60% (w / v) of ammonium sulfate saturated solution per liter of the above extract. . The sedimented sediment is appropriately collected using centrifugation or the like.
(y) クロマトグラフィー
クロマトグラフィーとしては、ゲルろ過法、イオン交換クロマトグラフィー、等電点クロマトグラフィー、疎水性クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィーなどが挙げられる。
このうち、ゲルろ過法は、タンパク質を分子量の大きさで分ける手法であり、ゲル粒子が持つ網目構造により、目的とするタンパク質の分子量に応じて選択することができる。ゲルろ過に使用されるカラムとしては、TSKシリーズのカラム(TSKgel SuperSW2000、SuperSW3000、TSK-GelG3000SW、TSKgel G4000SW等東ソー社製)、Sephadex G25、Sephadex G50、 Sephadex G100、Sephadex G200、S-100HR、S-200HR、S-300HR(いずれもPharmacia)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、イオン交換クロマトグラフィーは、タンパク質が両性電解質であることを利用した分離法であり、陽イオン交換クロマトグラフィー及び陰イオン交換クロマトグラフィーがある。陽イオン交換クロマトグラフィーのための交換基にはカルボキシメチル(CM)が用いられ、例えばCM-Toyopearl(東ソー)、CM-Cellulofine(生化学工業)、CM-Sephadex(Pharmacia)カラム等が挙げられる。また、陰イオン交換クロマトグラフィーのための交換基にはジエチルアミノエチル(DEAE)が用いられ、例えばDEAE-Toyopearl(東ソー)、DEAE-Cellulofine(生化学工業)、DEAE-Sephadex(Pharmacia)、MonoQカラム等が挙げられる。但し、これらのカラムに限定されるものではない。
疎水性クロマトグラフィーは、タンパク質とゲルに結合したリガンド間の疎水的相互作用に基づく分離手法であり、例えばButyl-TOYOPEARL、Phenyl-TOYOPEARL、Phenyl-Superoseのカラムが用いられる。また、移動相を極性有機溶媒、固定相を長鎖の無極性リガンドとし、両相間で溶質の分配を行う逆相クロマトグラフィー(例えばPEP-PRC, TSK-ODS等)を利用することもできる。
アフィニティークロマトグラフィーは、タンパク質や酵素に特異的に結合する物質をカラムにつけ、特異的結合反応を利用して目的とするタンパク質等を分離することを特徴とするものであり、アガロース(Sepharose)、デキストラン(Sephadex)、セルロース、ポリアクリルアミド(Biogel P)、多孔性シリカビーズ等を支持体に用いたものがある。
(y) Chromatography Examples of the chromatography include gel filtration, ion exchange chromatography, isoelectric point chromatography, hydrophobic chromatography, affinity chromatography and the like.
Among these, the gel filtration method is a method of separating proteins according to molecular weight, and can be selected according to the molecular weight of the target protein depending on the network structure of the gel particles. Columns used for gel filtration include TSK series columns (TSKgel SuperSW2000, SuperSW3000, TSK-GelG3000SW, TSKgel G4000SW, etc. manufactured by Tosoh Corporation), Sephadex G25, Sephadex G50, Sephadex G100, Sephadex G200, S-100HR, S- Examples include, but are not limited to, 200HR and S-300HR (both are Pharmacia).
Ion exchange chromatography is a separation method that utilizes the fact that proteins are ampholytes, and includes cation exchange chromatography and anion exchange chromatography. Carboxymethyl (CM) is used as an exchange group for cation exchange chromatography, and examples thereof include CM-Toyopearl (Tosoh), CM-Cellulofine (Seikagaku), and CM-Sephadex (Pharmacia) column. Diethylaminoethyl (DEAE) is used as an exchange group for anion exchange chromatography. For example, DEAE-Toyopearl (Tosoh), DEAE-Cellulofine (Seikagaku), DEAE-Sephadex (Pharmacia), MonoQ column, etc. Is mentioned. However, it is not limited to these columns.
Hydrophobic chromatography is a separation technique based on hydrophobic interaction between a protein and a ligand bound to a gel. For example, a column of Butyl-TOYOPEARL, Phenyl-TOYOPEARL, or Phenyl-Superose is used. Alternatively, reverse phase chromatography (for example, PEP-PRC, TSK-ODS, etc.) in which the mobile phase is a polar organic solvent, the stationary phase is a long nonpolar ligand, and the solute is distributed between the two phases can be used.
Affinity chromatography is characterized by attaching a substance that specifically binds to a protein or enzyme to a column and using a specific binding reaction to separate the target protein, etc., and is characterized by agarose (Sepharose) and dextran. (Sephadex), cellulose, polyacrylamide (Biogel P), porous silica beads and the like are used as the support.
(z)透析、限外ろ過
透析は、セロハン製の透析チューブに試料液を入れ、大量の純水又は低濃度の緩衝液に浸すことにより低分子化合物をセロハンチューブの外側に透過させる手法である。
限外ろ過法は、限外ろ過膜(平板膜、中空繊維ホロファイバー)を用いて、目的のタンパク質を濃縮する手法である。カットオフ分子量は500〜500,000程度の範囲である。手法としては加圧撹拌法、強制循環式濃縮法(ホロファイバー)、遠心法がある。
本発明においては、上記精製手法のうち硫安分画、イオン交換クロマトグラフィーおよびゲルろ過を組み合わせて用いることが好ましい。
(z) Dialysis, ultrafiltration Dialysis is a method in which a low molecular weight compound permeates outside the cellophane tube by placing the sample solution in a cellophane dialysis tube and immersing it in a large amount of pure water or a low concentration buffer solution. .
The ultrafiltration method is a method of concentrating a target protein using an ultrafiltration membrane (flat membrane, hollow fiber holofiber). The cut-off molecular weight is in the range of about 500 to 500,000. As a method, there are a pressure stirring method, a forced circulation type concentration method (holofiber), and a centrifugal method.
In the present invention, among the above purification methods, it is preferable to use a combination of ammonium sulfate fractionation, ion exchange chromatography and gel filtration.
(1-2)酵素の性質
上記精製手法により得られたウメ果実由来の光学活性シアノヒドリン合成酵素は、以下の(1)〜(3)の理化学的性質により特定される。なお、本発明で言う、「光学活性シアノヒドリン合成酵素」は、タンパク質を主体とする以下に示す理化学的性質を有する物質を言い、補助因子(補酵素)が結合したホロ酵素のようなものも含み得る概念である。
(1) 作用
シアン化合物存在下、カルボニル化合物を光学活性シアノヒドリンに変換する。
(2) 基質特異性
ベンズアルデヒドを基質とし、R-マンデロニトリルへ変換する。また、クロロ置換ベンズアルデヒドを基質とした場合、該基質のメタ位置換体に比較して該基質のパラ位置換体から得られる光学活性シアノヒドリンの光学選択性の方が高い。
(3) 分子量
ゲルろ過で測定した場合、約6万である。SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動による分子量決定法により約5.8万の分子量を有する。
また、本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素は、更に、以下の(4)の理化学的性質により特定されてもよい。
(4) 反応適応温度
R-マンデロニトリル合成活性において0℃〜40℃の広い範囲で相対活性50%以上が維持される。
以下、上記(1)〜(4)の性状について、詳しく説明する。
(1-2) Enzyme Properties The optically active cyanohydrin synthase derived from ume fruit obtained by the above purification method is specified by the following physicochemical properties (1) to (3). In the present invention, “optically active cyanohydrin synthase” refers to a substance mainly composed of proteins and having the following physicochemical properties, including a holoenzyme to which a cofactor (coenzyme) is bound. It is a concept to get.
(1) Action Converts a carbonyl compound into optically active cyanohydrin in the presence of a cyanide compound.
(2) Substrate specificity Converts to R-mandelonitrile using benzaldehyde as a substrate. When chloro-substituted benzaldehyde is used as a substrate, the optical selectivity of the optically active cyanohydrin obtained from the para-substituted product of the substrate is higher than that of the meta-substituted product of the substrate.
(3) Molecular weight It is about 60,000 when measured by gel filtration. It has a molecular weight of about 58,000 according to the molecular weight determination method by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
Moreover, the optically active cyanohydrin synthase of the present invention may be further specified by the following physicochemical properties (4).
(4) Reaction adaptation temperature
In the R-mandelonitrile synthesis activity, a relative activity of 50% or more is maintained over a wide range of 0 ° C to 40 ° C.
Hereinafter, the properties (1) to (4) will be described in detail.
(1-2-1)作用
本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素は、原料であるカルボニル化合物及びシアン化合物を光学活性シアノヒドリンに変換する触媒作用を有する。具体的には、カルボニル化合物に、光学活性シアノヒドリン合成酵素存在下でシアン化合物を不斉付加し得る。
ここで、カルボニル化合物とは、アルデヒド又はケトンをいい、具体的には、次式(i):
R1−CO−R2 (i)
(式中、R1およびR2は、互いに異なり、それぞれ水素原子又は炭化水素基を表す)で示される化合物をいう。
前記炭化水素基は、例えば、炭素数が、1〜30、好ましくは、1〜20の炭化水素基が好ましい。その−CH2−並びに−CH3のCH2はカルボニル基、スルホニル基、−O−又は−S−で置き換えられていてもよく、=CH2は=O又は=Sで置き換えられていてもよく、また−CH2−のC−H、−CH3のC−H、>CH−のC−H、=CH−のC−H並びに=CH2のC−Hは、N又はハロゲンで置き換えられていてもよい。ハロゲンとしては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
(1-2-1) Action The optically active cyanohydrin synthase of the present invention has a catalytic action of converting carbonyl compounds and cyanide compounds as raw materials into optically active cyanohydrins. Specifically, a cyanide compound can be asymmetrically added to a carbonyl compound in the presence of an optically active cyanohydrin synthase.
