JP5324129B2 - Method for producing aromatic compound by CYP153 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酵素を用いる芳香族化合物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an aromatic compound using an enzyme.
シトクロムP450(以下、「P450」という。)モノオキシゲナーゼは細菌から植物や哺乳動物に至る広範囲の生物種に分布している一酸素添加酵素である。放線菌を始めとする細菌由来のP450は通常、NAD(P)HからP450に電子を伝達するのに、フェレドキシンレダクターゼ(ferredoxin reductase;FADを補酵素とする)とフェレドキシン(ferredoxin;Fe-S小タンパク質)[この2つのタンパク質を総称して、電子伝達タンパク質、又はレドックス(redox;酸化還元)パートナータンパク質と呼ばれている。]の介在を必要とする。しかし、P450は、これらの電子伝達タンパク質との相性が厳しく、しかもP450自体が失活しやすい不安定酵素であるので、新しいP450遺伝子を取得しても、その機能発現は難しかった。 Cytochrome P450 (hereinafter referred to as “P450”) monooxygenase is a monooxygenase that is distributed in a wide range of species from bacteria to plants and mammals. P450s derived from bacteria, including actinomycetes, usually transfer electrons from NAD (P) H to P450. Protein) [These two proteins are collectively referred to as an electron transfer protein, or a redox partner protein. ] Is required. However, P450 has a strict affinity with these electron transfer proteins, and P450 itself is an unstable enzyme that tends to be inactivated. Therefore, even if a new P450 gene was obtained, its functional expression was difficult.
ロドコッカス(Rhodococcus)属細菌NCIMB9784株が有するP450RhFが、フェレドキシンレダクターゼ部分(FMNを補酵素とする)とフェレドキシン部分(Fe-S小タンパク質)からなる還元酵素末端(reductase domain、還元酵素ペプチド、レドックスパートナータンパク質部分;C末側)がリンカー配列を介してP450本体タンパク質部分(N末側)と一本に繋がった1本のポリペプチドと言う珍しい構造を持つことが、エジンバラ大学のグループによって示された(非特許文献1)。野舘らは、このP450RhFのリンカー配列を含む還元酵素末端を利用し、機能解析を行いたいP450遺伝子のクローニング部位としてNdeIとEcoRI部位を付与した大腸菌用機能発現ベクターpREDを作製した(非特許文献2)。なお、大腸菌用ベースベクターとしては、T7プロモーターにより制御を受けるpET21a(Novagen社製)が用いられている。pREDベクターの構造を図1に示す。このpREDベクターを用いると、細菌由来のいくつかのP450遺伝子(P450cam、P450Bzo、P450balk)が大腸菌で機能発現されることが示された(非特許文献2)。 Rhodococcus genus NCIMB9784 P450RhF has a reductase domain (reductase domain, reductase peptide, redox partner protein) consisting of ferredoxin reductase part (FMN as coenzyme) and ferredoxin part (Fe-S small protein) A group at the University of Edinburgh showed that the part; the C-terminal side has an unusual structure called a single polypeptide linked to the P450 body protein part (N-terminal side) via a linker sequence ( Non-patent document 1). Nozaki et al. Produced a functional expression vector pRED for E. coli with NdeI and EcoRI sites as cloning sites for the P450 gene to be analyzed using the reductase end containing the linker sequence of P450RhF (non-patent literature). 2). As a base vector for Escherichia coli, pET21a (Novagen) controlled by a T7 promoter is used. The structure of the pRED vector is shown in FIG. When this pRED vector was used, it was shown that several P450 genes (P450cam, P450Bzo, P450balk) derived from bacteria are functionally expressed in E. coli (Non-patent Document 2).
また、P450balkは、石油由来のアルカンを資化する海洋細菌であるアルカニボラックス・ボルクメンシス(Alcanivorax borkumensis)SK2株由来のファミリー153(CYP153)に属するP450であり、Nelson博士のホームページ(非特許文献3)では、CYP153A13aと言う番号が付けられている。CYP153ファミリーは、最初にアシネトバクター・カルコアセチカス(Acinetobacter calcoaceticus)EB104株においてCYP153A1が発見された(非特許文献4)。その後、アルカンの資化能を有する微生物数種類でもCYP153ファミリーに属するP450が発見されている(非特許文献3:前述のNelson博士のホームページ)。CYP153ファミリーの機能に関しては、アルカン(オクタン)資化能を喪失したシュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)を宿主として、CYP153A1遺伝子を発現させ、オクタン入り培地での生育状態を観察することによって、同P450がオクタンの末端に水酸基を導入するモノオキシゲナーゼであることを示唆する報告がなされた(非特許文献5)。 P450balk is a P450 belonging to family 153 (CYP153) derived from Alcanivorax borkumensis SK2 strain, a marine bacterium that assimilates alkanes derived from petroleum. In 3), the number CYP153A13a is assigned. As for the CYP153 family, CYP153A1 was first discovered in the Acinetobacter calcoaceticus EB104 strain (Non-patent Document 4). Since then, P450 belonging to the CYP153 family has been discovered in several types of microorganisms capable of assimilating alkanes (Non-patent Document 3: the aforementioned Dr. Nelson's website). Regarding the functions of the CYP153 family, the PYP can be expressed by expressing the CYP153A1 gene using Pseudomonas putida, which lost alkane (octane) assimilation ability, as the host, and observing the growth state in a medium containing octane. There has been a report suggesting that it is a monooxygenase that introduces a hydroxyl group at the end of octane (Non-patent Document 5).
CYP153ファミリーに属するP450(以後、単にCYP153と記す)を含めて、P450がアルカンの末端に水酸基を導入する活性を有していることを直接観察した報告はつい最近まで無かった。2005年以降、(株)海洋バイオテクノロジー研究所の野舘ら(非特許文献2)、久保田ら(非特許文献6)、及び、メルシャン(株)の藤井ら(非特許文献7)によって、組換え大腸菌によって直接、炭素数6〜8までのアルカンの末端に水酸基が付与されることが観察された。(株)海洋バイオテクノロジー研究所の野舘ら、及び久保田らの方法は、P450RhFを含むpREDベクターを用いたものであり、メルシャン(株)の藤井らの方法は、シュードモナス・プチダ由来のプチダレドキシンレダクターゼとプチダレドキシン遺伝子を大腸菌で共発現させるものである。さらに、久保田らは、前述の文献で、CYP153がn-ブチルベンゼンの末端にも水酸基を導入できることを明らかにした。また、藤井らは前述の文献で、n-オクタンを基質として生成したn-オクタノールのもう一方への末端にも水酸基が付与されることを観察している。 Until recently, there was no report directly observing that P450 had an activity to introduce a hydroxyl group at the terminal of alkane, including P450 belonging to the CYP153 family (hereinafter simply referred to as CYP153). Since 2005, Noboru et al. (Non-Patent Document 2), Kubota et al. (Non-Patent Document 6) of Marine Biotechnology Research Institute, Ltd., and Fujii et al. It was observed that hydroxyl groups were directly attached to the ends of alkanes having 6 to 8 carbon atoms by the transformed Escherichia coli. The method of Nobiru et al. And Kubota et al. Of the Marine Biotechnology Research Institute Co., Ltd. uses a pRED vector containing P450RhF, and the method of Mercian Co., Ltd. Fujii et al. Is a Puchidaare derived from Pseudomonas putida. Co-expression of doxin reductase and putidaredoxin gene in E. coli. In addition, Kubota et al. Revealed that CYP153 can introduce a hydroxyl group at the end of n-butylbenzene in the aforementioned literature. Fujii et al. Have also observed in the above-mentioned literature that a hydroxyl group is also attached to the other end of n-octanol produced using n-octane as a substrate.
ここで、特許文献1には多様な環境から採取した細菌由来のモノオキシゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の配列と、これらの遺伝子がコードするP450本体タンパク質部分のC末端側に、リンカー分子を介してロドコッカス属NCIMB9784株の還元酵素ドメインと同様の機能を持つペプチドを付加した融合型P450モノオキシゲナーゼについて記載されている。この融合型タンパク質はアルカン、アルケン、環状炭化水素、及び分子内に芳香環を含むアルカンやアルケンに作用し、末端メチル基に水素を導入したり、末端オレフィンのエポキシ化を触媒したりする。
このように、CYP153は、炭素数が通常、6〜8と比較的長いアルカンの末端を特異的に水酸化できる酵素活性を有することが最近、明らかにされていた。しかしながら、2005年以降になってようやく組換え大腸菌でのアルカンの直接変換が達成されたことからもわかるように、CYP153遺伝子を機能発現することは難しい技術であると言える。
Here,
Thus, it has recently been clarified that CYP153 has an enzyme activity that can specifically hydroxylate a relatively long end of an alkane having usually 6 to 8 carbon atoms. However, it can be said that functional expression of the CYP153 gene is a difficult technique, as can be seen from the fact that direct conversion of alkane in recombinant Escherichia coli was finally achieved after 2005.
細菌バチラス・メガテリウム(Bacillus megaterium)由来のP450BM3(CYP102A1)は、細菌由来のP450としては珍しい構造を取っている。すなわち、本酵素は、P450本体タンパク質部分(N末側)と、FADとFMNを分子内に補酵素として含有するNADPH-P450還元酵素部分(C末側)が、リンカー配列を介して1本のポリペプチドとして繋がった構造を取っている。その構造の故か、P450としては珍しいほど、その遺伝子を大腸菌で機能発現するのは容易であった。そのため、P450BM3について、多くの研究が行われてきた。P450BM3は元々、脂肪酸の側鎖を水酸化するモノオキシゲナーゼであったが、分子進化工学により、n-オクタンから2−オクタノール、3−オクタノール及び4−オクタノールを生成し、n-ヘキサンから2−ヘキサノール及び3−ヘキサノールを生成するように改変された(非特許文献8)。さらに、P450BM3において87番目のフェニルアラニン(Phe)をバリン(Val)に変えた変異株P450BM3(F87V)は、芳香族化合物を基質とするように変異していることが示された。すなわち、P450BM3(F87V)を発現した大腸菌は、ナフタレンやいくつかの三員環炭化水素を基質としてモノオキシゲナーゼ反応を行うことができた(非特許文献9)。たとえば、ナフタレンから1-ナフトールと2-ナフトールを合成し、フルオレンから9-フルオレノールを合成し、9-メチルアントラセンから9-アントラセンメタノールを合成することができた。さらに、P450BM3(F87V)は、種々のフェノール置換体のp-位に水酸基を導入できることも明らかにされた(非特許文献10)。たとえば、フェノールからヒドロキノンを合成し、o-クレゾールから2-メチルヒドロキノンを合成し、グアイアコール(o-メトキシフェノール)から2-メトキシヒドロキノンを合成し、o-ブロモフェノールから2-ブロモヒドロキノンを合成し、2,6-ジクロロフェノールから2,6-ジクロロヒドロキノンを合成することができた。さらに、P450BM3(F87V)は、β-イオノンを基質として4-ヒドロキシ-β-イオノンを合成することができた(非特許文献11)。このように、P450BM3(F87V)については、基質親和性(基質特異性)に関して非常に多機能な酵素であることがわかった。(株)海洋バイオテクノロジー研究所の野舘らは、このP450BM3(F87V)のN末に、シャペロン様機能を有する古細菌由来のPPIase(ペプチジルプロリルcis-transイソメラーゼ)と融合型にしたタンパク質遺伝子を大腸菌で発現させると、PPIaseとの融合型でないP450BM3(F87V)遺伝子を発現した大腸菌より、インドールからインディゴ合成能に関して数倍強い変換活性を示し、熱安定性も向上することを明らかにした(特許文献2)。なお。この古細菌由来のPPIaseとP450BM3(F87V)との融合型タンパク質遺伝子発現用プラスミドはpFusionP450と名づけられた。 P450BM3 (CYP102A1) derived from the bacterium Bacillus megaterium has an unusual structure as a bacterium-derived P450. That is, this enzyme consists of a P450 body protein part (N-terminal side) and a NADPH-P450 reductase part (C-terminal side) containing FAD and FMN as coenzymes in the molecule through a linker sequence. It has a connected structure as a polypeptide. Because of its structure, the gene was functionally expressed in E. coli as rare as P450. Therefore, many studies have been conducted on P450BM3. P450BM3 was originally a monooxygenase that hydroxylates the side chain of fatty acids, but by molecular evolution engineering, 2-octanol, 3-octanol and 4-octanol are produced from n-octane and 2-hexanol from n-hexane. And 3-hexanol (Non-patent Document 8). Furthermore, it was shown that the mutant strain P450BM3 (F87V) in which the 87th phenylalanine (Phe) was changed to valine (Val) in P450BM3 was mutated so as to use an aromatic compound as a substrate. That is, E. coli expressing P450BM3 (F87V) was able to perform a monooxygenase reaction using naphthalene or some three-membered hydrocarbons as substrates (Non-patent Document 9). For example, 1-naphthol and 2-naphthol were synthesized from naphthalene, 9-fluorenol was synthesized from fluorene, and 9-anthracenemethanol was synthesized from 9-methylanthracene. Furthermore, it has been clarified that P450BM3 (F87V) can introduce a hydroxyl group at the p-position of various phenol-substituted products (Non-patent Document 10). For example, synthesize hydroquinone from phenol, synthesize 2-methylhydroquinone from o-cresol, synthesize 2-methoxyhydroquinone from guaiacol (o-methoxyphenol), synthesize 2-bromohydroquinone from o-bromophenol, 2,6-Dichlorohydroquinone could be synthesized from 2,6-dichlorophenol. Furthermore, P450BM3 (F87V) was able to synthesize 4-hydroxy-β-ionone using β-ionone as a substrate (Non-patent Document 11). Thus, P450BM3 (F87V) was found to be a very multifunctional enzyme with respect to substrate affinity (substrate specificity). Nobuchi et al. Of Marine Biotechnology Research Institute, Ltd. found a protein gene fused with PPIase (peptidylprolyl cis-trans isomerase) derived from archaea having chaperone-like function at the N-terminus of P450BM3 (F87V). When E. coli is expressed in E. coli, it has been shown that E. coli expressing the P450BM3 (F87V) gene that is not fused with PPIase exhibits several times stronger conversion activity in terms of indigo synthesis from indole and improves thermal stability ( Patent Document 2). Note that. This plasmid for fusion protein gene expression of PPIase derived from archaea and P450BM3 (F87V) was named pFusionP450.