Here, the carbonyl compound refers to an aldehyde or a ketone, specifically, the following formula (i):
R 1 —CO—R 2 (i)
(Wherein R 1 and R 2 are different from each other and each represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group).
The hydrocarbon group is, for example, a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms. Part -CH 2 - and CH 2 of -CH 3 represents a carbonyl group, a sulfonyl group, may be replaced by -O- or -S-, = CH 2 may be replaced with = O or = S and -CH 2 - of CH, CH of -CH 3,> CH- of CH, = CH- of CH and = of CH 2 CH may be replaced by N or halogen It may be. Examples of the halogen include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
前記炭化水素基は、置換基を有していてもよく、飽和又は不飽和の非環式であっても飽和又は不飽和の環式であってもよい。炭化水素基が非環式の場合には、直鎖状でも分岐状でもよい。炭化水素基には、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルジエニル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、アリールアルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、(シクロアルキル)アルキル基、ビシクロアルキル基などが含まれる。
更に詳しくいえば、直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、1−メチルプロピル基、ペンチル基、1−メチルブチル基、ヘキシル基、1−メチルペンチル基、ヘプチル基、1−メチルヘキシル基、1−エチルペンチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、2−メチルプロピル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、メチルヘキシル基、メチルヘプチル基、メチルオクチル基、メチルノニル基、1,1−ジメチルエチル基、1,1−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、2,6−ジメチルヘプチル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−エチルヘキシル基などが挙げられる。直鎖状又は分岐状のアルケニル基としては、例えばビニル基、アリル基、クロチル基(2−ブテニル基)、イソプロペニル基(1−メチルビニル基)、プロペニル基、2-メチル-1-プロペニル基、などが挙げられる。直鎖状又は分岐状のアルキニル基としては、例えばエチニル基、プロピニル基、ブチニル基などが挙げられる。アルキルジエニル基としては、例えば1,3-ブタジエニル基等が挙げられる。アリール基としては、例えばフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、2−フェニルフェニル基、3−フェニルフェニル基、4−フェニルフェニル基、9−アントリル基、インデニル基、ビフェニル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、メチルエチルフェニル基、ジエチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基などが挙げられる。
The hydrocarbon group may have a substituent and may be a saturated or unsaturated acyclic group or a saturated or unsaturated cyclic group. When the hydrocarbon group is acyclic, it may be linear or branched. Hydrocarbon groups include alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, alkyldienyl groups, aryl groups, alkylaryl groups, arylalkyl groups, arylalkenyl groups, cycloalkyl groups, cycloalkenyl groups, (cycloalkyl) alkyl groups, Bicycloalkyl groups and the like are included.
More specifically, examples of the linear or branched alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a 1-methylpropyl group, a pentyl group, a 1-methylbutyl group, a hexyl group, 1-methylpentyl group, heptyl group, 1-methylhexyl group, 1-ethylpentyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, 2-methylpropyl group, 2- Methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group, methylhexyl group, methylheptyl group, methyloctyl group, methylnonyl group, 1,1-dimethylethyl group, 1 , 1-dimethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 3,7 Dimethyl octyl group, 2-ethylhexyl group. Examples of linear or branched alkenyl groups include vinyl, allyl, crotyl (2-butenyl), isopropenyl (1-methylvinyl), propenyl, and 2-methyl-1-propenyl groups. , Etc. Examples of the linear or branched alkynyl group include an ethynyl group, a propynyl group, and a butynyl group. Examples of the alkyldienyl group include a 1,3-butadienyl group. Examples of the aryl group include phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 2-phenylphenyl group, 3-phenylphenyl group, 4-phenylphenyl group, 9-anthryl group, indenyl group, biphenyl group, and methylphenyl. Group, dimethylphenyl group, trimethylphenyl group, ethylphenyl group, methylethylphenyl group, diethylphenyl group, propylphenyl group, butylphenyl group and the like.
アルキルアリール基としては、例えばo-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、2,3-キシリル基、2,4-キシリル基、2,5-キシリル基、o-クメニル基、m-クメニル基、p-クメニル基、メシチル基等が挙げられる。アリールアルキル基としては、例えばベンジル基、フェネチル基、1-ナフチルメチル基、2-ナフチルメチル基、1-フェニルエチル基、フェネチル基(2−フェニルエチル基)、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、メチルベンジル基、ジメチルベンジル基、トリメチルベンジル基、エチルベンジル基、メチルフェネチル基、ジメチルフェネチル基、ジエチルベンジル基等が挙げられる。アリールアルケニル基としては、例えばスチリル基、メチルスチリル基、エチルスチリル基、ジメチルスチリル基、3−フェニル−2−プロペニル基などが挙げられる。シクロアルキル基としては、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、メチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等が挙げられる。シクロアルケニル基としては、例えばシクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。シクロアルキルアルキル基としては、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基など、ビシクロアルキル基としては、ノルボルニル基、ビシクロ[2.2.2]オクチル基、アダマンチル基などが挙げられる。 Examples of alkylaryl groups include o-tolyl, m-tolyl, p-tolyl, 2,3-xylyl, 2,4-xylyl, 2,5-xylyl, o-cumenyl, m- Examples thereof include cumenyl group, p-cumenyl group, mesityl group and the like. Examples of the arylalkyl group include benzyl group, phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-phenylethyl group, phenethyl group (2-phenylethyl group), phenylpropyl group, phenylbutyl group, phenyl Examples include pentyl group, phenylhexyl group, methylbenzyl group, dimethylbenzyl group, trimethylbenzyl group, ethylbenzyl group, methylphenethyl group, dimethylphenethyl group, diethylbenzyl group and the like. Examples of the arylalkenyl group include a styryl group, a methyl styryl group, an ethyl styryl group, a dimethyl styryl group, and a 3-phenyl-2-propenyl group. Examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a methylcyclopentyl group, a cyclohexyl group, a methylcyclohexyl group, a cycloheptyl group, and a cyclooctyl group. Examples of the cycloalkenyl group include a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclopentadienyl group, a cyclohexenyl group, and the like. Examples of the cycloalkylalkyl group include a cyclopentylmethyl group and a cyclohexylmethyl group. Examples of the bicycloalkyl group include a norbornyl group, a bicyclo [2.2.2] octyl group, and an adamantyl group.
上記記炭化水素基中のCH2がカルボニル基、スルホニル基、O又はSで、又はC−HがN又はC−ハロゲンで置き換えられた基としては、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、エステル、スルホン、エーテル、チオエーテル、アミン、アルコール、チオール、ハロゲン、複素環(例えば、含酸素複素環、含硫黄複素環、含窒素複素環)などの構造を一つ以上含む基が挙げられる。なお、含酸素複素環、含硫黄複素環、含窒素複素環とは、環式炭化水素基の環骨格の炭素がそれぞれ酸素、硫黄、窒素で置き換わるものを意味し、これらヘテロ原子置換が二種以上ある複素環であってもよい。上記の置換を有する炭化水素基としては、例えば、ケトン構造のアセチルメチル基、アセチルフェニル基;エステル構造のアセトキシ基、プロピオキシ基;スルホン構造のメタンスルホニルメチル基;エーテル構造のメトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、メトキシプロピル基、ブトキシエチル基、エトキシエトキシエチル基、メトキシフェニル基、ジメトキシフェニル基、フェノキシメチル基;チオエーテル構造のメチルチオメチル基、メチルチオフェニル基;アミン構造のアミノメチル基、2−アミノエチル基、2−アミノプロピル基、3−アミノプロピル基、2,3−ジアミノプロピル基、2−アミノブチル基、3−アミノブチル基、4−アミノブチル基、2,3−ジアミノブチル基、2,4−ジアミノブチル基、3,4−ジアミノブチル基、2,3,4−トリアミノブチル基、メチルアミノメチル基、ジメチルアミノメチル基、メチルアミノエチル基、プロピルアミノメチル基、シクロペンチルアミノメチル基、アミノフェニル基、ジアミノフェニル基、アミノメチルフェニル基;含酸素複素環のテトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、モルホリルエチル基;含酸素複素芳香環のフリル基、フルフリル基、ベンゾフリル基、ベンゾフルフリル基;含硫黄複素芳香環のチエニル基;含窒素複素芳香環のピロリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアジアゾリル基、ピリジル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、テトラジニル基、キノリル基、イソキノリル基、ピリジルメチル基;アルコール構造の2−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、2,3−ジヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基、2,3−ジヒドロキシブチル基、2,4−ジヒドロキシブチル基、3,4−ジヒドロキシブチル基、2,3,4−トリヒドロキシブチル基、ヒドロキシフェニル基、 Examples of the group in which CH 2 in the hydrocarbon group is a carbonyl group, a sulfonyl group, O or S, or C—H is replaced by N or C-halogen include ketone, aldehyde, carboxylic acid, ester, sulfone, And groups containing one or more structures such as ether, thioether, amine, alcohol, thiol, halogen, and heterocyclic ring (for example, oxygen-containing heterocyclic ring, sulfur-containing heterocyclic ring, and nitrogen-containing heterocyclic ring). The oxygen-containing heterocycle, sulfur-containing heterocycle, and nitrogen-containing heterocycle mean that the carbon of the ring skeleton of the cyclic hydrocarbon group is replaced with oxygen, sulfur, and nitrogen, respectively. It may be a heterocyclic ring as described above. Examples of the hydrocarbon group having the above-described substitution include an acetylmethyl group and an acetylphenyl group having a ketone structure; an acetoxy group and a propoxy group having an ester structure; a methanesulfonylmethyl group having a sulfone structure; a methoxymethyl group having an ether structure, and a methoxyethyl group. Group, ethoxyethyl group, methoxypropyl group, butoxyethyl group, ethoxyethoxyethyl group, methoxyphenyl group, dimethoxyphenyl group, phenoxymethyl group; thioether structure methylthiomethyl group, methylthiophenyl group; amine structure aminomethyl group, 2 -Aminoethyl group, 2-aminopropyl group, 3-aminopropyl group, 2,3-diaminopropyl group, 2-aminobutyl group, 3-aminobutyl group, 4-aminobutyl group, 2,3-diaminobutyl group 2,4-diaminobutyl group, 3 , 4-Diaminobutyl group, 2,3,4-triaminobutyl group, methylaminomethyl group, dimethylaminomethyl group, methylaminoethyl group, propylaminomethyl group, cyclopentylaminomethyl group, aminophenyl group, diaminophenyl group , Aminomethylphenyl group; oxygen-containing heterocyclic tetrahydrofuranyl group, tetrahydropyranyl group, morpholylethyl group; oxygen-containing heteroaromatic furyl group, furfuryl group, benzofuryl group, benzofurfuryl group; sulfur-containing heteroaromatic ring thienyl Group: pyrrolyl group, imidazolyl group, oxazolyl group, thiadiazolyl group, pyridyl group, pyrimidinyl group, pyridazinyl group, pyrazinyl group, tetrazinyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, pyridylmethyl group of nitrogen-containing heteroaromatic ring; Hydroxyethyl 2-hydroxypropyl group, 3-hydroxypropyl group, 2,3-dihydroxypropyl group, 2-hydroxybutyl group, 3-hydroxybutyl group, 4-hydroxybutyl group, 2,3-dihydroxybutyl group, 2,4 -Dihydroxybutyl group, 3,4-dihydroxybutyl group, 2,3,4-trihydroxybutyl group, hydroxyphenyl group,
ジヒドロキシフェニル基、ヒドロキシメチルフェニル基、ヒドロキシエチルフェニル基;チオール構造の2−メルカプトエチル基、2−メルカプトプロピル基、3−メルカプトプロピル基、2,3−ジメルカプトプロピル基、2−メルカプトブチル基、3−メルカプトブチル基、4−メルカプトブチル基、メルカプトフェニル基;ハロゲン化炭化水素基である2−クロロエチル基、2−クロロプロピル基、3−クロロプロピル基、2−クロロブチル基、3−クロロブチル基、4−クロロブチル基、フルオロフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、ジフルオロフェニル基、ジクロロフェニル基、ジブロモフェニル基、クロロフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、トリクロロフェニル基、フルオロメチルフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基;アミン構造とアルコール構造を有する2−アミノ−3−ヒドロキシプロピル基、3−アミノ−2−ヒドロキシプロピル基、2−アミノ−3−ヒドロキシブチル基、3−アミノ−2−ヒドロキシブチル基、2−アミノ−4−ヒドロキシブチル基、4−アミノ−2−ヒドロキシブチル基、3−アミノ−4−ヒドロキシブチル基、4−アミノ−3−ヒドロキシブチル基、2,4−ジアミノ−3−ヒドロキシブチル基、3−アミノ−2,4−ジヒドロキシブチル基、2,3−ジアミノ−4−ヒドロキシブチル基、4−アミノ−2,3−ジヒドロキシブチル基、3,4−ジアミノ−2−ヒドロキシブチル基、2−アミノ−3,4−ジヒドロキシブチル基、アミノヒドロキシフェニル基;ハロゲンと水酸基で置換された炭化水素基であるフルオロヒドロキシフェニル基、クロロヒドロキシフェニル基;カルボン構造のカルボキシフェニル基などが挙げられる。 R1およびR2で表される非対称の2価の基としては、特に制限はなく、例えば、ノルボルナン−2−イリデン、2−ノルボルネン−5−イリデンが挙げられる。 Dihydroxyphenyl group, hydroxymethylphenyl group, hydroxyethylphenyl group; thiol structure 2-mercaptoethyl group, 2-mercaptopropyl group, 3-mercaptopropyl group, 2,3-dimercaptopropyl group, 2-mercaptobutyl group, 3-mercaptobutyl group, 4-mercaptobutyl group, mercaptophenyl group; halogenated hydrocarbon group 2-chloroethyl group, 2-chloropropyl group, 3-chloropropyl group, 2-chlorobutyl group, 3-chlorobutyl group, 4-chlorobutyl, fluorophenyl, chlorophenyl, bromophenyl, difluorophenyl, dichlorophenyl, dibromophenyl, chlorofluorophenyl, trifluorophenyl, trichlorophenyl, fluoromethylphenyl, trimethyl Fluoromethylphenyl group; 2-amino-3-hydroxypropyl group, 3-amino-2-hydroxypropyl group, 2-amino-3-hydroxybutyl group, 3-amino-2-hydroxy having an amine structure and an alcohol structure Butyl group, 2-amino-4-hydroxybutyl group, 4-amino-2-hydroxybutyl group, 3-amino-4-hydroxybutyl group, 4-amino-3-hydroxybutyl group, 2,4-diamino-3 -Hydroxybutyl group, 3-amino-2,4-dihydroxybutyl group, 2,3-diamino-4-hydroxybutyl group, 4-amino-2,3-dihydroxybutyl group, 3,4-diamino-2-hydroxy Butyl group, 2-amino-3,4-dihydroxybutyl group, aminohydroxyphenyl group; Hydrocarbon substituted with halogen and hydroxyl group Fluoro-hydroxyphenyl group is a group, chloro hydroxyphenyl group; and carboxyphenyl groups for carboxylic structure. The asymmetric divalent group represented by R 1 and R 2 is not particularly limited, and examples thereof include norbornane-2-ylidene and 2-norbornene-5-ylidene.
前記式(i)で示されるカルボニル化合物としては、具体的には例えば、ベンズアルデヒド、2,3,4位の各クロロベンズアルデヒド、2,3,4位の各ブロモベンズアルデヒド、2,3,4位の各フルオロベンズアルデヒド、2,3,4位の各フェノキシベンズアルデヒド、2,3,4位の各メチルベンズアルデヒド、2,3,4位の各ニトロベンズアルデヒド、2,3,4位の各メチルベンズアルデヒド、2,3,4位の各エチルベンズアルデヒド、2,3,4位の各メトキシベンズアルデヒド、2,3,4位の各エトキシベンズアルデヒド、2,3,4位の各トリフルオロメチルベンズアルデヒド、2,3,4位の各ヒドロキシベンズアルデヒド、2,3,4位の各ベンジルオキシベンズアルデヒド、2,3,4位の各アリルオキシベンズアルデヒド、2,3,4位の各t-ブチルジメチルシリルオキシベンズアルデヒド3,4−メチレンジオキシベンズアルデヒド、2,3−メチレンジオキシベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、フルフラール、2-ピリジンカルバルデヒド、3-ピリジンカルバルデヒド、4-ピリジンカルバルデヒド、2,3,4-トリメトキシベンズアルデヒド、2,4,5-トリメトキシベンズアルデヒド、3,4,5-トリメトキシベンズアルデヒド、2,3,4,5-テトラフルオロベンズアルデヒド、2,3,5,6-テトラフルオロベンズアルデヒド、2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンズアルデヒド、2,3,4,5,6-ペンタブロモベンズアルデヒド、2,3-ジクロロベンズアルデヒド、2,4-ジクロロベンズアルデヒド、 Specific examples of the carbonyl compound represented by the formula (i) include benzaldehyde, chlorobenzaldehydes at 2,3,4 positions, bromobenzaldehydes at 2,3,4 positions, and 2,3,4 positions. Each fluorobenzaldehyde, each phenoxybenzaldehyde at 2,3,4 position, each methylbenzaldehyde at 2,3,4 position, each nitrobenzaldehyde at 2,3,4 position, each methylbenzaldehyde at 2,3,4 position, 2, 3rd and 4th ethylbenzaldehyde, 2nd and 3rd position methoxybenzaldehyde, 2nd and 3rd position ethoxybenzaldehyde, 2nd and 3rd position trifluoromethylbenzaldehyde, 2nd and 3rd position Each hydroxybenzaldehyde, 2,3,4 position benzyloxybenzaldehyde, 2,3,4 position allyloxybenzaldehyde, 2,3,4 position t-butyldimethylsilyloxybenzaldehyde 3,4-methylenedi Oxybe Aldehyde, 2,3-methylenedioxybenzaldehyde, phenylacetaldehyde, furfural, 2-pyridinecarbaldehyde, 3-pyridinecarbaldehyde, 4-pyridinecarbaldehyde, 2,3,4-trimethoxybenzaldehyde, 2,4,5 -Trimethoxybenzaldehyde, 3,4,5-trimethoxybenzaldehyde, 2,3,4,5-tetrafluorobenzaldehyde, 2,3,5,6-tetrafluorobenzaldehyde, 2,3,4,5,6-penta Fluorobenzaldehyde, 2,3,4,5,6-pentabromobenzaldehyde, 2,3-dichlorobenzaldehyde, 2,4-dichlorobenzaldehyde,