一方、P450を利用した他の反応として、芳香環に水酸基を有する芳香族化合物の炭素−炭素結合を介する縮合反応やエーテル結合を介した反応が知られている。例えば、P450melによる1,3,6,8-テトラヒドロナフタレンを基質とする炭素−炭素結合を介した縮合(非特許文献12)、CYP158A2によるフラビオリンを基質とする炭素−炭素結合を介した縮合(非特許文献13)、P450によるバンコマイシンの分子内でエーテル結合を形成させることによる芳香環の縮合(非特許文献14)等が知られている。また、P450以外でも、フェノールを酸化する機能を持つラッカーゼにより、4−ヒドロキシビフェニルと3-クロロ-4-ヒドロキシビフェニルが炭素-炭素結合を介して縮合(非特許文献15)することや2,4-ジクロロフェノールがラッカーゼにより炭素-炭素結合し、又はエーテル結合することにより縮合 (非特許文献16)することが知られている。 On the other hand, as other reactions using P450, a condensation reaction via an aromatic compound having a hydroxyl group on an aromatic ring via a carbon-carbon bond and a reaction via an ether bond are known. For example, P450mel condensation using 1,3,6,8-tetrahydronaphthalene as a substrate via a carbon-carbon bond (Non-patent Document 12), CYP158A2 condensation via a carbon-carbon bond using a flaviolin as a substrate (non-patent document 12) Patent Document 13), condensation of an aromatic ring by forming an ether bond in the molecule of vancomycin by P450 (Non-Patent Document 14) and the like are known. In addition to P450, 4-hydroxybiphenyl and 3-chloro-4-hydroxybiphenyl may be condensed via a carbon-carbon bond by laccase having a function of oxidizing phenol (Non-patent Document 15), and 2,4 It is known that -dichlorophenol condenses by carbon-carbon bond or ether bond by laccase (Non-patent Document 16).
しかしながら、これらの酵素を用いる変換例では菌体から不安定な酵素タンパクを取り出して反応を行う必要があり、目的化合物を大量に製造するには好ましくない方法である。 However, in the conversion example using these enzymes, it is necessary to take out an unstable enzyme protein from the microbial cells and carry out the reaction, which is not preferable for producing a large amount of the target compound.
化学合成では、芳香環に水酸基を有する芳香族化合物の炭素−炭素結合を介する縮合は、バナジル アセチルアセトネート(VO(acac)2)を触媒として用いる反応(非特許文献17)や3価の鉄である塩化第二鉄等を用いる反応等が知られている(非特許文献18)。しかしながら、バナジル アセチルアセトネートを用いる反応は、様々な2−ナフトール誘導体又はフェノール誘導体を縮合することができるが、産物の高価な触媒を必要とし、また水系では反応は進行せず、有害なハロゲン系溶媒を必要とするという問題点があった。塩化第二鉄を用いる反応は、2−ナフトール誘導体を水系で縮合することができるが、3価の鉄を触媒量ではなく、好ましくは1等量以上必要とするため触媒効率が悪いという問題点があった。このため、有害物質を用いず安全に、しかも簡便に効率よく大量に種々の芳香族化合物を製造することができる方法が求められている。 In chemical synthesis, condensation of aromatic compounds having a hydroxyl group on an aromatic ring via a carbon-carbon bond is performed using a reaction using vanadyl acetylacetonate (VO (acac) 2) as a catalyst (Non-patent Document 17) or trivalent iron. A reaction using ferric chloride or the like is known (Non-patent Document 18). However, the reaction using vanadyl acetylacetonate can condense various 2-naphthol derivatives or phenol derivatives, but requires an expensive catalyst for the product, and the reaction does not proceed in aqueous systems, which is a harmful halogen system. There was a problem of requiring a solvent. The reaction using ferric chloride can condense a 2-naphthol derivative in an aqueous system, but trivalent iron is not a catalytic amount, and preferably 1 equivalent or more is required, resulting in poor catalytic efficiency. was there. Therefore, there is a need for a method that can produce various aromatic compounds safely, simply, efficiently, and in large quantities without using harmful substances.
さらに、CYP19は、P450arom又はアロマターゼとも呼ばれ、生体内でアンドロステンジオンを芳香化してエストロンを、テストステロンを芳香化してエストラジオールを与えるステロイドホルモンの生合成系に係わる酵素であることが知られている(非特許文献19及び20)。しかしながらCYP153については、このような反応を触媒するとの報告は一切ない。
本発明は、CYP153を合成させた生きた細胞を用いて効率良く、(1)置換基を有する芳香族化合物に水酸基を導入する方法、(2)フェノール性水酸基を有する芳香族化合物2以上を炭素−炭素結合もしくはエーテル結合を介して縮合する方法、及び(3)置換基を有する環状オレフィンの環状オレフィンを芳香化する方法を提供することを主な課題とする。 The present invention efficiently uses (1) a method for introducing a hydroxyl group into an aromatic compound having a substituent, and (2) an aromatic compound having two or more phenolic hydroxyl groups is carbonized using living cells synthesized with CYP153. The main object is to provide a method of condensing via a carbon bond or an ether bond, and (3) a method of aromatizing a cyclic olefin having a substituent.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行い、以下の知見を得た。
(i) CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質をモノオキシゲナーゼとして機能させ、置換基を有する芳香族化合物に作用させることにより、この芳香族化合物に水酸基を効率的に導入できる。
(ii) CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質をモノオキシゲナーゼとして機能させ、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物2以上に作用させることにより、芳香環2以上を炭素−炭素結合もしくはエーテル結合を介して縮合することができる。
(iii) CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質をモノオキシゲナーゼとして機能させ、置換基を有する環状オレフィンに作用させることにより、該化合物の環状オレフィンを芳香化することができる。
(iv) 上記(i)〜(iii)の反応は、CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質と、必要に応じて(特に前者の場合)CYP153に電子を伝達するタンパク質(電子伝達タンパク質;レドックスパートナータンパク質)とを共に発現する組換えベクターを導入した形質転換体を芳香族化合物等に作用させることにより行うことができるが、従来のpREDベクターが利用しているT7プロモーターよりもかなり弱いと考えられているlacプロモーターを利用したpUC系ベクターにCYP153遺伝子を挿入した組換えベクターで大腸菌(エシェリキア・コリ)を形質転換した形質転換体を用いれば、高機能なプラスミドである従来のpFusionP450を有する大腸菌よりも水酸基導入反応が進行し易い。
(v)上記(i)〜(iii)の反応は、CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質を発現する生きた細胞を用いて行うことができるので、反応の際に酵素を精製して使用する必要がなく、しかも反応後は遠心分離等により菌体を容易に除去することができることから、生成物の精製も容易である。このため、目的化合物を酵素法で簡便に、しかも大量に製造することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research and obtained the following knowledge.
(i) By allowing a protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing the protein to function as a monooxygenase and acting on an aromatic compound having a substituent, a hydroxyl group can be efficiently introduced into the aromatic compound.
(ii) A protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing the same is allowed to function as a monooxygenase and act on two or more aromatic compounds having a phenolic hydroxyl group, whereby two or more aromatic rings have carbon-carbon bonds or ether bonds. Can be condensed.
(iii) The cyclic olefin of the compound can be aromatized by allowing a protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing the protein to function as a monooxygenase and acting on a cyclic olefin having a substituent.
(iv) The reactions (i) to (iii) are carried out by using a protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing the protein, and a protein that transmits electrons to CYP153 as necessary (particularly in the former case) (electron transfer protein; It can be performed by allowing a transformant introduced with a recombinant vector that expresses a redox partner protein) to act on an aromatic compound, etc., but it is considerably weaker than the T7 promoter used by conventional pRED vectors If a transformant obtained by transforming E. coli (Escherichia coli) with a recombinant vector in which the CYP153 gene is inserted into a pUC vector using the considered lac promoter is used, it has the conventional pFusionP450, which is a highly functional plasmid. The hydroxyl group introduction reaction is easier to proceed than in E. coli.
(v) The above reactions (i) to (iii) can be performed using living cells that express a protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing the same. There is no need to use it, and after the reaction, the cells can be easily removed by centrifugation or the like, so that the product can be easily purified. For this reason, the target compound can be easily produced in large quantities by an enzymatic method.
本発明は上記知見に基づき完成されたものであり、以下の各項の新規な芳香族化合物の効率の良い製造方法、及び組換えベクターを提供する。
項1. シトクロムP450のファミリー153(CYP153)に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質をモノオキシゲナーゼとして機能させ、置換基を有する芳香族化合物に作用させて芳香環又は置換基の炭素原子に水酸基を導入する工程を含むことを特徴とする芳香族化合物の製造方法。
項2. シトクロムP450のファミリー153(CYP153)に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質をモノオキシゲナーゼとして機能させ、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物2以上に作用させて、芳香環2以上を炭素−炭素結合もしくはエーテル結合を介して縮合する工程を含むことを特徴とする芳香族化合物の製造方法。
項3. シトクロムP450のファミリー153(CYP153)に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質をモノオキシゲナーゼとして機能させ、置換基を有する環状オレフィンに作用させて環状オレフィンを芳香化する工程を含むことを特徴とする芳香族化合物の製造方法。
The present invention has been completed based on the above findings, and provides an efficient method for producing the novel aromatic compounds of the following items and a recombinant vector.
Item 2. A protein belonging to the cytochrome P450 family 153 (CYP153) or a fusion protein containing the protein is allowed to function as a monooxygenase and act on the aromatic compound 2 or more having a phenolic hydroxyl group, so that the aromatic ring 2 or more is a carbon-carbon bond or A method for producing an aromatic compound, comprising a step of condensing through an ether bond.
Item 3. A fragrance comprising a step of aromatizing a cyclic olefin by allowing a protein belonging to cytochrome P450 family 153 (CYP153) or a fusion protein containing the protein to function as a monooxygenase and acting on a cyclic olefin having a substituent. Group compound production method.