2,5-ジクロロベンズアルデヒド、2,6-ジクロロベンズアルデヒド、3,4-ジクロロベンズアルデヒド、3,5-ジクロロベンズアルデヒド、2,3-ジメトキシベンズアルデヒド、2,4-ジメトキシベンズアルデヒド、2,5-ジメトキシベンズアルデヒド、2,6-ジメトキシベンズアルデヒド、3,4-ジメトキシベンズアルデヒド、3,5-ジメトキシベンズアルデヒド、2,4-ジメチルベンズアルデヒド、4-N,N-ジメチルアミノベンズアルデヒド、ピペロナール、1-ナフトアルデヒド、2-ナフトアルデヒド、9-アントラール等の芳香族アルデヒド;アセトアルデヒド、プロパナール、ブタナール、イソブチルアルデヒド、ピバルアルデヒド、ペンタナール 、ヘキサナール、シクロペンタンカルバルデヒド、シクロヘキサンカルバルデヒド、4−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブチルアルデヒド等の脂肪族アルデヒド;2-ブタノン 、2-ペンタノン、3-メチル-2-ブタノン、2-ヘキサノン 、4-メチル-2-ペンタノン 、3,3-ジメチル-2-ブタノン、2-ヘプタノン、5-メチル-2-ヘキサノン、2-オクタノン、2-ノナノン、2-デカノン、2-ウンデカノン、2-ドデカノン、シクロプロピルメチルケトン、トリメチルシリルメチルケトンエチルメチルケトン、メチル(2−プロペニル)ケトン、(3−ブテニル)メチルケトン等の脂肪族ケトン;(3−クロロプロピル)メチルケトン等のアルキル(ハロアルキル)ケトン;2−(アルコキシカルボニルアミノ)−3−シクロヘキシルプロピオンアルデヒド等の2−(保護アミノ)アルデヒド;3−メチルチオプロピオンアルデヒド等のアルキルチオ脂肪族アルデヒド;2-フルアルデヒド、2-チオフェンカルバルデヒド、2-ピリジンカルバルデヒド、3-ピリジンカルバルデヒド、4-ピリジンカルバルデヒド、2-キノリンカルバルデヒド、4-キノリンカルバルデヒド等の複素環アルデヒドが挙げられる。 2,5-dichlorobenzaldehyde, 2,6-dichlorobenzaldehyde, 3,4-dichlorobenzaldehyde, 3,5-dichlorobenzaldehyde, 2,3-dimethoxybenzaldehyde, 2,4-dimethoxybenzaldehyde, 2,5-dimethoxybenzaldehyde, 2 , 6-Dimethoxybenzaldehyde, 3,4-dimethoxybenzaldehyde, 3,5-dimethoxybenzaldehyde, 2,4-dimethylbenzaldehyde, 4-N, N-dimethylaminobenzaldehyde, piperonal, 1-naphthaldehyde, 2-naphthaldehyde, 9 -Aromatic aldehydes such as anthral; acetaldehyde, propanal, butanal, isobutyraldehyde, pivalaldehyde, pentanal, hexanal, cyclopentanecarbaldehyde, cyclohexanecarbaldehyde, 4-hydroxy-3,3-dimethylbutyraldehyde Aliphatic aldehydes such as 2-butanone, 2-pentanone, 3-methyl-2-butanone, 2-hexanone, 4-methyl-2-pentanone, 3,3-dimethyl-2-butanone, 2-heptanone, 5- Methyl-2-hexanone, 2-octanone, 2-nonanone, 2-decanone, 2-undecanone, 2-dodecanone, cyclopropylmethylketone, trimethylsilylmethylketone ethylmethylketone, methyl (2-propenyl) ketone, (3-butenyl ) Aliphatic ketones such as methyl ketone; alkyl (haloalkyl) ketones such as (3-chloropropyl) methyl ketone; 2- (protected amino) aldehydes such as 2- (alkoxycarbonylamino) -3-cyclohexylpropionaldehyde; 3-methylthiopropion Alkylthioaliphatic aldehydes such as aldehydes; 2-furaldehyde, 2-thiophenecarbaldehyde , 2-pyridinecarboxaldehyde, 3-pyridinecarboxaldehyde, 4-pyridine carbaldehyde, 2-quinoline-carbaldehyde and a heterocyclic aldehyde, such as 4-quinoline-carbaldehyde.
本発明において使用され得るシアン化合物は、上記カルボニル化合物と縮合して、対応するシアノヒドリンを得ることができるものであればよい。好ましくは、HCN又はHCNを発生し得るシアン化合物が適当である。シアン化合物としては、例えば、HCN、KCN、NaCN、アセトンシアノヒドリン((CH3)2C(OH)CN)等が挙げられる。
原料であるこれらカルボニル化合物とシアン化合物は必要に応じて、(酸性水溶液あるいはアルカリ性水溶液等による)洗浄、蒸留、再結晶等の精製を行って本反応にもちいることができる。
The cyanide compound that can be used in the present invention may be any compound that can be condensed with the carbonyl compound to obtain the corresponding cyanohydrin. Preferably, cyanide which can generate HCN or HCN is suitable. Examples of the cyan compound include HCN, KCN, NaCN, acetone cyanohydrin ((CH 3 ) 2 C (OH) CN), and the like.
These carbonyl compounds and cyanide compounds, which are raw materials, can be used for this reaction after purification (by acidic aqueous solution or alkaline aqueous solution), distillation, recrystallization and the like, if necessary.
本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素を使用した、カルボニル化合物とシアン化合物とからの光学活性シアノヒドリンを合成する反応は、例えば、以下の条件で行われる。
反応は、反応溶媒中に上記カルボニル化合物とシアン化合物を加えて所定時間、所定温度に維持することにより進行する。反応条件、並びに、光学活性シアノヒドリン合成酵素及び基質としてのカルボニル化合物とシアン化合物の使用量は、用いる基質に応じて適宜決定される。通常、酵素の使用量は基質であるカルボニル化合物1mmolに対して0.1〜1000単位、好ましくは1〜500単位である。カルボニル化合物の濃度は、通常1〜500g/Lの範囲である。シアン化合物の濃度は、用いるカルボニル化合物に対して0.1〜10倍モル、好ましくは0.5〜3倍モルの濃度で添加する。反応時間は、基質であるカルボニル化合物の転換率が40%以上、好ましくは80%以上に達するまでの時間が適当である。但し、反応時間はこれらに限定されるものではない。反応温度は酵素の活性が十分発揮される温度であれば特に限定されるものではなく、通常-10〜70℃、好ましくは0〜40℃である。また、必要に応じて反応系内に金属イオン、補酵素(FAD、FMN、NAD等)等を共存させても良い。これらを加えることで、酵素活性を高め、目的化合物の収率が向上する場合がある。
本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素は、粉末状、液状、又は適当な担体に固定化してなる固定化酵素などの状態のものを使用することができる。固定化担体としては、例えば多孔性の無機担体、セルロースなどの繊維状の担体、高分子化合物からなる担体などが挙げられ、具体的には、多孔性のセラミック粒子、多孔性のシリカゲル粒子、ゼオライト系粒子、寒天、アルギン酸カルシウム、キトサンなどの天然高分子ゲル、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールなどの合成高分子ゲルなどが挙げられる。酵素を固定化するには、例えば、担体に酵素溶液を吸収させる方法、酵素溶液と担体とを混合し、酵素を吸着固定する方法、酵素を包括固定化する方法、酵素を架橋剤で架橋する方法等の任意の手法を採用することができる。
The reaction for synthesizing an optically active cyanohydrin from a carbonyl compound and a cyanide using the optically active cyanohydrin synthase of the present invention is performed, for example, under the following conditions.
The reaction proceeds by adding the carbonyl compound and cyanide compound to the reaction solvent and maintaining the temperature for a predetermined time. The reaction conditions and the amounts of the optically active cyanohydrin synthase and the carbonyl compound and cyanide compound used as substrates are appropriately determined according to the substrate used. Usually, the amount of enzyme used is 0.1 to 1000 units, preferably 1 to 500 units, per 1 mmol of the carbonyl compound as a substrate. The concentration of the carbonyl compound is usually in the range of 1 to 500 g / L. The cyan compound is added at a concentration of 0.1 to 10 times mol, preferably 0.5 to 3 times mol of the carbonyl compound used. The reaction time is appropriate until the conversion rate of the substrate carbonyl compound reaches 40% or more, preferably 80% or more. However, the reaction time is not limited to these. The reaction temperature is not particularly limited as long as the enzyme activity is sufficiently exerted, and is usually −10 to 70 ° C., preferably 0 to 40 ° C. Further, a metal ion, a coenzyme (FAD, FMN, NAD, etc.) and the like may coexist in the reaction system as necessary. By adding these, enzyme activity may be increased and the yield of the target compound may be improved.
The optically active cyanohydrin synthase of the present invention may be used in the form of powder, liquid, or an immobilized enzyme formed by immobilization on an appropriate carrier. Examples of the immobilization carrier include a porous inorganic carrier, a fibrous carrier such as cellulose, and a carrier made of a polymer compound. Specifically, porous ceramic particles, porous silica gel particles, zeolites, etc. Examples thereof include natural polymer gels such as system particles, agar, calcium alginate, and chitosan, and synthetic polymer gels such as polyacrylic acid, polyacrylamide, and polyvinyl alcohol. In order to immobilize the enzyme, for example, a method in which the enzyme solution is absorbed in a carrier, a method in which the enzyme solution and the carrier are mixed and adsorbed and immobilized, a method in which the enzyme is immobilized and immobilized, and the enzyme is crosslinked with a crosslinking agent Any method such as a method can be adopted.
反応溶媒としてはクエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、酢酸ナトリウム等を含む緩衝液単独あるいは反応原料の濃度を高めて生産性を良くするために、反応溶媒として有機溶媒を用いることもできる。
緩衝液のpHは酵素反応に悪影響を与えないものであれば特に制限なく、pH2〜9、好ましくは、pH3〜7である。
有機溶媒としては、水と実質的に混和せず、基質および生成物を充分に溶解し、酵素反応に悪影響を与えないものであれば特に制限なく、用いることができる。具体的には、ハロゲン化されていてもよい炭化水素系溶媒(例えば、直鎖状、分岐状又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素)、例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、塩化メチレン、クロロホルムなど;ハロゲン化されていてもよいアルコール系溶媒(例えば、直鎖状、分岐状又は環状の飽和又は不飽和脂肪族アルコール、アラルキルアルコール)、例えば、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、n−アミルアルコールなど;ハロゲン化されていてもよいエーテル系溶媒(例えば、直鎖状、分岐状又は環状の飽和又は不飽和脂肪族エーテル、芳香族エーテル)、例えば、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジメトキシエタンなど;ハロゲン化されていてもよいエステル系溶媒(例えば、直鎖状、分岐状又は環状の飽和又は不飽和脂肪族エステル、芳香族エステル)、例えば、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル等が挙げられ、これらを単独で用いてもまた2種以上を混合して用いてもよい。このような有機溶媒は、原料のアルデヒド又はケトンの物性、生成物であるシアンヒドリンの物性に応じて適宜選択することができる。
As a reaction solvent, an organic solvent is used as a reaction solvent in order to improve productivity by increasing the concentration of the reaction raw material alone or a buffer solution containing sodium citrate, potassium citrate, sodium phosphate, potassium phosphate, sodium acetate, etc. It can also be used.
The pH of the buffer solution is not particularly limited as long as it does not adversely affect the enzyme reaction, and is pH 2-9, preferably pH 3-7.
Any organic solvent can be used without particular limitation as long as it is substantially immiscible with water, sufficiently dissolves the substrate and product, and does not adversely affect the enzyme reaction. Specifically, hydrocarbon solvents which may be halogenated (for example, linear, branched or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons), for example, pentane, hexane, cyclohexane , Benzene, toluene, xylene, methylene chloride, chloroform and the like; an alcohol solvent which may be halogenated (for example, linear, branched or cyclic saturated or unsaturated aliphatic alcohol, aralkyl alcohol), for example, n -Butanol, isobutanol, t-butanol, hexanol, cyclohexanol, n-amyl alcohol and the like; ether solvents which may be halogenated (for example, linear, branched or cyclic saturated or unsaturated aliphatic ethers) Aromatic ether), for example, diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl Ether, dibutyl ether, t-butyl methyl ether, dimethoxyethane, etc .; ester solvents which may be halogenated (for example, linear, branched or cyclic saturated or unsaturated aliphatic esters, aromatic esters), Examples thereof include methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. Such an organic solvent can be appropriately selected according to the physical properties of the raw material aldehyde or ketone and the physical properties of the product cyanohydrin.
前記有機溶媒は、水又は水性緩衝液で飽和されていてもよく、更に過剰の水又は水性緩衝液を加えて、有機溶媒相と水相との二相系を形成する溶液状態としたものでもよい。前記の有機溶媒を水又は水性緩衝液で飽和する方法としては、例えば前記の有機溶媒と水又は水性緩衝液を二相を形成する割合で混合及び撹拌し、静置した後、その有機層を用いる方法が挙げられる。
前記有機溶媒は、水又は水性緩衝液で飽和されているのが好ましい。ここで水性緩衝液としては、特に制限はないが、酵素活性の最適pH(pH4〜7)の付近において緩衝能を発揮する緩衝液、例えば、リン酸、クエン酸、グルタル酸、リンゴ酸、マロン酸、o-フタル酸、コハク酸、酢酸などの塩等によって構成される緩衝液等が好ましく用いられる。
上記のようにして得られた光学活性シアノヒドリンは、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)などによって、測定又は定量することができ、必要に応じて、抽出、減圧蒸留、カラム分離などの通常の手段によって分離精製することができる。また、収率は、1H-NMRを使用して求めることができる。
The organic solvent may be saturated with water or an aqueous buffer, or may be in a solution state in which an excess of water or an aqueous buffer is added to form a two-phase system of an organic solvent phase and an aqueous phase. Good. As a method of saturating the organic solvent with water or an aqueous buffer solution, for example, the organic solvent and water or an aqueous buffer solution are mixed and stirred at a ratio of forming two phases, and allowed to stand. The method to use is mentioned.
The organic solvent is preferably saturated with water or an aqueous buffer. Here, the aqueous buffer solution is not particularly limited, but a buffer solution that exhibits a buffering ability near the optimum pH (pH 4 to 7) of the enzyme activity, such as phosphoric acid, citric acid, glutaric acid, malic acid, malon. A buffer composed of a salt of acid, o-phthalic acid, succinic acid, acetic acid or the like is preferably used.
The optically active cyanohydrin obtained as described above can be measured or quantified by high performance liquid chromatography (HPLC) or the like, and separated by usual means such as extraction, vacuum distillation, column separation, etc., if necessary. Can be purified. The yield can be determined using 1H-NMR.
(1-2-2) 基質特異性
本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素は、ベンズアルデヒドを基質とし、R-マンデロニトリルへ変換する基質特異性を有する。クロロ置換ベンズアルデヒドを基質とした場合、オルト位置換体と比べて、メタ位およびパラ位置換体に対する光学選択性が高い。さらにメタ位およびパラ位置換体を比較した場合においては、パラ位置換体に対する光学選択性が高い。これら本酵素の基質特異性はメチル(-Me)、メトキシ(-OMe)、トリフルオロメチル(-CF3)、ニトロ(-NO2)等のすべての置換体に対しても、共通で、メタ位置換体に比較してパラ位置換体に対する光学選択性が高いことが特徴である。ここで、光学選択性は、例えば、ベンズアルデヒドのような基質を、マンデロニトリルのような生成物に変換した場合、生成物中にR−の光学異性体が存在する割合(光学純度)であるエナンチオ選択性(%ee)で表すことができる。例えば、生成物の全てがR−の光学異性体であれば、100%eeであり、生成物の全てがラセミ体であれば、0%eeである。本発明の高い光学選択性は、
(オルト位置換体のエナンチオ選択性)<(メタ位置換体に対する光学選択性)×α
(メタ位置換体に対する光学選択性)<(パラ位置換体に対する光学選択性)×β
ここで、αは、1以上、好ましくは、1.2以上、より好ましくは、1.5以上である。また、βは、1以上、好ましくは、1.05以上、より好ましくは、1.2以上である。
また、本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素は、脂肪族アルデヒド及び一置換芳香族アルデヒドの光学選択性が高い(脂肪族アルデヒドのエナンチオ選択性:70%ee以上、好ましくは、75%ee以上;一置換芳香族アルデヒドのエナンチオ選択性:50%ee以上、好ましくは、60%ee以上)。また、基質の芳香核に電子求引基が存在する場合、基質の反応性が向上する。メタ及びパラ位にハロゲンが置換したベンズアルデヒドを基質として使用した場合、本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素は、優れた光学選択性を示す光学活性シアノヒドリンを合成し得る(エナンチオ選択性:90%ee以上、好ましくは、95%ee以上)。また、電子供与基(例えば、-Me、-OMe; 主にメタ位とパラ位で)が存在する基質を使用した場合、本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素は、優れた光学選択性を示す光学活性シアノヒドリンを合成し得る(エナンチオ選択性:80%ee以上、好ましくは、85%ee以上)。さらに、脂肪族ケトン、特に、α位に分枝を持たないメチルケトンを基質として使用した場合、優れた光学選択性を示す光学活性シアノヒドリンを合成し得る(エナンチオ選択性:50%ee以上、好ましくは、60%ee以上)。
(1-2-2) Substrate specificity The optically active cyanohydrin synthase of the present invention has substrate specificity for converting benzaldehyde as a substrate into R-mandelonitrile. When chloro-substituted benzaldehyde is used as a substrate, the optical selectivity for the meta-position and para-position substitution is higher than that of the ortho-position substitution. Further, when the meta-position and para-position substitution products are compared, the optical selectivity to the para-position substitution product is high. The substrate specificity of these enzymes is common to all substitutions such as methyl (-Me), methoxy (-OMe), trifluoromethyl (-CF 3 ), nitro (-NO 2 ), etc. It is characterized by higher optical selectivity for para-substituted products than for position-substituted products. Here, for example, when a substrate such as benzaldehyde is converted into a product such as mandelonitrile, the optical selectivity is the ratio (optical purity) in which the R- optical isomer is present in the product. It can be expressed in enantioselectivity (% ee). For example, if all of the products are R- optical isomers, it is 100% ee, and if all of the products are racemic, it is 0% ee. The high optical selectivity of the present invention is
(Enantioselectivity of ortho-substituted product) <(optical selectivity for meta-substituted product) × α
(Optical selectivity for meta-substituted products) <(Optical selectivity for para-substituted products) × β
Here, α is 1 or more, preferably 1.2 or more, and more preferably 1.5 or more. Further, β is 1 or more, preferably 1.05 or more, and more preferably 1.2 or more.
The optically active cyanohydrin synthase of the present invention has high optical selectivity for aliphatic aldehydes and monosubstituted aromatic aldehydes (enantioselectivity of aliphatic aldehydes: 70% ee or higher, preferably 75% ee or higher; Enantioselectivity of substituted aromatic aldehydes: 50% ee or more, preferably 60% ee or more). In addition, when an electron withdrawing group is present in the aromatic nucleus of the substrate, the reactivity of the substrate is improved. When benzaldehyde substituted with halogen at the meta and para positions is used as a substrate, the optically active cyanohydrin synthase of the present invention can synthesize optically active cyanohydrin exhibiting excellent optical selectivity (enantioselectivity: 90% ee or more). , Preferably 95% ee or more). In addition, when a substrate having an electron donating group (for example, -Me, -OMe; mainly at the meta position and the para position) is used, the optically active cyanohydrin synthase of the present invention has an optical selectivity that exhibits excellent optical selectivity. An active cyanohydrin can be synthesized (enantioselectivity: 80% ee or more, preferably 85% ee or more). Furthermore, when an aliphatic ketone, particularly methyl ketone having no branch at the α-position, is used as a substrate, an optically active cyanohydrin exhibiting excellent optical selectivity can be synthesized (enantioselectivity: 50% ee or more, preferably 60% ee or higher).