項4. CYP153が以下の(a)又は(b)である項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
(a)配列番号1のアミノ酸配列からなるポリペプチド
(b)配列番号1のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸配列が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつモノオキシゲナーゼP450として機能するポリペプチド
項5. CYP153が以下の(o)又は(p)である項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
(o)配列番号12のアミノ酸配列からなるポリペプチド
(p)配列番号12のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸配列が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつモノオキシゲナーゼP450として機能するポリペプチド
Item 4. Item 4. The production method according to any one of
(A) Polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 (b) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acid sequences are deleted, substituted or added, and as monooxygenase P450 Functioning polypeptide term 5. Item 4. The production method according to any one of
(o) a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12
(p) a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acid sequences are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12, and functioning as monooxygenase P450
項6. 置換基を有する芳香族化合物がベンゼン環を1〜3個有するものである項1、4及び5のいずれかに記載の製造方法。
項7. 置換基を有する芳香族化合物の芳香環の炭素原子に水酸基を導入する項1及び4〜6のいずれかに記載の製造方法。
項8. 置換基を有する芳香族化合物の置換基が炭素数1〜4のアルキル基であり、該アルキル基の炭素原子に水酸基を導入する項1及び4〜6のいずれかに記載の製造方法。
項9. 置換基を有する芳香族化合物の置換基が炭素数1〜2のアルコキシ基であり、該アルコキシ基の脱アルキル化により水酸基を導入する項1及び4〜6のいずれかに記載の製造方法。
Item 6. Item 6. The method according to any one of
Item 7. Item 7. The method according to any one of
Item 8. Item 7. The production method according to any one of
Item 9. Item 7. The production method according to any one of
項10. フェノール性水酸基を有する芳香族化合物が、ベンゼン環を1〜3個有するものである項2、4及び5のいずれかに記載の製造方法。
項11. 置換基を有する環状オレフィンが、環状オレフィンに結合した置換基を有するものであり、該環状オレフィンを芳香化する項3〜5のいずれかに記載の製造方法。
Item 10. Item 6. The production method according to any one of Items 2, 4, and 5, wherein the aromatic compound having a phenolic hydroxyl group has 1 to 3 benzene rings.
Item 11. Item 6. The production method according to any one of Items 3 to 5, wherein the cyclic olefin having a substituent has a substituent bonded to the cyclic olefin, and aromatizes the cyclic olefin.
項12. CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換体と置換基を有する芳香族化合物とを共存させることにより、CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質を、該置換基を有する芳香族化合物に作用させる項1及び4〜9のいずれかに記載の製造方法。
項13. CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換体とフェノール性水酸基を有する芳香族化合物とを共存させることにより、CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質を、該フェノール性水酸基を有する芳香族化合物に作用させる項2、4〜5及び10のいずれかに記載の製造方法。
項14. CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換体と置換基を有する環状オレフィンとを共存させることにより、CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質を、該環状オレフィンに作用させる項3〜5及び11のいずれかに記載の製造方法。
Item 12. By coexisting a transformant introduced with a gene encoding a protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing the same and an aromatic compound having a substituent, the protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing the same is obtained. Item 10. The production method according to any one of
Item 13. By coexisting a transformant introduced with a gene encoding a protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing the same and an aromatic compound having a phenolic hydroxyl group, a protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing the same is obtained. Item 11. The production method according to any one of Items 2, 4 to 5 and 10, wherein the method acts on an aromatic compound having a phenolic hydroxyl group.
Item 14. By coexisting a transformant introduced with a gene encoding a protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing the same and a cyclic olefin having a substituent, the protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing the same is converted into the circular form. Item 12. The production method according to any one of Items 3 to 5 and 11, which acts on an olefin.
項15. 形質転換体が、CYP153と、レドックスパートナータンパク質との融合型タンパク質をコードする遺伝子を導入したものである、項12〜14のいずれかに記載の製造方法。
項16. 形質転換体が、CYP153と、レドックスパートナータンパク質であるロドコッカス属NCIMB9784株由来のシトクロムP450モノオキシゲナーゼP450RhFに含まれる還元酵素ペプチド又はそれと同等の機能を有する還元酵素ペプチドとの融合型タンパク質をコードする遺伝子を、lacプロモーター及びLacZの翻訳シグナルを利用するようにpUC系ベクターに挿入した組換えベクターを導入したものである、項15に記載の製造方法。
項17. レドックスパートナータンパク質が以下の(c)又は(d)のペプチドである項15又は16に記載の製造方法。
(c) 配列番号2記載のアミノ酸配列からなるペプチド
(d) 配列番号2記載のアミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ酸が付加、欠失もしくは置換されたアミノ酸配列からなり、かつ還元酵素活性を有するペプチド
Item 15. Item 15. The production method according to any one of Items 12 to 14, wherein the transformant is a gene into which a gene encoding a fusion protein of CYP153 and a redox partner protein is introduced.
Item 16. A transformant is a gene encoding a fusion protein of CYP153 and a reductase peptide contained in cytochrome P450 monooxygenase P450RhF derived from Rhodococcus sp. Item 16. The production method according to Item 15, wherein a recombinant vector inserted into a pUC vector so as to utilize a translation signal of lac promoter and LacZ is introduced.
Item 17. Item 17. The method according to Item 15 or 16, wherein the redox partner protein is the following peptide (c) or (d):
(c) a peptide comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2
(d) a peptide comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are added, deleted or substituted in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 and having reductase activity
項18. 組換えベクターが、CYP153をコードする以下の(e)又は(f)のDNAの3’末端側に、リンカーを介して、還元酵素ペプチドをコードする以下の(g)又は(h)のDNAを連結した融合タンパク質発現カセットを、lacプロモーターとLacZの翻訳シグナルを利用するようにpUC系ベクターに挿入した組換えベクターである項16又は17に記載の製造方法。
(e) 配列番号3の塩基配列からなるDNA
(f) 配列番号3のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつモノオキシゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA
(g) 配列番号4の塩基配列からなるDNA
(h) 配列番号4のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
Item 18. The recombinant vector contains the following DNA (g) or (h) encoding a reductase peptide via a linker on the 3 ′ end side of the following (e) or (f) DNA encoding CYP153. Item 18. The production method according to Item 16 or 17, which is a recombinant vector in which the linked fusion protein expression cassette is inserted into a pUC vector so as to use the lac promoter and LacZ translation signal.
(e) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3
(f) DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 3 under stringent conditions and encodes a protein having monooxygenase activity
(g) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4
(h) a DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 4 under a stringent condition and encodes a protein having reductase activity
項19. 組換えベクターが、CYP153をコードする以下の(w)又は(x)のDNAの3’末端側に、リンカーを介して、還元酵素ペプチドをコードする以下の(g)又は(h)のDNAを連結した融合タンパク質発現カセットを、T7プロモーターの転写を受けるようにpET系ベクターに挿入した組換えベクターである項16又は17に記載の製造方法。
(w) 配列番号16の塩基配列からなるDNA
(x) 配列番号16のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつモノオキシゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA
(g) 配列番号4の塩基配列からなるDNA
(h) 配列番号4のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
Item 19. The recombinant vector contains the following (g) or (h) DNA encoding a reductase peptide via a linker on the 3 ′ end side of the following (w) or (x) DNA encoding CYP153. Item 18. The production method according to Item 16 or 17, which is a recombinant vector in which the linked fusion protein expression cassette is inserted into a pET vector so as to receive transcription of the T7 promoter.
(w) DNA consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 16
(x) DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 16 under a stringent condition and encodes a protein having monooxygenase activity
(g) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4
(h) a DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 4 under a stringent condition and encodes a protein having reductase activity
項20. CYP153をコードする以下の(e)又は(f)のDNAの3’末端側に、リンカーを介して、還元酵素ペプチドをコードする以下の(g)又は(h)のDNAを連結した融合タンパク質発現カセットを、lacプロモーターとLacZの翻訳シグナルを利用するようにpUC系ベクターに挿入した組換えベクター。
(e) 配列番号3の塩基配列からなるDNA
(f) 配列番号3のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつモノオキシゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA
(g) 配列番号4の塩基配列からなるDNA
(h) 配列番号4のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
Item 20. Fusion protein expression in which the following (g) or (h) DNA encoding a reductase peptide is linked to the 3 ′ end of the following (e) or (f) DNA encoding CYP153 via a linker A recombinant vector in which the cassette is inserted into a pUC vector so as to utilize the translation signal of the lac promoter and LacZ.
(e) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3
(f) DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 3 under stringent conditions and encodes a protein having monooxygenase activity
(g) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4
(h) a DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 4 under a stringent condition and encodes a protein having reductase activity
項21. CYP153をコードする以下の(w)又は(x)のDNAの3’末端側に、リンカーを介して、還元酵素ペプチドをコードする以下の(g)又は(h)のDNAを連結した融合タンパク質発現カセットを、T7プロモーターの転写を受けるようにpET系ベクターに挿入した組換えベクター。
(w) 配列番号16の塩基配列からなるDNA
(x) 配列番号16のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつモノオキシゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA
(g) 配列番号4の塩基配列からなるDNA
(h) 配列番号4のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
Item 21. Fusion protein expression in which the following (g) or (h) DNA encoding a reductase peptide is linked to the 3 ′ end of the following (w) or (x) DNA encoding CYP153 via a linker A recombinant vector in which a cassette is inserted into a pET vector so as to receive transcription of a T7 promoter.
(w) DNA consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 16
(x) DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 16 under a stringent condition and encodes a protein having monooxygenase activity
(g) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4
(h) a DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 4 under a stringent condition and encodes a protein having reductase activity
本発明の芳香族化合物の製造方法は、シトクロムP450のファミリー153(CYP153)に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質を用いてモノオキシゲナーゼとして機能させ、(1)置換基を有する芳香族化合物に水酸基を導入する、(2)フェノール性水酸基を有する化合物の芳香環2以上を炭素−炭素結合もしくはエーテル結合を介して縮合する、又は(3)環状オレフィンを芳香化することを特徴とする。
従来、CYP153に属するタンパク質をモノオキシゲナーゼとして機能させ、脂肪族化合物に水酸基を導入する反応は知られていた。本発明により、CYP153に属するモノオキシゲナーゼを用いて置換基を有する芳香族化合物の芳香環に水酸基を導入することや、芳香族化合物の芳香環上の置換基に水酸基を導入することが初めて可能になった。本発明による水酸基導入反応には、上記の反応のほか、アルコキシ基の脱アルキル化により結果的に水酸基を生成する反応も含まれる。
The method for producing an aromatic compound according to the present invention comprises a protein belonging to the cytochrome P450 family 153 (CYP153) or a fusion protein containing the protein, and functioning as a monooxygenase. Or (2) condensation of two or more aromatic rings of a compound having a phenolic hydroxyl group via a carbon-carbon bond or an ether bond, or (3) aromatization of a cyclic olefin.
Conventionally, a reaction in which a protein belonging to CYP153 functions as a monooxygenase to introduce a hydroxyl group into an aliphatic compound has been known. The present invention makes it possible for the first time to introduce a hydroxyl group into an aromatic ring of an aromatic compound having a substituent using a monooxygenase belonging to CYP153, or to introduce a hydroxyl group into a substituent on the aromatic ring of an aromatic compound. became. The hydroxyl group-introducing reaction according to the present invention includes, in addition to the above reaction, a reaction that results in the generation of a hydroxyl group by dealkylation of an alkoxy group.
さらに、本発明により、CYP153に属するタンパク質をモノオキシゲナーゼとして機能させ、フェノール性水酸基を有する化合物に作用させると、芳香環2以上を炭素−炭素結合もしくはエーテル結合を介して縮合すること、及び置換基を有する環状オレフィンにおいて環状オレフィンを芳香化することが初めて可能となった。
化学合成により(1)芳香族化合物に水酸基を導入する場合、(2)2以上の芳香環を炭素−炭素結合もしくはエーテル結合を介して縮合する場合、又は(3)環状オレフィンを芳香化する場合には、多工程を要したり、保護基の導入や脱離反応を要する場合がある。また、高温高圧の過酷な条件、高価又は危険な試薬、廃液処理などを要する場合もある。この点、本発明方法は酵素を用いた反応であるため、1工程で、特異的に反応を進めることができる。さらに、CYP153を生産する生きた細胞を用いて反応を行うので、酵素を精製する必要もなく簡便で、変換産物の大量製造も容易であるという優れた利点がある。また、酵素により反応を行うことから、温和な条件で反応を行うことができ、環境に悪影響を与える試薬を使用する必要がない、たいへん環境にやさしい製造方法である。
従って、本発明によれば、医薬品、農薬、染料やこれらの合成中間体等として有用である各種芳香族化合物を、温和な条件下で簡便に、しかも効率よく大量に製造することができる。
Furthermore, according to the present invention, when a protein belonging to CYP153 functions as a monooxygenase and acts on a compound having a phenolic hydroxyl group, it condenses two or more aromatic rings via a carbon-carbon bond or an ether bond, and a substituent. For the first time, it has become possible to aromatize cyclic olefins in cyclic olefins having the following.