(1-2-3) 分子量
本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素の分子量は、ゲルろ過で測定した場合、約6万である。より具体的には、6万±5000〜1万、6万±3000〜4000、6万±1000〜2000である。ここで、ゲルろ過法による分子量測定は、一般的な手法で実施できる。クロマトグラフ等により分画した活性画分を回収濃縮し、それをゲルろ過により溶出し、分子量が既知のタンパク質を利用した検量線から分子量を求めることができる。
(1-2-3) Molecular Weight The molecular weight of the optically active cyanohydrin synthase of the present invention is about 60,000 when measured by gel filtration. More specifically, they are 60,000 ± 5,000 to 10,000, 60,000 ± 3,000 to 4000, and 60,000 ± 1000 to 2,000. Here, the molecular weight measurement by the gel filtration method can be performed by a general method. The active fraction fractionated by chromatography or the like is collected and concentrated, and it is eluted by gel filtration, and the molecular weight can be determined from a calibration curve using a protein having a known molecular weight.
本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素の分子量は、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動による分子量決定法により測定した場合、約5.8万の分子量を有する。より具体的には、5.8万±5000〜1万、5.8万±3000〜4000、5.8万±1000〜2000である。ここで、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動はDavis and Laemmliの方法等の一般的な手法で実施できる。上記のようにゲルろ過した活性画分を、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動に供し、分子量が既知のタンパク質を利用した検量線と対比し、得られた画分の分子量を求めることができる。 The molecular weight of the optically active cyanohydrin synthase of the present invention has a molecular weight of about 58,000 when measured by a molecular weight determination method by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. More specifically, it is 58,000 ± 5,000 to 10,000, 58,000 ± 3,000 to 4000, and 58,000 ± 1000 to 2,000. Here, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis can be performed by a general technique such as the method of Davis and Laemmli. The active fraction gel-filtered as described above is subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, and compared with a calibration curve using a protein with a known molecular weight, the molecular weight of the obtained fraction can be determined.
(1-2-4) 反応適応温度
本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素は、-10〜70℃、好ましくは、-5〜50℃、より好ましくは 0〜40℃の広範囲な温度範囲で、シアン化合物存在下、カルボニル化合物を光学活性シアノヒドリンに変換し得る。0〜40℃の温度範囲における光学活性シアノヒドリンの光学活性は、反応温度20℃でのエナンチオ選択性の値を100%とした場合の相対活性で、40%以上、好ましくは50%以上である。
(1-2-4) Reaction Adaptation Temperature The optically active cyanohydrin synthase of the present invention has a wide temperature range of -10 to 70 ° C, preferably -5 to 50 ° C, more preferably 0 to 40 ° C. In the presence of the compound, the carbonyl compound can be converted to an optically active cyanohydrin. The optical activity of the optically active cyanohydrin in the temperature range of 0 to 40 ° C. is 40% or more, preferably 50% or more as a relative activity when the enantioselectivity value at a reaction temperature of 20 ° C. is 100%.
(2) α−ヒドロキシカルボン酸の合成方法
得られた光学活性シアノヒドリンを加水分解することによって、光学活性α−ヒドロキシカルボン酸を得ることができる。加水分解においては、塩酸、硫酸、硝酸、ホウ酸、リン酸、過塩素酸等、好ましくは塩酸を触媒として使用することにより、反応を速やかに進行させることができる。鉱酸の使用量は、シアノヒドリンに対して1〜10当量、好ましくは1.5〜5当量である。加水分解反応は、反応時の温度が10〜100℃(還流温度)、好ましくは20〜90℃である。反応時間は、反応温度が20〜40℃の場合は1〜50時間、40〜90℃の場合は0.5〜30時間であることが好ましい。 反応終了後は、公知の方法により単離精製を行う、例えば反応溶液から溶媒を用いて抽出し、さらに必要に応じて水洗した後、溶媒を蒸発・乾固、再結晶等により、目的とするα−ヒドロキシカルボン酸を単離することができる。
(2) Method for synthesizing α-hydroxycarboxylic acid An optically active α-hydroxycarboxylic acid can be obtained by hydrolyzing the obtained optically active cyanohydrin. In the hydrolysis, the reaction can be rapidly advanced by using hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, boric acid, phosphoric acid, perchloric acid, etc., preferably hydrochloric acid as a catalyst. The usage-amount of a mineral acid is 1-10 equivalent with respect to cyanohydrin, Preferably it is 1.5-5 equivalent. In the hydrolysis reaction, the temperature during the reaction is 10 to 100 ° C. (reflux temperature), preferably 20 to 90 ° C. The reaction time is preferably 1 to 50 hours when the reaction temperature is 20 to 40 ° C, and preferably 0.5 to 30 hours when the reaction temperature is 40 to 90 ° C. After completion of the reaction, isolation and purification are carried out by a known method. For example, the reaction solution is extracted with a solvent and further washed with water as necessary, and then the solvent is evaporated, dried, recrystallized, etc. α-Hydroxycarboxylic acids can be isolated.
〔実施例1〕
(1) 酵素溶液の調製
市販の熟した梅の実 (30個) から種 (64.3 g) を取り出し、梅の種から殻を割って仁 (16.6 g) を取り出した。乳鉢と乳棒を用いて50 mM リン酸緩衝液(KPB) pH 6.0, 40 mlを加え、ホモジナイザーにより、氷中でホモジナイズした。4層のガーゼによりろ濾し、さらに遠心分離 (28,000 × g、15分、4℃) により、酵素抽出液を回収した。
上清を硫安分画し、0〜30%の飽和画分を、10 mM KPBで透析 (2 l× 3) した。酵素溶液は、Urtrafiltration system (Centriprep YM-10 Millipore Corporation, USA)で濃縮し、これをそのまま光学活性シアノヒドリン合成酵素の活性測定に用いた。
なお、実施例2以降における光学活性シアノヒドリン合成酵素溶液は本透析後のものを使用した。
[Example 1]
(1) Preparation of enzyme solution The seed (64.3 g) was taken out from commercially available ripe plum fruits (30), and the shell was split from the plum seed to take out the seed (16.6 g). Using a mortar and pestle, 50 mM phosphate buffer (KPB) pH 6.0, 40 ml was added and homogenized in ice with a homogenizer. The enzyme extract was recovered by filtration through four layers of gauze and further centrifugation (28,000 × g, 15 minutes, 4 ° C.).
The supernatant was subjected to ammonium sulfate fractionation, and the 0-30% saturated fraction was dialyzed (2 l × 3) against 10 mM KPB. The enzyme solution was concentrated with an ultrafiltration system (Centriprep YM-10 Millipore Corporation, USA) and used as it was for the activity measurement of optically active cyanohydrin synthase.
In addition, the optically active cyanohydrin synthase solution in Example 2 and after was used after this dialysis.
(2)酵素活性測定
次に、ベンズアルデヒドからの(R)-マンデロニトリルの生成を測定することによって酵素活性をアッセイした。
400 mMクエン酸緩衝液(pH 4.0)760μlに1.0Mベンズアルデヒドのジメチルスルフォキシド(DMSO)溶液40μl、酵素溶液100μl及び1.0Mシアン化カリウム溶液100μlを順に加え(最終容量1.0 ml)、25℃で5分間インキュベートした。
反応液を100μl 取り、900μlの有機溶媒(ヘキサン:イソプロパノール= 9:1)を添加して反応を停止させ、上清を以下に示すHPLCにより分析した。ブランクとして、酵素を含まない系(酵素溶液の代わりに10 mM KPBを添加)を実施し、生成するマンデロニトリルを測定した。酵素活性は、ブランクの値を減じた値を基に、算出した。
(2) Measurement of enzyme activity Next, enzyme activity was assayed by measuring the production of (R) -mandelonitrile from benzaldehyde.
To 760 μl of 400 mM citrate buffer (pH 4.0), 40 μl of 1.0 M benzaldehyde in dimethyl sulfoxide (DMSO), 100 μl of enzyme solution and 100 μl of 1.0 M potassium cyanide solution are added in order (final volume 1.0 ml), and 5 minutes at 25 ° C. Incubated.
100 μl of the reaction solution was taken, 900 μl of an organic solvent (hexane: isopropanol = 9: 1) was added to stop the reaction, and the supernatant was analyzed by HPLC shown below. As a blank, an enzyme-free system (10 mM KPB was added instead of the enzyme solution) was performed, and the produced mandelonitrile was measured. The enzyme activity was calculated based on the value obtained by subtracting the blank value.
[HPLC分析条件]
カラム:CHIRALCEL OJ-H (ダイセル化学工業製)
4.6mm I.D.×250mm
移動相:n-ヘキサン:2-プロパノール = 90:10
流 速:1.0mL/分
検 出:UV 245nm
[HPLC analysis conditions]
Column: CHIRALCEL OJ-H (manufactured by Daicel Chemical Industries)
4.6mm ID x 250mm
Mobile phase: n-hexane: 2-propanol = 90:10
Flow rate: 1.0 mL / min Detection: UV 245 nm
標準的アッセイ条件下で、1分あたり1 μmolの光学活性マンデロニトリルを生成する酵素の量を酵素活性1単位(U)と定義した。
たんぱく質の定量はブラッドフォード法(バイオラット社)を用いた。
The amount of enzyme that produced 1 μmol of optically active mandelonitrile per minute under standard assay conditions was defined as 1 unit (U) of enzyme activity.
The protein was quantified using the Bradford method (Biorat).
(3)各種クロマトグラフィーによる精製
(i) 陰イオン交換クロマトグラフィー(DEAE-トヨパール650M)による精製
10mMリン酸緩衝液(pH 6.0)で平衡化したDEAE-トヨパールカラム650Mに酵素溶液を乗せ、100 mMリン酸緩衝液(pH 6.0)で洗浄後、NaCl 100mMを含む100 mMリン酸緩衝液(pH 6.0)で活性画分を溶出させた。活性フラクションは10 mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.0)で透析した。
(ii) ゲルろ過(TSK-GelG3000SW)による精製
上記疎水クロマト活性画分を濃縮後、 0.1M リン酸緩衝液+ 0.2 M NaCl buffer (pH6.0)で平衡化したTSK-GelG3000SWに供し、活性画分を溶出させた(図1、Hnlと表示したものが活性画分)。既知のたんぱく質(thyroglobulin (669,000); ferritin (443,000); lactate dehydrogenase (139,850); albumin (66,267); trypsin inhibitor (21,000))の検量線(図2)より、算出された光学活性シアノヒドリン合成酵素の分子量は60KDであった。
(3) Purification by various chromatographies
(i) Purification by anion exchange chromatography (DEAE-Toyopearl 650M)
The enzyme solution was placed on a DEAE-Toyopearl column 650M equilibrated with 10 mM phosphate buffer (pH 6.0), washed with 100 mM phosphate buffer (pH 6.0), and then 100 mM phosphate buffer containing 100 mM NaCl (pH 6.0). The active fraction was eluted at pH 6.0). The active fraction was dialyzed against 10 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0).
(ii) Purification by gel filtration (TSK-GelG3000SW)
After concentrating the above hydrophobic chromatographic active fraction, it was applied to TSK-GelG3000SW equilibrated with 0.1 M phosphate buffer + 0.2 M NaCl buffer (pH 6.0) to elute the active fraction (shown as Hnl in FIG. 1). Is the active fraction). Molecular weight of optically active cyanohydrin synthase calculated from a calibration curve (Figure 2) of a known protein (thyroglobulin (669,000); ferritin (443,000); lactate dehydrogenase (139,850); albumin (66,267); trypsin inhibitor (21,000)) Was 60KD.
(iii)SDSポリアクリルアミド電気泳動
Davis and Laemmliの方法に従い、12.5%ポリアクリルアミドゲルを使用し、ゲルろ過(TSK-GelG3000SW)活性画分をSDSポリアクリルアミド電気泳動に供した(図3、Hnlと表示したものが活性画分)。既知のたんぱく質(phosphorylase b (95,000), bovine serum albumin (66,000), ovalbumin (45,000), carbonic anhydrase (30,000), trypsin inhibitor (20,100) and m-lactoalbumin (14,400))の検量線(図4)より、算出された光学活性シアノヒドリン合成酵素の分子量は58KDであった。
(iii) SDS polyacrylamide electrophoresis
According to the method of Davis and Laemmli, 12.5% polyacrylamide gel was used, and the gel filtration (TSK-GelG3000SW) active fraction was subjected to SDS polyacrylamide electrophoresis (FIG. 3, the one labeled Hnl is the active fraction). From a calibration curve (Fig. 4) of known proteins (phosphorylase b (95,000), bovine serum albumin (66,000), ovalbumin (45,000), carbonic anhydrase (30,000), trypsin inhibitor (20,100) and m-lactoalbumin (14,400)), The calculated molecular weight of the optically active cyanohydrin synthase was 58 KD.
(4)反応至適温度
実施例1(1)で得られた光学活性シアノヒドリン合成酵素溶液を用いて、ベンズアルデヒドを基質とした各反応温度(10分間反応)における活性測定(前述の方法)を行った。グラフ1に反応温度20℃での値を100%として、相対活性で結果を示す。0℃〜40℃の広い範囲で相対活性50%以上が維持されることが示された。
グラフ1
(4) Optimum reaction temperature Using the optically active cyanohydrin synthase solution obtained in Example 1 (1), the activity was measured at each reaction temperature (reaction for 10 minutes) using benzaldehyde as a substrate (the method described above). It was. Graph 1 shows the results in terms of relative activity, assuming that the value at a reaction temperature of 20 ° C. is 100%. It was shown that relative activity of 50% or more was maintained over a wide range of 0 ° C to 40 ° C.
Graph 1
〔実施例2〕芳香族シアノヒドリンの合成
400 mMクエン酸緩衝液(pH 4.0)760μlに、表1〜4に記載のカルボニル化合物が1.25M濃度になるようにDMSOに溶解させた溶液40μlを混合し(最終濃度50 mM)、光学活性シアノヒドリン合成酵素溶液100μl及び1.0Mシアン化カリウム溶液100μl(クエン酸緩衝液(pH 4.0)溶液、最終濃度100 mM)を順に加え(最終容量1.0 ml)、25℃で反応させた。
反応液を25μl 取り、酢酸エチルを添加して、反応生成物を抽出して酢酸エチル層を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析し、その光学純度を測定した。
[Example 2] Synthesis of aromatic cyanohydrin
To 760 μl of 400 mM citrate buffer (pH 4.0), 40 μl of a solution in which the carbonyl compounds described in Tables 1 to 4 were dissolved in DMSO to a concentration of 1.25 M was mixed (final concentration 50 mM), and optically active cyanohydrin was mixed. Synthetic enzyme solution 100 μl and 1.0 M potassium cyanide solution 100 μl (citrate buffer (pH 4.0) solution, final concentration 100 mM) were sequentially added (final volume 1.0 ml) and reacted at 25 ° C.
25 μl of the reaction solution was taken, ethyl acetate was added, the reaction product was extracted, and the ethyl acetate layer was analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC) to measure its optical purity.
[HPLC分析条件]
カラム;CHIRALCEL OJ-H (ダイセル化学工業製)
4.6mm I.D.×250mm
移動相;n-ヘキサン:2-プロパノール = 90:10(基本条件)
流速;1mL/min
検出;UV 245nm
[HPLC analysis conditions]
Column; CHIRALCEL OJ-H (manufactured by Daicel Chemical Industries)
4.6mm ID x 250mm
Mobile phase: n-hexane: 2-propanol = 90:10 (basic conditions)
Flow rate: 1 mL / min
Detection; UV 245 nm
得られた芳香族シアノヒドリンの酵素活性は、得られたシアノヒドリン中、R−又はS−の光学異性体が存在する割合(光学純度)、即ち、エナンチオ選択性(%ee)を基準として評価した。例えば、得られたシアノヒドリンが全て(R)-シアノヒドリンであれば、100%eeであり、得られたシアノヒドリンが全てラセミ体のシアノヒドリンであれば、0%eeである。
以下、評価の結果を表1〜4に示す。
The enzyme activity of the obtained aromatic cyanohydrin was evaluated based on the ratio (optical purity) in which the R- or S- optical isomer was present in the obtained cyanohydrin, that is, enantioselectivity (% ee). For example, if all of the obtained cyanohydrins are (R) -cyanohydrin, it is 100% ee, and if all of the obtained cyanohydrins are racemic cyanohydrins, they are 0% ee.
The results of evaluation are shown in Tables 1 to 4 below.
表1 無置換又は一置換ベンズアルデヒド
a)移動層組成(n-ヘキサン:2-プロパノール = 19:1)で分析
b)移動層組成(n-ヘキサン:2-プロパノール = 80:20)で分析
Table 1 Unsubstituted or monosubstituted benzaldehyde
a) Analysis by moving bed composition (n-hexane: 2-propanol = 19: 1)
b) Analysis with moving bed composition (n-hexane: 2-propanol = 80:20)
表2 二置換ベンズアルデヒド
c) 移動層組成(n-ヘキサン:2-プロパノール = 39:1)で分析
Table 2. Disubstituted benzaldehydes
c) Analysis with moving bed composition (n-hexane: 2-propanol = 39: 1)
表3 多置換ベンズアルデヒド
Table 3. Multi-substituted benzaldehyde
表4 ヘテロ芳香族アルデヒドと多環式アルデヒド
Table 4 Heteroaromatic aldehydes and polycyclic aldehydes
表1に示すように、無置換又は一置換ベンズアルデヒドについては、本発明の酵素は、一部を除いて非常に優れたエナンチオ選択性を示した。特に、メタ位置換体に比較してパラ位置換体に対しての方が光学選択性が高いことが特徴である。すべてのメトキシ系のベンズアルデヒドは、ベンズアルデヒドと比べて高い光学選択性を示した。4−ヒドロキシベンズアルデヒドは、そのままではエナンチオ選択性が悪いが、4−ヒドロキシベンズアルデヒドのヒドロキシル基をエーテル官能性(ベンジル、アリル、ターブチルジメチルシリル)として保護した場合、保護されたアルデヒドは、すべて優れたエナンチオ選択性(99%)を有していた。
表2に示すように、二置換ベンズアルデヒドについて、本発明の酵素は、特に、3,4-ジクロロベンズアルデヒド及び3,5-ジメトキシベンズアルデヒドが優れたエナンチオ選択性を示した。3,4-ジクロロベンズアルデヒドからは、光学純度の高い(R)−シアノヒドリンが得られた。一方、アルデヒド基に隣接するオルト位にハロゲン基又はメトキシ基を有するアルデヒドは、エナンチオ選択性が低下する傾向が見られた。
また、二環式アルデヒドの中では、1−ナフタールと2−ナフタールが非常に良好な基質である。いずれのアルデヒドもベンズアルデヒドと比べてエナンチオ選択が優れていた。
As shown in Table 1, with respect to unsubstituted or monosubstituted benzaldehydes, the enzyme of the present invention showed very good enantioselectivity except for a part. In particular, the optical selectivity of the para-substituted product is higher than that of the meta-substituted product. All methoxy benzaldehydes showed high optical selectivity compared to benzaldehyde. 4-Hydroxybenzaldehyde has poor enantioselectivity as it is, but when the hydroxyl group of 4-hydroxybenzaldehyde is protected as an ether functionality (benzyl, allyl, terbutyldimethylsilyl), all the protected aldehydes are excellent. It had enantioselectivity (99%).