When (1) introducing a hydroxyl group into an aromatic compound by chemical synthesis, (2) when two or more aromatic rings are condensed via a carbon-carbon bond or an ether bond, or (3) when a cyclic olefin is aromatized In some cases, multiple steps are required, and introduction or elimination reaction of a protecting group may be required. Moreover, severe conditions of high temperature and high pressure, expensive or dangerous reagents, waste liquid treatment, etc. may be required. In this respect, since the method of the present invention is a reaction using an enzyme, the reaction can be advanced specifically in one step. Furthermore, since the reaction is carried out using living cells that produce CYP153, there is an excellent advantage that the enzyme is not necessary to be purified, and it is easy to mass-produce the conversion product. In addition, since the reaction is performed with an enzyme, the reaction can be performed under mild conditions, and it is a very environmentally friendly production method that does not require the use of a reagent that adversely affects the environment.
Therefore, according to the present invention, various aromatic compounds useful as pharmaceuticals, agricultural chemicals, dyes, and synthetic intermediates thereof can be easily and efficiently produced in large quantities under mild conditions.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の芳香族化合物の製造方法は、CYP153に属するタンパク質又はこれらを含む融合型タンパク質をモノオキシゲナーゼとして機能させ、原料(基質)に作用させて芳香族化合物を製造する方法である。本発明の製造方法における原料(基質)には、(1)置換基を有する芳香族化合物、(2)フェノール性水酸基を有する芳香族化合物2以上又は(3)置換基を有する環状オレフィンを用いる。以下、置換基を有する芳香族化合物を原料とする芳香族化合物の製造方法(製造方法1ともいう)、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物2以上を原料とする芳香族化合物の製造方法(製造方法2ともいう)及び置換基を有する環状オレフィンを原料とする芳香族化合物の製造方法(製造方法3ともいう)について説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The method for producing an aromatic compound of the present invention is a method for producing an aromatic compound by causing a protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing these to function as a monooxygenase and acting on a raw material (substrate). As the raw material (substrate) in the production method of the present invention, (1) an aromatic compound having a substituent, (2) two or more aromatic compounds having a phenolic hydroxyl group, or (3) a cyclic olefin having a substituent is used. Hereinafter, a method for producing an aromatic compound using an aromatic compound having a substituent as a raw material (also referred to as production method 1), a method for producing an aromatic compound using two or more aromatic compounds having a phenolic hydroxyl group (manufacturing method) 2) and a method for producing an aromatic compound using a cyclic olefin having a substituent as a raw material (also referred to as production method 3).
製造方法1
本発明の製造方法1は、置換基を有する芳香族化合物に、CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質をモノオキシゲナーゼとして機能させ、これを作用させて芳香環又は置換基の炭素原子に水酸基を導入する工程を含む。これにより、水酸基を有する芳香族化合物を製造することができる。
本発明の製造方法1で得られる水酸基を有する芳香族化合物は、水素結合により水とも親和性を示し、反応性に富むため医薬品、農薬、染料や合成中間体等として好適に使用することができるものである。
In the
The aromatic compound having a hydroxyl group obtained by the
置換基を有する芳香族化合物
本発明の製造方法1の原料には置換基を有する芳香族化合物が用いられる。このような芳香族化合物として、芳香環を1〜3個有する芳香族化合物が好ましい。中でも、ベンゼン環を1〜3個有する化合物、例えば、ベンゼン、ナフタレン、ビフェニル、アントラセン、フェナントレンなどのように芳香族炭化水素だけで環構造を形成している化合物が好ましく挙げられる。また、複素環を含む芳香族化合物であってもよく、このような化合物として、インドール、キノリン、アントラキノン、ピリジルベンゼンなどのようにベンゼン環と複素環とが縮合している化合物が挙げられるが、複素環を含む芳香族化合物としては、ベンゼン環に窒素を含む芳香族化合物が好ましい。また、芳香環が直接結合しない芳香族化合物として、ジフェニルエーテル、ベンゾフェノンなどのように、芳香環と芳香環が、酸素原子、イオウ原子、アミノ基、カルボニル基を介して結合しているものが挙げられるが、酸素原子を介して結合している芳香族化合物が好ましい。
Aromatic compound having a substituent An aromatic compound having a substituent is used as a raw material of the
置換基の種類は特に限定されないが、例えば、炭素数1〜4のアルキル基(特に、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、イソブチル基)、5〜7員環の飽和もしくは不飽和炭化水素基(特にシクロヘキセニル基)、フェニル基、ナフチル基、フェノキシ基、ピリジル基、炭素数7〜9のフェニルアルキル基、炭素数1〜2のアルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、置換アミノ基、保護アミノ基、アルデヒド基、ホルミル基、カルボニル基、カルボキシル基、保護カルボキシル基、カルボキシルアルキル基、保護カルボキシル基、アルキル基アシル基、アシル基(特にアセチル基)、シアノ基、オキソ基、ニトロ基、スルホ基、アゾ基、アジド基等が挙げられる。中でも、メチル基、エチル基、イソプロピル基、イソブチル基、炭素数1〜2のアルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基が好ましい。
置換基の数は芳香族化合物の環の種類によって異なるが、例えば、ベンゼン環の場合は、1〜6個が可能であるが、1〜3個が好ましい。ナフタレンの場合は、1〜8個が可能であるが、1〜4個が好ましい。ビフェニルの場合は、1〜10個が可能であるが、1〜4個が好ましい。アントラセンの場合は、1〜10個が可能であるが、1〜4個が好ましい。フェナントレンの場合は、1〜10個が可能であるが、1〜4個が好ましい。
The type of the substituent is not particularly limited, but for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (particularly, a methyl group, an ethyl group, a normal propyl group, an isopropyl group, an isobutyl group), a saturated or unsaturated 5- to 7-membered ring Hydrocarbon group (especially cyclohexenyl group), phenyl group, naphthyl group, phenoxy group, pyridyl group, phenylalkyl group having 7 to 9 carbon atoms, alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, halogen atom, hydroxyl group, amino group, substitution Amino group, protected amino group, aldehyde group, formyl group, carbonyl group, carboxyl group, protected carboxyl group, carboxylalkyl group, protected carboxyl group, alkyl group acyl group, acyl group (especially acetyl group), cyano group, oxo group, A nitro group, a sulfo group, an azo group, an azide group, etc. are mentioned. Of these, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, a halogen atom, and a hydroxyl group are preferable.
The number of substituents varies depending on the type of ring of the aromatic compound. For example, in the case of a benzene ring, 1 to 6 can be used, but 1 to 3 is preferable. In the case of naphthalene, 1 to 8 can be used, but 1 to 4 is preferable. In the case of biphenyl, 1 to 10 is possible, but 1 to 4 is preferable. In the case of anthracene, 1 to 10 is possible, but 1 to 4 is preferable. In the case of phenanthrene, 1 to 10 can be used, but 1 to 4 is preferable.
水酸基導入反応
本発明の製造方法1においては、上記置換基を有する芳香族化合物の芳香環又は置換基の炭素原子に水酸基を導入する。
置換基を有する芳香族化合物の芳香環の炭素原子に水酸基を導入するとは、芳香環を構成する炭素原子に水酸基を導入することを意味する。
上記置換基を有する芳香族化合物の置換基の炭素原子に水酸基を導入する反応においては、置換基を有する芳香族化合物の置換基が炭素数1〜4のアルキル基であり、該アルキル基の炭素原子に水酸基を導入することが好ましい。上記置換基を有する芳香族化合物の置換基がアルコキシ基である場合には、該アルコキシ基の脱アルキル化により水酸基を導入する反応も、本発明における置換基を有する芳香族化合物の置換基の炭素原子に水酸基を導入する反応に含まれる。この場合、置換基を有する芳香族化合物の置換基が炭素数1〜2のアルコキシ基であることが好ましい。
Hydroxyl Introduction Reaction In the
To introduce a hydroxyl group into a carbon atom of an aromatic ring of an aromatic compound having a substituent means to introduce a hydroxyl group into a carbon atom constituting the aromatic ring.
In the reaction for introducing a hydroxyl group into the carbon atom of the substituent of the aromatic compound having the substituent, the substituent of the aromatic compound having a substituent is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the carbon of the alkyl group It is preferable to introduce a hydroxyl group into the atom. When the substituent of the aromatic compound having the above substituent is an alkoxy group, the reaction for introducing a hydroxyl group by dealkylation of the alkoxy group is also the carbon of the substituent of the aromatic compound having a substituent in the present invention. Included in the reaction of introducing a hydroxyl group into an atom. In this case, it is preferable that the substituent of the aromatic compound which has a substituent is a C1-C2 alkoxy group.
製造方法2
本発明の製造方法2は、CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質をモノオキシゲナーゼとして機能させ、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物2以上に作用させて、芳香環2以上を炭素−炭素結合もしくはエーテル結合を介して縮合する工程を含む。これにより、原料(基質)化合物中の芳香環2以上が炭素−炭素結合もしくはエーテル結合を介して縮合した縮合物が製造される。
Manufacturing method 2
In the production method 2 of the present invention, a protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing the protein is allowed to function as a monooxygenase, and is allowed to act on an aromatic compound 2 or more having a phenolic hydroxyl group, whereby an aromatic ring 2 or more is carbon-carbon bonded Or the process of condensing through an ether bond is included. Thereby, a condensate in which two or more aromatic rings in the raw material (substrate) compound are condensed via a carbon-carbon bond or an ether bond is produced.
フェノール性水酸基を有する芳香族化合物
本発明の製造方法2の基質であるフェノール性水酸基を有する芳香族化合物2以上としては、同一の化合物2分子以上、又は異なる2種以上の化合物の混合物を用いる。2種以上のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物を用いると、ハイブリッドタイプの縮合産物を得ることができる。好ましくは、1〜3種、より好ましくは1〜2種のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物を用いる。
Aromatic compound having a phenolic hydroxyl group As the aromatic compound 2 or more having a phenolic hydroxyl group, which is the substrate of the production method 2 of the present invention, two or more molecules of the same compound or a mixture of two or more different compounds are used. When an aromatic compound having two or more phenolic hydroxyl groups is used, a hybrid type condensation product can be obtained. Preferably, an aromatic compound having 1 to 3, more preferably 1 to 2 phenolic hydroxyl groups is used.
製造方法2における芳香族化合物としては、上述した製造方法1における芳香族化合物と同様であり、ベンゼン環を1〜3個有する芳香族化合物が好ましい。
基質である芳香族化合物におけるフェノール性水酸基の数は、芳香族化合物の環の種類によって異なるが、例えば、芳香環がベンゼン環であれば1〜5個が可能であるが、1〜3個が好ましい。ナフタレンの場合は、1〜7個が可能であるが、1〜4個が好ましい。ビフェニルの場合は、1〜9個が可能であるが、1〜4個が好ましい。また、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物は、フェノール性水酸基以外の置換基を有してもよいが、フェノール性水酸基のo−位又はp−位に置換基を有さないことが好ましく、o−位及びp−位に置換基を有さないことがより好ましい。また、o−位及び/又はp−位に置換基を有する場合は、置換基がハロゲン原子であることが好ましい。
The aromatic compound in Production Method 2 is the same as the aromatic compound in
The number of phenolic hydroxyl groups in the aromatic compound that is a substrate varies depending on the type of ring of the aromatic compound. preferable. In the case of naphthalene, 1 to 7 can be used, but 1 to 4 is preferable. In the case of biphenyl, 1-9 are possible, but 1-4 are preferred. The aromatic compound having a phenolic hydroxyl group may have a substituent other than the phenolic hydroxyl group, but preferably has no substituent at the o-position or p-position of the phenolic hydroxyl group. More preferably, it has no substituent at the -position and p-position. Moreover, when it has a substituent in o-position and / or p-position, it is preferable that a substituent is a halogen atom.
縮合反応
本発明2の製造方法においては、2個以上の芳香環が炭素−炭素結合もしくはエーテル結合を介して縮合した縮合物が生成する。本発明における縮合反応としては特に限定されないが、具体的には例えば、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物としてフェノールを用いると、炭素−炭素結合を介した縮合産物として4,4’−ジヒドロキシビフェニルが得られる。また、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物として4−ブロモフェノールを用いると、炭素−炭素結合を介した縮合産物として4,4’−ジヒドロキシビフェニルが、エーテル結合を介した縮合産物として2−(4−ブロモフェノキシ)−4−ブロモフェノールが、それぞれ得られる。
Condensation reaction In the production method of the present invention 2, a condensate in which two or more aromatic rings are condensed via a carbon-carbon bond or an ether bond is formed. The condensation reaction in the present invention is not particularly limited. Specifically, for example, when phenol is used as an aromatic compound having a phenolic hydroxyl group, 4,4′-dihydroxybiphenyl is obtained as a condensation product via a carbon-carbon bond. can get. When 4-bromophenol is used as an aromatic compound having a phenolic hydroxyl group, 4,4′-dihydroxybiphenyl is converted as a condensation product via a carbon-carbon bond, and 2- (4 -Bromophenoxy) -4-bromophenol is obtained respectively.
製造方法3
本発明の製造方法3は、CYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質をモノオキシゲナーゼとして機能させ、置換基を有する環状オレフィンに作用させて、該化合物が有する環状オレフィンを芳香化する工程を含む。これにより、芳香環を有する化合物、すなわち芳香族化合物を製造することができる。
Manufacturing method 3
Production method 3 of the present invention includes a step of aromatizing a cyclic olefin of the compound by causing a protein belonging to CYP153 or a fusion protein containing the protein to function as a monooxygenase and acting on a cyclic olefin having a substituent. . Thereby, the compound which has an aromatic ring, ie, an aromatic compound, can be manufactured.
置換基を有する環状オレフィン
本発明の製造方法3における原料(基質)としては、環状オレフィンに結合した置換基を有するものが好ましい。置換基としては、ベンゼン環もしくは置換基を有するベンゼン環1〜3を有する芳香族化合物から水素原子が除かれて形成される基、複素環化合物から水素原子が除かれて形成される基、又は上述したアルキル基、アシル基、エステル基、シアノ基、ニトロ基、エーテル基などが好ましい。ベンゼン環、もしくは置換基を有するベンゼン環1〜3を有する芳香族化合物、又は複素環化合物から水素原子が除かれて形成される基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラセニレン基、フェナントレン基、インドリル基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基や、これらの基に置換基が結合した基が挙げられる。
環状オレフィンとしては、例えば、不飽和結合を1以上有する炭素数3〜8、好ましくは炭素数5〜8の環、具体的には、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロヘキセン、シクロヘキサジエン、シクロヘプテン、シクロヘプタジエン、シクロオクテン、シクロオクタジエン等が挙げられる。中でも、シクロヘキセン、シクロヘキサジエンがより好ましい。
Cyclic Olefin Having Substituents As the raw material (substrate) in the production method 3 of the present invention, those having a substituent bonded to the cyclic olefin are preferable. As the substituent, a group formed by removing a hydrogen atom from an aromatic compound having a benzene ring or a substituted
As the cyclic olefin, for example, a ring having 3 or more carbon atoms, preferably 5 to 8 carbon atoms having one or more unsaturated bonds, specifically, cyclopentene, cyclopentadiene, cyclohexene, cyclohexadiene, cycloheptene, cycloheptadiene. , Cyclooctene, cyclooctadiene and the like. Of these, cyclohexene and cyclohexadiene are more preferable.
置換基を有する環状オレフィンの芳香化反応
本発明の製造方法3においては、環状オレフィンが芳香化されて芳香環となる。具体的には、例えば、本発明の製造方法3において置換基を有する環状オレフィンとして1−フェニル−1−シクロヘキセンを用いると、該化合物中のシクロヘキセン環が芳香化されてビフェニルが生成する。
Aromatization reaction of cyclic olefin having a substituent In the production method 3 of the present invention, the cyclic olefin is aromatized to become an aromatic ring. Specifically, for example, when 1-phenyl-1-cyclohexene is used as the cyclic olefin having a substituent in the production method 3 of the present invention, the cyclohexene ring in the compound is aromatized to produce biphenyl.
上記製造方法1〜3において、原料(基質)となる、置換基を有する芳香族化合物、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物及び置換基を有する環状オレフィンは市販のものを利用しても良いし、従来から知られ、常用されている方法により製造して用いてもよい。
本発明の製造方法1〜3について、以下にさらに説明する。
In the
The
反応
本発明の製造方法1〜3における反応は、適当な溶液又は溶媒中で、原料化合物と生物材料から単離したCYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合タンパク質(以下、「CYP153」と略称することがある。)を、必要に応じてレドックス(redox;酸化還元)パートナータンパク質(電子伝達タンパク質)であるフェレドキシンレダクターゼ及びフェレドキシンと共に反応させることにより行うことができる。単離したCYP153としては、菌体のような生物材料の破砕物、抽出物、精製物などが挙げられる。単離したCYP153は適当な担体に固定化されたものであってもよい。この場合、酸化反応を触媒する電子伝達タンパク質であるフェレドキシンレダクターゼ及びフェレドキシンを、反応系に共存させることが必要である。なお、CYP153タンパク質と、P450RhFの還元酵素末端のようなレドックスパートナータンパク質とが融合したタンパク質(融合タンパク質)を原料化合物と反応させる場合は、フェレドキシンレダクターゼやフェレドキシンと共存させる必要は無い。CYP153とレドックスパートナータンパク質とを共に反応させることにより、CYP153はモノオキシゲナーゼとして機能する。
また、P450ファミリータンパク質は不安定な酵素であるため、本発明の反応は、CYP153を生産する細胞と原料化合物とを接触ないしは共存させることにより行うことが好ましい。この反応は、CYP153を生産する細胞の培養液中に原料化合物を添加することにより行ってもよく、例えばバッファー中でCYP153を生産する細胞と原料化合物とを共存させることにより行ってもよい。
Reaction The reactions in the
In addition, since P450 family proteins are unstable enzymes, the reaction of the present invention is preferably performed by contacting or coexisting a cell compound producing CYP153 and a raw material compound. This reaction may be performed by adding a raw material compound to a culture solution of cells that produce CYP153, for example, by allowing cells that produce CYP153 and the raw material compound to coexist in a buffer.
CYP153、及びこれを生産する細胞については、後に詳述する。
以下、CYP153を生産する細胞を用いた方法について説明する。反応は、回分反応や流加(半回分)反応などのバッチ方式や灌流反応などの連続反応方式で行い得る。基質は一括、又は連続的に添加し得る。
反応条件は用いる微生物、及び原料化合物の種類によって異なるが、例えば、回分反応の場合は、反応液中の原料化合物濃度は約0.1〜10mMが好ましく、約0.5〜3mMがより好ましい。また、非水溶性かつ液体の原料化合物の場合は、重層することができる。反応液のpHは約5〜9が好ましく、約6〜8がより好ましい。また、反応は、通常、約20〜30℃で約12〜24時間行えばよい。流加(半回分)反応や連続反応の場合は、回分反応の条件に準じて条件を設定すればよい。上記範囲であれば、原料化合物の変換率が高く、かつ精製が容易となる。
CYP153 and the cells that produce it will be described in detail later.
Hereinafter, a method using cells that produce CYP153 will be described. The reaction can be performed by a batch system such as a batch reaction or a fed-batch (semi-batch) reaction, or a continuous reaction system such as a perfusion reaction. The substrate can be added all at once or continuously.
The reaction conditions vary depending on the microorganism used and the type of raw material compound. For example, in the case of batch reaction, the concentration of the raw material compound in the reaction solution is preferably about 0.1 to 10 mM, more preferably about 0.5 to 3 mM. In the case of a water-insoluble and liquid raw material compound, it can be layered. The pH of the reaction solution is preferably about 5-9, more preferably about 6-8. Moreover, reaction may be normally performed at about 20-30 degreeC for about 12-24 hours. In the case of fed-batch (semi-batch) reaction or continuous reaction, the conditions may be set according to the batch reaction conditions. If it is the said range, the conversion rate of a raw material compound is high, and refinement | purification will become easy.
反応生成物
反応で生じた芳香族化合物は、常法により精製され得る。例えば、必要に応じ遠心分離、濾過等の処理を施して菌体等の懸濁物を除去し、次いで一般的な抽出溶剤、例えば酢酸エチル、クロロホルム、メタノール等の有機溶剤で抽出し、有機溶剤を減圧下で除去し、そして減圧蒸留、クロマトグラフィー、イオン交換樹脂、又は吸着性樹脂等の処理を行うことにより精製され得る。
The aromatic compound produced in the reaction product reaction can be purified by conventional methods. For example, if necessary, it is subjected to treatment such as centrifugation and filtration to remove suspensions such as bacterial cells, and then extracted with a general extraction solvent, for example, an organic solvent such as ethyl acetate, chloroform, methanol, etc. Can be removed under reduced pressure and purified by subjecting to a treatment such as vacuum distillation, chromatography, ion exchange resin, or adsorbent resin.
モノオキシゲナーゼCYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質
モノオキシゲナーゼCYP153に属するタンパク質としては、例えば、ロドコッカス(Rhodococcus)属、アシネトバクター属(Acinetobacter)、アルカニボラックス属(Alcanivorax)、キャンディダ(Candida)属、バシラス(Bacillus)属、マイコバクテリウム属(Mycobacterium)、シュードモナス(Pseudomonas)属、ゴルドニア(Gordonia)属、スマラグジコッカス属(Smaragdicoccus)、コーロドバクター(Caulobacter)属又はストレプトマイセス属(Streptomyces)等に属する微生物が生産するものが挙げられる。
具体的には、例えば、アシネトバクター・カルコアセティカス由来のCYP153A1(Nelsonのホームページ(http://drnelson.utmem.edu/CytochromeP450.html)に登録されているアクセッション番号AJ311718)、CYP153A2(同アクセッション番号AE005680)、アルカニボラックス・ボルクメンシス由来のCYP153A13a(同アクセッション番号(AY505118);配列番号1)、ゴルドニア属由来のCYP153(配列番号12)、コーロドバクター・クレセンタス由来のCYP153A2(配列番号11)等が挙げられる。また、メタゲノムから取得したCYP153A(A)(配列番号9)やCYP153A(B)(配列番号10)等を用いることもできる。
Examples of the protein belonging to the monooxygenase CYP153 or the fusion protein monooxygenase CYP153 including the same include , for example, Rhodococcus genus, Acinetobacter genus, Alcanivorax genus, Candida Genus, Bacillus, Mycobacterium, Pseudomonas, Gordonia, Smaragdicoccus, Caulobacter or Streptomyces ) And the like.
Specifically, for example, CYP153A1 derived from Acinetobacter calcoaceticus (accession number AJ311718 registered on Nelson's website (http://drnelson.utmem.edu/CytochromeP450.html)), CYP153A2 (same accessor) Session No. AE005680), CYP153A13a derived from Arcaniborax volcummensis (same accession number (AY505118); SEQ ID NO: 1), CYP153 derived from Gordonia (SEQ ID NO: 12), CYP153A2 derived from Chorodobacter crescentus (SEQ ID NO: 11) and the like. In addition, CYP153A (A) (SEQ ID NO: 9), CYP153A (B) (SEQ ID NO: 10), etc. obtained from the metagenome can also be used.
中でも、(a)配列番号1のアミノ酸配列からなるポリペプチドが好ましい。また、(b)配列番号1のアミノ酸配列において1もしくは数個(数個とは、例えば20個、好ましくは10個、以下同様である。)のアミノ酸配列が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつモノオキシゲナーゼP450として機能するポリペプチドも好ましく使用できる。
配列番号1のポリペプチドは、アルカニボラックス・ボルクメンシス(Alcanivorax borkumensis)SK2株の培養物から単離することができる。また、配列番号1に基づき化学合成することもできる。
Among these, (a) a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is preferable. In addition, (b) one or several amino acids in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 (several amino acids are, for example, 20, preferably 10 and so on) deleted, substituted or added A polypeptide comprising a sequence and functioning as monooxygenase P450 can also be preferably used.
The polypeptide of SEQ ID NO: 1 can be isolated from a culture of Alcanivorax borkumensis strain SK2. Alternatively, it can be chemically synthesized based on SEQ ID NO: 1.