As shown in Table 2, with respect to the disubstituted benzaldehyde, the enzyme of the present invention showed excellent enantioselectivity, especially 3,4-dichlorobenzaldehyde and 3,5-dimethoxybenzaldehyde. From 3,4-dichlorobenzaldehyde, (R) -cyanohydrin having high optical purity was obtained. On the other hand, aldehydes having a halogen group or a methoxy group at the ortho position adjacent to the aldehyde group tended to have reduced enantioselectivity.
Among the bicyclic aldehydes, 1-naphthal and 2-naphthal are very good substrates. All aldehydes were superior in enantioselection compared to benzaldehyde.
〔実施例3〕脂肪族シアノヒドリンの合成
表5〜6に記載の脂肪族のカルボニル化合物溶液1.25M液(DMSOに溶解)を40μl(終濃度50 mM)、400mMのクエン酸緩衝液(pH 4.0) 760μl(終濃度約300 mM)、さらに1.0MのKCN溶液を100μl((終濃度100 mM)添加して(合計の容量1ml))、25℃で反応させた。
反応液を実施例2と同様に酢酸エチルあるいはエーテルで抽出してガスクロマトグラフィー(GC)にて分析し、その光学純度を測定した。なお、一部の脂肪族アルデヒド及び脂肪族ケトンについては、得られたシアノヒドリンを、対応するトリメチルシリルエーテル(-OTMS)として誘導体化し(トリメチルシリルエーテル誘導体(TMS-エーテル誘導体))、GCにより測定した。すなわち、無水のジクロロメタン中、過剰のイミダゾールとTMS-Clで処理し、シリカゲルカラム(溶離液;ヘキサン:酢酸エチル=9:1)で精製し、以下に示すGC条件にて測定した。
Example 3 Synthesis of Aliphatic Cyanohydrin 40 μl (final concentration 50 mM), 400 mM citrate buffer (pH 4.0) of an aliphatic carbonyl compound solution 1.25 M solution (dissolved in DMSO) described in Tables 5-6 760 μl (final concentration of about 300 mM) and 1.0 M of KCN solution (100 μl (final concentration of 100 mM) were added (total volume: 1 ml)) were reacted at 25 ° C.
The reaction solution was extracted with ethyl acetate or ether in the same manner as in Example 2 and analyzed by gas chromatography (GC) to measure its optical purity. For some aliphatic aldehydes and aliphatic ketones, the obtained cyanohydrin was derivatized as the corresponding trimethylsilyl ether (—OTMS) (trimethylsilyl ether derivative (TMS-ether derivative)) and measured by GC. That is, it was treated with excess imidazole and TMS-Cl in anhydrous dichloromethane, purified with a silica gel column (eluent: hexane: ethyl acetate = 9: 1), and measured under the GC conditions shown below.
[GC分析条件1]
カラム;β-Dex325(30m x 0.25mm x 0.25μm thickness、SUPELCO社製)
キャリアーガス;ヘリウム
検出;FID
検出器温度 : 230℃
インジェクション温度: 220℃
カラム温度: 化合物によって異なる。
[GC analysis condition 1]
Column: β-Dex325 (30m x 0.25mm x 0.25μm thickness, manufactured by SUPELCO)
Carrier gas; helium detection; FID
Detector temperature: 230 ° C
Injection temperature: 220 ℃
Column temperature: Varies by compound.
[GC分析条件2]
カラム;β-Dex120(30m x 0.25mm x 0.25μm thickness、SUPELCO社製)
キャリアーガス;ヘリウム
検出;FID
検出器温度 : 230℃
インジェクション温度: 220℃
カラム温度: 化合物によって異なる。
[GC analysis condition 2]
Column: β-Dex120 (30m x 0.25mm x 0.25μm thickness, manufactured by SUPELCO)
Carrier gas; helium detection; FID
Detector temperature: 230 ° C
Injection temperature: 220 ℃
Column temperature: Varies by compound.
表5 脂肪族アルデヒド
a)GC分析条件1により測定した。
b)対応するTMS-エーテル誘導体を調製して光学純度を求めた。
Table 5 Aliphatic aldehydes
a) Measured under GC analysis condition 1.
b) The corresponding TMS-ether derivative was prepared and the optical purity was determined.
表6 脂肪族メチルケトン
b)対応するTMS-エーテル誘導体を調製して光学純度を求めた。
c) GC分析条件2により測定した。
表5に示しように、脂肪族アルデヒドについては、本発明の酵素は、全般的に優れたエナンチオ選択性を示した。
表6に示すように、脂肪族ケトンについて、本発明の酵素は、α位に分枝を持たないメチルケトンに対して良好なエナンチオ選択性を示した。
Table 6 Aliphatic methyl ketone
b) The corresponding TMS-ether derivative was prepared and the optical purity was determined.
c) Measured under GC analysis condition 2.
As shown in Table 5, for aliphatic aldehydes, the enzyme of the present invention generally showed excellent enantioselectivity.
As shown in Table 6, for the aliphatic ketone, the enzyme of the present invention showed good enantioselectivity for methyl ketone having no branch at the α-position.
〔実施例4〕有機溶剤中でのシアノヒドリンの合成
ジイソプロピルエーテル50mL及び400 mMクエン酸緩衝液(pH 4.0) 5mLと混合し、水飽和のジイソプロピルエーテルを調製した。これに、さらに上記カルボニル化合物(5g)を加えた。得られた溶液に、更に、実施例1(1)で得られた本発明の光学活性シアノヒドリン合成酵素を含む酵素溶液をカルボニル化合物に対して50U/mmolになるように加えた。その後、アセトンシアンヒドリンを1.5等量加え反応を開始した。反応終了後、酢酸エチルを添加して、反応生成物を抽出して酢酸エチル層を実施例2記載の方法にてHPLC分析し、その光学純度をおよび反応収率を算出した。
[Example 4] Synthesis of cyanohydrin in organic solvent 50 mL of diisopropyl ether and 5 mL of 400 mM citrate buffer (pH 4.0) were mixed to prepare water-saturated diisopropyl ether. To this was further added the carbonyl compound (5 g). To the obtained solution, an enzyme solution containing the optically active cyanohydrin synthase of the present invention obtained in Example 1 (1) was further added so as to be 50 U / mmol with respect to the carbonyl compound. Thereafter, 1.5 equivalents of acetone cyanohydrin was added to initiate the reaction. After completion of the reaction, ethyl acetate was added, the reaction product was extracted, and the ethyl acetate layer was subjected to HPLC analysis by the method described in Example 2, and its optical purity and reaction yield were calculated.
表7 有機溶剤中でのシアノヒドリンの合成
Table 7 Synthesis of cyanohydrins in organic solvents
〔実施例5〕
α−ヒドロキシカルボン酸の合成
実施例2で得られたR-マンデロニトリルに5等量の濃塩酸を添加し、混合物を室温で7時間撹拌した。その後、60℃で12時間加熱し、次に100℃で5時間加熱した。吸引器を用いて真空中で塩酸ガスを除去した後、2倍量の酢酸エチルを用いて残分を3回抽出した。抽出物をNa2SO4で乾燥し、濃縮した。
その結果、85%の収率でR−マンデル酸が得られた。
Example 5
Synthesis of α-hydroxycarboxylic acid To R-mandelonitrile obtained in Example 2, 5 equivalents of concentrated hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred at room temperature for 7 hours. Then, it heated at 60 degreeC for 12 hours, and then heated at 100 degreeC for 5 hours. After removing hydrochloric acid gas in vacuum using a suction device, the residue was extracted three times using twice the amount of ethyl acetate. The extract was dried over Na 2 SO 4 and concentrated.
As a result, R-mandelic acid was obtained with a yield of 85%.
Claims (3)
(1)シアン化合物存在下、カルボニル化合物を光学活性シアノヒドリンに変換する。
(2)基質特異性:ベンズアルデヒドを基質とし、R-マンデロニトリルへ変換する。また、クロロ置換ベンズアルデヒドを基質とした場合、該基質のメタ位置換体に比較して該基質のパラ位置換体から得られる光学活性シアノヒドリンの光学選択性の方が高い。
(3)分子量:ゲルろ過で測定した場合、約6万である。
(4)反応適応温度:R-マンデロニトリル合成活性において0℃〜40℃の広い範囲で相対活性50%以上が維持される。 An optically active cyanohydrin synthase derived from Prunus mume fruit and having the following properties.
(1) A carbonyl compound is converted into an optically active cyanohydrin in the presence of a cyanide compound.
(2) Substrate specificity: Conversion to R-mandelonitrile using benzaldehyde as a substrate. When chloro-substituted benzaldehyde is used as a substrate, the optical selectivity of the optically active cyanohydrin obtained from the para-substituted product of the substrate is higher than that of the meta-substituted product of the substrate.
(3) Molecular weight: about 60,000 when measured by gel filtration.
(4) Reaction adaptive temperature: R-mandelonitrile synthesis activity maintains a relative activity of 50% or more over a wide range of 0 ° C to 40 ° C.
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