(a)のポリペプチドに基づき(b)のポリペプチドを得る方法について述べれば、生物学的機能を喪失しない改変は、例えば、得られるタンパク質の構造保持の観点から、極性、電荷、可溶性、親水性/疎水性等の点で、置換前のアミノ酸と類似した性質を有するアミノ酸に置換することができる。例えば、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリンは非極性アミノ酸に分類され;セリン、トレオニン、システイン、メチオニン、アスパラギン、グルタミンは極性アミノ酸に分類され;フェニルアラニン、チロシン、トリプトファンは芳香族側鎖を有するアミノ酸に分類され;リジン、アルギニン、ヒスチジンは塩基性アミノ酸に分類され;アスパラギン酸、グルタミン酸は酸性アミノ酸に分類される。従って、同じ群のアミノ酸から選択して置換することができる。
モノオキシゲナーゼ活性は、酸素分子を還元して1分子の水を作るとともに、残りの酸素原子を様々な低分子有機化合物に導入して、酸化生成物に変換する反応を触媒する活性を意味する。モノオキシゲナーゼP450活性を有することは、当該ポリペプチドに還元状態で一酸化炭素を通気すると吸収スペクトルが変化し450nmに極大をもつ差スペクトル(CO差スペクトル)が現れることで確認することができる。
Regarding the method for obtaining the polypeptide of (b) based on the polypeptide of (a), modifications that do not lose the biological function include, for example, polar, charge, soluble, hydrophilic, The amino acid can be substituted with an amino acid having properties similar to those of the amino acid before substitution in terms of property / hydrophobicity. For example, glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, proline are classified as nonpolar amino acids; serine, threonine, cysteine, methionine, asparagine, glutamine are classified as polar amino acids; phenylalanine, tyrosine, tryptophan Lysine, arginine and histidine are classified as basic amino acids; aspartic acid and glutamic acid are classified as acidic amino acids. Accordingly, substitution can be made by selecting from the same group of amino acids.
Monooxygenase activity means the activity of reducing oxygen molecules to make one molecule of water and catalyzing the reaction of introducing the remaining oxygen atoms into various low-molecular organic compounds to convert them into oxidation products. The presence of monooxygenase P450 activity can be confirmed by the absorption spectrum changing when carbon monoxide is bubbled through the polypeptide in a reduced state and a difference spectrum (CO difference spectrum) having a maximum at 450 nm appearing.
本発明におけるモノオキシゲナーゼCYP153に属するタンパク質としては、下記(i)〜(p)からなる群より選択されるポリペプチドも好適に用いることができる。
(i)配列番号9のアミノ酸配列からなるポリペプチド
(j)配列番号9のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸配列が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつモノオキシゲナーゼP450として機能するポリペプチド
(k)配列番号10のアミノ酸配列からなるポリペプチド
(l)配列番号10のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸配列が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつモノオキシゲナーゼP450として機能するポリペプチド
(m)配列番号11のアミノ酸配列からなるポリペプチド
(n)配列番号11のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸配列が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつモノオキシゲナーゼP450として機能するポリペプチド
(o)配列番号12のアミノ酸配列からなるポリペプチド
(p)配列番号12のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸配列が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつモノオキシゲナーゼP450として機能するポリペプチド
As the protein belonging to monooxygenase CYP153 in the present invention, a polypeptide selected from the group consisting of the following (i) to (p) can also be suitably used.
(i) a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 9
(j) a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acid sequences are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 9 and functioning as monooxygenase P450
(k) a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10
(l) a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acid sequences are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10 and functioning as monooxygenase P450
(m) a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11
(n) a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acid sequences are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11, and functioning as monooxygenase P450
(o) a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12
(p) a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acid sequences are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12, and functioning as monooxygenase P450
配列番号9及び10のポリペプチドは、メタゲノム由来のポリペプチドである。配列番号11のポリペプチドは、Caulobacter crescentus NCIMB9789の培養物から単離することができる。配列番号12のポリペプチドは、Gordonia sp. I72 (MBIC 01536)の培養物から単離することができる。また、これらのポリペプチドは、それぞれ配列番号9〜12の配列に基づき化学合成することもできる。 The polypeptides of SEQ ID NOs: 9 and 10 are metagenome-derived polypeptides. The polypeptide of SEQ ID NO: 11 can be isolated from a culture of Caulobacter crescentus NCIMB9789. The polypeptide of SEQ ID NO: 12 can be isolated from a culture of Gordonia sp. I72 (MBIC 01536). These polypeptides can also be chemically synthesized based on the sequences of SEQ ID NOs: 9 to 12, respectively.
上記(i)のポリペプチドに基づき(j)のポリペプチドを得る方法、(k)のポリペプチドに基づき(l)のポリペプチドを得る方法、(m)のポリペプチドに基づき(n)のポリペプチドを得る方法、及び(o)のポリペプチドに基づき(p)のポリペプチドを得る方法は、上記(a)のポリペプチドに基づき(b)のポリペプチドを得る方法と同様である。 A method of obtaining the polypeptide of (j) based on the polypeptide of (i) above, a method of obtaining the polypeptide of (l) based on the polypeptide of (k), and a polypeptide of (n) based on the polypeptide of (m). The method for obtaining the peptide and the method for obtaining the polypeptide (p) based on the polypeptide (o) are the same as the method for obtaining the polypeptide (b) based on the polypeptide (a).
また、CYP153を含む融合タンパク質としては、例えば、CYP153と電子伝達タンパク質(レドックス(redox;酸化還元)パートナータンパク質)との融合タンパク質や分泌シグナルとの融合タンパク質が挙げられるが、代表的には、CYP153と、シトクロムP450モノオキシゲナーゼに含まれる還元酵素ペプチド(レドックスパートナータンパク質)又はそれと同等の還元酵素活性を有するペプチドとの融合タンパク質が挙げられる。この融合タンパク質は、具体的には、CYP153と、フェレドキシンレダクターゼ及びフェレドキシンの機能を有する還元酵素ペプチドとの融合タンパク質である。
特に、ロドコッカス属NCIMB9784株由来のシトクロムP450モノオキシゲナーゼP450RhFに含まれる還元酵素ペプチド(ドメイン)又はそれと同等の還元酵素活性を有するペプチドとの融合タンパク質が好ましい。ロドコッカス属NCIMB9784株由来のシトクロムP450モノオキシゲナーゼに含まれる還元酵素ペプチド(ドメイン)は、(c)配列番号2のアミノ酸配列からなるペプチドである。また、(d)配列番号2において、1又は複数個のアミノ酸が付加、欠失もしくは置換されたアミノ酸配列からなり、かつ還元酵素活性を有するペプチドも好ましく用いることができる。還元酵素活性を有することは、基質が知られた既知のP450と還元酵素ペプチドの融合タンパク質を作り、実際に反応生成物が生じるかどうかを確かめることで確認することができる。
Examples of the fusion protein containing CYP153 include a fusion protein of CYP153 and an electron transfer protein (redox (redox) partner protein) and a fusion protein with a secretory signal. And a reductase peptide (redox partner protein) contained in cytochrome P450 monooxygenase or a fusion protein with a peptide having reductase activity equivalent thereto. Specifically, this fusion protein is a fusion protein of CYP153 and a reductase peptide having the functions of ferredoxin reductase and ferredoxin.
In particular, a fusion protein with a reductase peptide (domain) contained in cytochrome P450 monooxygenase P450RhF derived from Rhodococcus sp. NCIMB9784 or a peptide having a reductase activity equivalent thereto is preferred. The reductase peptide (domain) contained in cytochrome P450 monooxygenase derived from Rhodococcus sp. NCIMB9784 is a peptide consisting of the amino acid sequence of (c) SEQ ID NO: 2. Further, (d) a peptide having an amino acid sequence in which one or a plurality of amino acids are added, deleted or substituted in SEQ ID NO: 2 and having reductase activity can also be preferably used. Having reductase activity can be confirmed by preparing a fusion protein of a known P450 with a known substrate and a reductase peptide and confirming whether or not a reaction product is actually produced.
配列番号2のペプチドは、ロドコッカス属NCIMB9784株の培養物から単離することにより得られる。また、化学合成によっても得られる。(c)のペプチドの生物活性を保持しつつ配列を改変して(d)のペプチドを得る方法は、前述した(a)のポリペプチドに基づき(b)のポリペプチドを得る方法と同様である。
CYP153モノオキシゲナーゼと還元酵素ペプチドとの間には、リンカーペプチドを介在させることができる。通常は、P450モノオキシゲナーゼのC末端側にリンカーペプチドを介して還元酵素ペプチドが結合していればよい。リンカーペプチドの長さは、CYP153と還元酵素ペプチドとで効率良く反応を進める上で、約6〜26aa、好ましくは16aa前後とすることができる。
The peptide of SEQ ID NO: 2 can be obtained by isolation from a culture of Rhodococcus NCIMB9784 strain. It can also be obtained by chemical synthesis. The method for obtaining the peptide (d) by modifying the sequence while retaining the biological activity of the peptide (c) is the same as the method for obtaining the polypeptide (b) based on the polypeptide (a) described above. .
A linker peptide can be interposed between the CYP153 monooxygenase and the reductase peptide. Usually, a reductase peptide may be bound to the C-terminal side of P450 monooxygenase via a linker peptide. The length of the linker peptide can be about 6 to 26 aa, preferably about 16 aa, in order to efficiently proceed the reaction between CYP153 and the reductase peptide.
これらのモノオキシゲナーゼCYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質は自然界に存在する微生物等から抽出しても良いし、アミノ酸配列に基づき化学合成してもよい。また、後述する本発明の形質転換体から単離、精製しても良い。 These proteins belonging to the monooxygenase CYP153 or a fusion protein containing the protein may be extracted from microorganisms existing in nature, or may be chemically synthesized based on the amino acid sequence. Moreover, you may isolate and refine | purify from the transformant of this invention mentioned later.
組換えベクター
CYP153又はそれを含む融合タンパク質を生産する細胞は、これらをコードするDNAを含む組換えベクターで宿主を形質転換して得られる形質転換体であることが好ましい。このようにCYP153を高発現する形質転換体を用いることにより、効率よく反応を行うことができる。
この組換えベクターは、適当なベクターDNAに本発明のモノオキシゲナーゼCYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質をコードするDNAを連結することにより得ることができる。ベクターとしては、宿主中で複製可能なものであれば特に限定されず、公知のベクターを宿主に応じて広い範囲から選択することができる。例えば、ファージ、ファージミドベクター、プラスミドベクター等が挙げられる。プラスミドDNAとしては、大腸菌(エシェリキア・コリ)由来のプラスミド、枯草菌由来のプラスミド、酵母由来のプラスミドなどが挙げられ、ファージDNAとしてはλファージ等が挙げられる。さらに、レトロウイルス、ワクシニアウイルスなどの動物ウイルス、バキュロウイルス、トガウイルスなどの昆虫ウイルスベクターを用いることもできる。
細菌細胞は生育が容易で反応を行い易いため、細菌由来のベクターが好ましく、エシェリキア・コリ由来のベクターがより好ましい。エシェリキア・コリ由来のベクターとしては、pUC系ベクターやpETベクターが好ましい。
Recombinant vector
The cell producing CYP153 or a fusion protein containing the same is preferably a transformant obtained by transforming a host with a recombinant vector containing DNA encoding them. Thus, the reaction can be efficiently performed by using a transformant that highly expresses CYP153.
This recombinant vector can be obtained by ligating DNA encoding a protein belonging to the monooxygenase CYP153 of the present invention or a fusion protein containing the same to an appropriate vector DNA. The vector is not particularly limited as long as it can replicate in the host, and a known vector can be selected from a wide range depending on the host. For example, a phage, a phagemid vector, a plasmid vector, etc. are mentioned. Examples of plasmid DNA include plasmids derived from Escherichia coli (Escherichia coli), plasmids derived from Bacillus subtilis, and plasmids derived from yeast. Phage DNA includes λ phage and the like. Furthermore, animal viruses such as retroviruses and vaccinia viruses, and insect virus vectors such as baculoviruses and togaviruses can also be used.
Since bacterial cells are easy to grow and react easily, bacterial-derived vectors are preferred, and Escherichia coli-derived vectors are more preferred. As a vector derived from Escherichia coli, a pUC vector and a pET vector are preferable.
モノオキシゲナーゼCYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質を高発現させるためには、プロモーター及び翻訳シグナルの選択が重要である。プロモーターは、宿主中で機能できるものであればよいが、例えば、lacプロモーター、lacUV5プロモーター、trpプロモーター、tacプロモーター、T7プロモーターなどが挙げられる。中でも、lacプロモーターやT7プロモーターを用いることにより、CYP153を高発現させることができる。翻訳シグナルも宿主中で機能できるものであればいずれを用いてもよいが、例えば、LacZの翻訳シグナル、Lppの翻訳シグナルなどが挙げられる。中でも、CYP153を高発現させることができる点で、LacZの翻訳シグナルが好ましい。
組換えベクターで最も好ましいのは、モノオキシゲナーゼCYP153に属するタンパク質をコードするDNAの3’末端に、リンカーを介して、ロドコッカス属NCIMB9784株由来のシトクロムP450RhFの還元酵素ドメイン又はこれと同等の機能を有する還元酵素ペプチドをコードするDNAを連結した融合タンパク質発現カセットを、lacプロモーターとLacZ翻訳シグナルとを利用するようにpUC系ベクターに挿入したCYP153遺伝子機能発現用プラスミドである。
In order to highly express a protein belonging to monooxygenase CYP153 or a fusion protein containing the protein, selection of a promoter and a translation signal is important. The promoter is not particularly limited as long as it can function in the host, and examples thereof include lac promoter, lacUV5 promoter, trp promoter, tac promoter, T7 promoter and the like. Among them, CYP153 can be highly expressed by using lac promoter or T7 promoter. Any translation signal may be used as long as it can function in the host, and examples thereof include a LacZ translation signal and an Lpp translation signal. Among them, a LacZ translation signal is preferable in that CYP153 can be highly expressed.
Most preferably, the recombinant vector has a reductase domain of cytochrome P450RhF derived from Rhodococcus sp. NCIMB9784 strain or a function equivalent thereto via a linker at the 3 ′ end of DNA encoding a protein belonging to monooxygenase CYP153. This is a CYP153 gene functional expression plasmid in which a fusion protein expression cassette linked with DNA encoding a reductase peptide is inserted into a pUC vector so as to utilize a lac promoter and a LacZ translation signal.
CYP153に属するタンパク質をコードするDNAとしては、(e)配列番号3の塩基配列からなるDNA、又は(f)配列番号3の塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつモノオキシゲナーゼP450として機能するタンパク質をコードするDNAが好ましい。また、ロドコッカス属NCIMB9784株由来のシトクロムP450の還元酵素ドメイン又はこれと同等の機能を有する還元酵素ペプチドをコードするDNAとしては、(g)配列番号4の塩基配列からなるDNA、又は(h)配列番号4の塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNAが好ましい。
配列番号3の塩基配列からなるDNAは、例えばアルカニボラックス・ボルクメンシスのゲノムDNAライブラリーから、配列番号3に基づき設計したプローブを用いたハイブリダイゼーションや、配列番号3に基づき設計したプライマーを用いて、アルカニボラックス・ボルクメンシスのゲノムDNAを鋳型としたPCRなどにより得ることが出来る。また、化学合成によっても得られる。配列番号4の塩基配列からなるDNAは、例えばロドコッカス属細菌のゲノムDNAやそのライブラリーを用いて、配列番号3のDNAの場合と同様にして得ることができる。また化学合成することもできる。また、(e)又は(g)のDNAの改変により(f)又は(h)の遺伝子を得る方法としては、例えば、(e)又は(g)のDNA配列を基に化学合成する方法、(e)又は(g)のDNAにγ-線を照射する方法、(e)又は(g)のDNAを鋳型として用いたエラープローンPCRを行なう方法等の一般的な方法が挙げられる。
DNA encoding a protein belonging to CYP153 includes (e) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 or (f) DNA which consists of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 under stringent conditions, and monooxygenase A DNA encoding a protein that functions as P450 is preferred. In addition, as a DNA encoding a cytochrome P450 reductase domain derived from Rhodococcus sp. NCIMB9784 or a reductase peptide having a function equivalent to this, (g) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4, or (h) sequence A DNA that hybridizes with a DNA comprising the nucleotide sequence of No. 4 under stringent conditions and encodes a protein having reductase activity is preferred.
The DNA comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 uses, for example, hybridization using a probe designed based on SEQ ID NO: 3 or a primer designed based on SEQ ID NO: 3 from the genomic DNA library of Alcanibolax Volcumensis. Thus, it can be obtained by PCR using the genomic DNA of Arcaniborax volcumensis as a template. It can also be obtained by chemical synthesis. DNA consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 4 can be obtained in the same manner as the DNA of SEQ ID NO: 3, using, for example, genomic DNA of Rhodococcus bacteria or a library thereof. It can also be chemically synthesized. Further, as a method of obtaining the gene of (f) or (h) by modifying the DNA of (e) or (g), for example, a method of chemically synthesizing based on the DNA sequence of (e) or (g), ( General methods such as a method of irradiating the DNA of e) or (g) with γ-rays and a method of performing error-prone PCR using the DNA of (e) or (g) as a template can be mentioned.
CYP153をコードする上記(e)又は(f)のDNAの3’末端側に、リンカーを介して、還元酵素ペプチドをコードする上記(g)又は(h)のDNAを連結した融合タンパク質発現カセットを、lacプロモーターとLacZの翻訳シグナルを利用するようにpUC系ベクターに挿入した組換えベクターも、本発明の1つである。 A fusion protein expression cassette wherein the DNA of (g) or (h) encoding a reductase peptide is linked to the 3 ′ end of the DNA of (e) or (f) encoding CYP153 via a linker. A recombinant vector inserted into a pUC vector so as to utilize the translation signal of the lac promoter and LacZ is also one aspect of the present invention.
CYP153に属するタンパク質をコードするDNAとしては、以下の(q)〜(x)のDNAも好適に用いることもできる。
(q) 配列番号13の塩基配列からなるDNA
(r) 配列番号13のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつモノオキシゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA
(s) 配列番号14の塩基配列からなるDNA
(t) 配列番号14のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつモノオキシゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA
(u) 配列番号15の塩基配列からなるDNA
(v) 配列番号15のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつモノオキシゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA
(w) 配列番号16の塩基配列からなるDNA
(x) 配列番号16のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつモノオキシゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA
As the DNA encoding a protein belonging to CYP153, the following DNAs (q) to (x) can also be preferably used.
(q) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 13
(r) DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 13 under a stringent condition and encodes a protein having monooxygenase activity
(s) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 14
(t) DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 14 under a stringent condition and encodes a protein having monooxygenase activity
(u) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 15
(v) DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 15 under stringent conditions and encodes a protein having monooxygenase activity
(w) DNA consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 16
(x) DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 16 under a stringent condition and encodes a protein having monooxygenase activity
本発明における組換えベクターとして、CYP153をコードする(q)〜(x)のいずれかのDNAの3’末端側に、リンカーを介して、還元酵素ペプチドをコードする以下の(g)又は(h)のDNAを連結した融合タンパク質発現カセットを、T7プロモーターの転写を受けるようにpET系ベクターに挿入した組換えベクターも用いることができる。
CYP153をコードする上記の(w)又は(x)のDNAの3’末端側に、リンカーを介して、還元酵素ペプチドをコードする以下の(g)又は(h)のDNAを連結した融合タンパク質発現カセットを、T7プロモーターの転写を受けるようにpET系ベクターに挿入した組換えベクターも、本発明の1つである。
As a recombinant vector in the present invention, the following (g) or (h) encoding a reductase peptide via a linker on the 3 ′ end side of any one of DNAs (q) to (x) encoding CYP153 It is also possible to use a recombinant vector in which a fusion protein expression cassette ligated with the DNA of) is inserted into a pET vector so as to receive transcription of the T7 promoter.
Fusion protein expression in which the following (g) or (h) DNA encoding a reductase peptide is linked to the 3 ′ end of the above (w) or (x) DNA encoding CYP153 via a linker A recombinant vector in which the cassette is inserted into a pET vector so as to receive transcription of the T7 promoter is also one aspect of the present invention.
配列番号13〜16の塩基配列は、それぞれ配列番号9〜12のポリペプチドをコードするDNA配列である。
配列番号13又は14の塩基配列からなるDNAは、非特許文献6記載の方法にて得ることができる。
配列番号15又は配列番号16の塩基配列からなるDNAは、配列番号13又は配列番号14の場合と同様に、CYP153の共通配列領域をもとに縮重プライマーを設計し、P450遺伝子の中央部分の部分長配列をPCRにより増幅することにより得ることができる。次に、P450遺伝子の全長配列をインバースPCR法又はタカラバイオのin vitro cloning kitを用いて取得し、この情報をもとに全長のCYP153遺伝子を単離することができる。またこれらのDNAは、化学合成することもできる。
The nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 13 to 16 are DNA sequences encoding the polypeptides of SEQ ID NOs: 9 to 12, respectively.
DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 13 or 14 can be obtained by the method described in Non-Patent Document 6.
As in the case of SEQ ID NO: 13 or SEQ ID NO: 14, the DNA consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 15 or SEQ ID NO: 16 is designed based on the common sequence region of CYP153, and the central part of the P450 gene is designed. A partial length sequence can be obtained by amplifying by PCR. Next, the full-length sequence of the P450 gene can be obtained using the inverse PCR method or Takara Bio's in vitro cloning kit, and the full-length CYP153 gene can be isolated based on this information. These DNAs can also be chemically synthesized.
本発明において、あるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAは、例えばMolecular Cloning:A Laboratory Manual(Sambrookら編、コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー・プレス、コールド・スプリング・ハーバー、ニューヨーク、1989年)に記載の方法等によって得ることができる。本発明において「ストリンジェント」な条件としては、6×SSC(standard saline citrate;1×SSC=0.15M NaCl,0.015M Sodium citrate)、0.5%SDS及び50%ホルムアミドの溶液中において42℃で一夜加温した後、0.1×SSC、0.5%SDSの溶液中において68℃で30分間洗浄した場合にそのポリヌクレオチドから脱離しない条件が挙げられる。 In the present invention, a DNA that hybridizes with a certain DNA under stringent conditions is, for example, Molecular Cloning: A Laboratory Manual (edited by Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1989). Year). In the present invention, “stringent” conditions include 42 × 6 in a solution of 6 × SSC (standard saline citrate; 1 × SSC = 0.15M NaCl, 0.015M sodium citrate), 0.5% SDS and 50% formamide. An example of the condition is that it is not desorbed from the polynucleotide when heated at 68 ° C. for 30 minutes in a solution of 0.1 × SSC and 0.5% SDS after heating at ° C. overnight.
(e)又は(g)のDNAの改変により(f)又は(h)のDNAを得る方法は前述したとおりである。(q)のDNAの改変により(r)のDNAを得る方法、(s)のDNAの改変により(t)のDNAを得る方法、(u)のDNAの改変により(v)のDNAを得る方法、(w)のDNAの改変により(x)のDNAを得る方法も、前述した(e)又は(g)のDNAの改変により(f)又は(h)のDNAを得る方法と同様である。 The method for obtaining the DNA of (f) or (h) by modifying the DNA of (e) or (g) is as described above. (q) DNA modification method (r) to obtain (r) DNA, (s) DNA modification method (t) to obtain DNA (u) DNA modification method (v) to obtain DNA (v) The method of obtaining the DNA of (x) by modifying the DNA of (w) is the same as the method of obtaining the DNA of (f) or (h) by modifying the DNA of (e) or (g) described above.
なお、本発明において、あるDNA、例えば、配列番号3の塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNAは、配列番号3の塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列からなるDNAの塩基配列と約90%以上の配列相同性を有することが好ましく、約95%以上の配列相同性を有することがより好ましく、約98%以上の配列相同性を有することが特に好ましい。 In the present invention, a DNA that hybridizes under stringent conditions with a certain DNA, for example, a DNA consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 3, is a DNA consisting of a base sequence complementary to the DNA consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 3. It has preferably about 90% or more sequence homology, more preferably about 95% or more sequence homology, and particularly preferably about 98% or more sequence homology.
形質転換体
本発明の形質転換体は、上記の組換えベクターを宿主中に導入することにより得ることができる。組換えベクターの導入方法としては、特に限定されないが、細菌に導入する方法であれば、例えば、カルシウムイオンを用いる方法[Cohen et a1.: Proc. Nat1. Acad. Sci., USA, 69, 2110, 1972]やエレクトロポレーション法等が挙げられ、また、酵母へ導入する方法であれば、例えば、エレクトロポレーション法[Becker,D.M. et a1.: Methods Enzymo1., 194,182, 1990]、スフェロプラスト法[Hinnen, A. et a1.: Proc. Nat1. Acad. Sci., USA, 75, 1929, 1978]、酢酸リチウム法[Itoh, H.: J .Bacterio1.,153, 163, 983]等が、また、動物細胞へ導入する方法であれば、例えばエレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、リポフェクション法等が、また、昆虫細胞へ導入する方法であれば、例えば、リン酸カルシウム法、リポフェクション法、エレクトロポレーション法などが用いられる。
Transformant The transformant of the present invention can be obtained by introducing the above recombinant vector into a host. The method for introducing the recombinant vector is not particularly limited, and for example, a method using calcium ions may be used as long as the method is introduced into bacteria [Cohen et a1 .: Proc. Nat1. Acad. Sci., USA, 69, 2110]. , 1972], electroporation method, and the like. In addition, for example, electroporation method [Becker, DM et a1 .: Methods Enzymo1., 194,182, 1990], spheroplast Method [Hinnen, A. et a1 .: Proc. Nat1. Acad. Sci., USA, 75, 1929, 1978], lithium acetate method [Itoh, H .: J. Bacterio1., 153, 163, 983] etc. In addition, if it is a method for introduction into animal cells, for example, electroporation method, calcium phosphate method, lipofection method and the like, and if it is a method for introduction into insect cells, for example, calcium phosphate method, lipofection method, electroporation The law is used.
宿主はベクターに合わせて選択すればよい。動物、酵母等の真核細胞でも、放線菌や真正細菌(eubacteria)等の原核細胞でもよいが、生育が簡単で早く変換反応を行い易い点で、真正細菌細胞が好ましい。真正細菌細胞としては、例えば、大腸菌(エシェリキア・コリ;Escherichia coli)などのエシェリキア属、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)等のバチルス属、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)等のシュードモナス属に属する細菌などが挙げられるが、中でも、大腸菌が好ましい。 The host may be selected according to the vector. Eukaryotic cells such as animals and yeasts, or prokaryotic cells such as actinomycetes and eubacteria may be used, but eubacterial cells are preferred because they are easy to grow and can easily undergo a conversion reaction. Examples of eubacterial cells include bacteria belonging to the genus Escherichia such as Escherichia coli, Bacillus genus such as Bacillus subtilis, and Pseudomonas putida such as Pseudomonas putida. Among them, Escherichia coli is preferable.
実施例
以下に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1
(1)プラスミドpUCRED及びpSTVREDの作製
lacプロモーターとLacZの翻訳シグナルを利用するpUC系ベクター(コピー数は一細胞あたり100個程度)、及び、同様のプロモーターと翻訳シグナルを利用するpSTV28ベクター(コピー数は一細胞あたり20〜30個程度)を材料として、pRED改良型ベクターであるpUCRED及びpSTVREDの作製を行った。
具体的には、pREDベクター((株)海洋バイオテクノロジー研究所)をEcoRIとHindIIIで二重消化した後、アガロースゲル電気泳動にかけてP450RhFの還元酵素末端(reductase domain)を含む1.0 kb断片(図1参照)をゲルから切り出した。
次に、pUC18[アンピシリン(Ap)耐性;Takara Bio社製]をEcoRIとHindIIIで二重消化した後、CIAP処理を行ったものと、上記1.0-kb-EcoRI-HindIII断片とを混合し、ライゲーション反応を行い、目的とするプラスミドpUCREDを得た。
さらに、pSTV28[クロラムフェニコール(Cm)耐性;Takara Bio社製]をEcoRIとHindIIIで二重消化した後、CIAP処理を行ったものと、上記1.0-kb-EcoRI-HindIII断片とを混合し、ライゲーション反応を行い、目的とするプラスミドpSTVREDを得た。
Example 1
(1) Preparation of plasmids pUCRED and pSTVRED
pUC vectors that use the lac promoter and LacZ translation signal (copy number is about 100 per cell), and pSTV28 vectors that use the same promoter and translation signal (copy number is about 20 to 30 per cell) PUCRED and pSTVRED, which are pRED improved vectors, were prepared from the above materials.
Specifically, PRED vector (Ltd. Marine Biotechnology Institute) was double-digested with Eco RI and Hin dIII and reductase end of P450RhF agarose gel electrophoresis (reductase domain) 1.0 kb fragment containing the ( 1) was cut from the gel.
Next, pUC18 [ampicillin (Ap) resistance; Takara Bio Inc.] was double-digested with Eco RI and Hin dIII, and to that subjected to CIAP-treated, and the 1.0-kb- Eco RI- Hin dIII fragment The mixture was mixed and subjected to ligation reaction to obtain the desired plasmid pUCRED.
Furthermore, pSTV28 [chloramphenicol (Cm) resistance; Takara Bio Inc.] was double-digested with Eco RI and Hin dIII, and to that subjected to CIAP treatment, the 1.0-kb- Eco RI- Hin dIII fragment And ligation reaction was performed to obtain the target plasmid pSTVRED.
(2)pUCRED及びpSTVREDの評価
MoxAはCYP105に属するP450であり、メルシャン社による解析より、基質の適応性が広い高機能のP450であることが知られている(H. Agematsu et al, Biosci. Biotechnol. Biochem., 70: 307-311 (2006))。このMoxA、及びアルカニボラックス・ボルクメンシスSK2株由来のP450遺伝子であるP450Balk(CYP153A13a;M. Nodate et al, Appl. Microbiol. Biotechnol.,71: 455-462 (2006))を用いて、(1)で作製した改変pREDベクターである、pUCRED及びpSTVREDの評価を行った。
(2) Evaluation of pUCRED and pSTVRED
MoxA is a P450 belonging to CYP105 and is known to be a highly functional P450 with a wide range of substrate adaptability from analysis by Mercian (H. Agematsu et al, Biosci. Biotechnol. Biochem., 70: 307). -311 (2006)). Using this MoxA and P450Balk (CYP153A13a; M. Nodate et al, Appl. Microbiol. Biotechnol., 71: 455-462 (2006)), a P450 gene derived from the Alkanibolax volcumensis SK2 strain, PUCRED and pSTVRED, which were the modified pRED vectors prepared in (1), were evaluated.
<pUCRED-MoxA、pSTVRED-MoxAの作製>
pUCRED、pSTVREDをそれぞれ制限酵素EcoRIで37℃、5時間処理した。処理後は、QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN社製)を用いてゲル抽出を行った。これをベクターDNAとした。
次に、PCR法を用いて、まず、12.5 μLの2×PrimeSTAR MaxPremix(タカラバイオ社製)、1.0 μLのフォワードプライマー:MoxA-EcoRIF(10 pmol/μL)、1.0 μLのリバースプライマー:MoxA-EcoRIR(10 pmol/μL)、0.5 μLのpRED-MoxAプラスミド(≒20 ng分)、及び10.0 μLの滅菌水を混ぜ合わせ、PCR反応として98℃で10秒間、60℃で5秒間、72℃で7秒間を32サイクル行い、MoxA遺伝子の増幅を行った。その後、反応終了液1 μLを用いて1%アガロースゲルで電気泳動を行い、増幅を確認した(1,220 bp)。なお、pRED-MoxAプラスミドは、MoxA遺伝子(H. Agematsu et al, Biosci. Biotechnol. Biochem.,70: 307-311 (2006))の終止コドンを除いたものをRhF還元酵素末端部分との融合タンパク質になるようにpREDベクター(M. Nodate et al, Appl. Microbiol. Biotechnol.,71: 455-462 (2006))のNdeI-EcoRI部位に挿入したものである。次に、Minelute Reaction Cleanup Kit (QIAGEN社製)を用いてDNAの精製を行い、制限酵素EcoRIで37℃、5時間処理した。次に、QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN社製)を用いてゲル抽出を行った。これをインサートDNAとした。
<Production of pUCRED-MoxA and pSTVRED-MoxA>
pUCRED and pSTVRED were each treated with the restriction enzyme EcoRI at 37 ° C. for 5 hours. After the treatment, gel extraction was performed using QIAquick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN). This was designated as vector DNA.
Next, using PCR, first, 12.5 μL of 2 × PrimeSTAR MaxPremix (Takara Bio), 1.0 μL forward primer: MoxA-EcoRIF (10 pmol / μL), 1.0 μL reverse primer: MoxA-EcoRIR (10 pmol / μL), 0.5 μL of pRED-MoxA plasmid (≈20 ng) and 10.0 μL of sterilized water were mixed, and PCR reaction was performed at 98 ° C. for 10 seconds, 60 ° C. for 5 seconds, and 72 ° C. for 7 seconds. The MoxA gene was amplified by performing 32 cycles per second. Thereafter, 1 μL of the reaction completion solution was used for electrophoresis on a 1% agarose gel to confirm amplification (1,220 bp). The pRED-MoxA plasmid is a fusion protein of the MoxA gene (H. Agematsu et al, Biosci. Biotechnol. Biochem., 70: 307-311 (2006)) with the RhF reductase terminal portion removed. The pRED vector (M. Nodate et al, Appl. Microbiol. Biotechnol., 71: 455-462 (2006)) was inserted into the Nde I- Eco RI site. Next, DNA was purified using Minelute Reaction Cleanup Kit (manufactured by QIAGEN) and treated with restriction enzyme Eco RI at 37 ° C. for 5 hours. Next, gel extraction was performed using QIAquick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN). This was used as insert DNA.
<大腸菌での発現>
次いで、ベクターDNAとインサートDNAをLigation-Convenience Kit(ニッポンジーン社製)を用いて16℃で15分間ライゲーションさせ、氷水上で大腸菌コンピテントセル(Ecos competent E.coli DH5α、ニッポンジーン社製)と混ぜ合わせた。その後、42℃で30秒間処理することで形質転換し、100μg/mLのアンピシリン(Ap)又は25μg/mLのクロラムフェニコール(Cm)を含むLBプレートに塗り広げた。これを37℃で16時間培養し、コロニーを形成させた。次に、コロニーを、Ap又はCmを含む3 mLのLB培地に植菌し、30℃で16時間振盪培養した。そして、QIAprep Spin Miniprep Kit (QIAGEN社製)を用いてプラスミド抽出を行った。その後、抽出したプラスミド1 μLを制限酵素BamHIで37℃、2時間処理し、処理液全量を1%アガロースゲルで電気泳動することでインサートDNAが挿入されていることと、方向性とを確認した。これらを、それぞれpUCRED-MoxA、pSTVRED-MoxAとした。
<Expression in E. coli>
Next, vector DNA and insert DNA were ligated at 16 ° C for 15 minutes using Ligation-Convenience Kit (Nippon Gene) and mixed with E. coli competent cells (Ecos competent E.coli DH5α, Nippon Gene) on ice water. It was. Thereafter, the cells were transformed by treatment at 42 ° C. for 30 seconds, and spread on LB plates containing 100 μg / mL ampicillin (Ap) or 25 μg / mL chloramphenicol (Cm). This was cultured at 37 ° C. for 16 hours to form colonies. Next, the colonies were inoculated into 3 mL of LB medium containing Ap or Cm, and cultured with shaking at 30 ° C. for 16 hours. Then, plasmid extraction was performed using QIAprep Spin Miniprep Kit (QIAGEN). Thereafter, 1 μL of the extracted plasmid was treated with the restriction enzyme Bam HI at 37 ° C. for 2 hours, and the entire amount of the treatment solution was electrophoresed on a 1% agarose gel to confirm that the insert DNA was inserted and the direction was correct. did. These were designated as pUCRED-MoxA and pSTVRED-MoxA, respectively.
(3)pUCRED-Balk、pSTVRED-Balkの作製と大腸菌での発現
<pUCRED-Balk、pSTVRED-Balkの作製>
pUCRED、pSTVREDをそれぞれ制限酵素EcoRIで37℃、5時間処理した。処理後は、QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN社製)を用いてゲル抽出を行った。これらをベクターDNAとした。
次にPCR法を用いて、まず、12.5 μLの2×PrimeSTAR MaxPremix、1.0 μLのフォワードプライマー:Balk-MfeIF(10pmol/μL)、1.0μLのリバースプライマー:Balk-MfeIR(10pmol/μL)、0.5 μLのpBalk-Redプラスミド(M. Nodate et al, Appl. Microbiol. Biotechnol., 71: 455-462 (2006)参照)(約20 ng分)、及び10.0 μLの滅菌水を混ぜ合わせ、PCR反応として98℃で10秒間、60℃で5秒間、72℃で7秒間を32サイクル行い、P450balk遺伝子の増幅を行った。その後、反応終了液1 μLを用いて1%アガロースゲルで電気泳動を行い、増幅を確認した(1,410 bp)。そして、Minelute Reaction Cleanup Kit (QIAGEN社製)を用いてDNAの精製を行い、制限酵素MfeIで37℃、5時間処理した。次に、QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN社製)を用いてゲル抽出を行った。これをインサートDNAとした。
(3) Preparation of pUCRED-Balk and pSTVRED-Balk and expression in E. coli <Preparation of pUCRED-Balk and pSTVRED-Balk>
pUCRED and pSTVRED were each treated with the restriction enzyme Eco RI at 37 ° C. for 5 hours. After the treatment, gel extraction was performed using QIAquick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN). These were used as vector DNA.
Next, using PCR method, 12.5 μL 2 × PrimeSTAR MaxPremix, 1.0 μL forward primer: Balk-MfeIF (10 pmol / μL), 1.0 μL reverse primer: Balk-MfeIR (10 pmol / μL), 0.5 μL PBalk-Red plasmid (see M. Nodate et al, Appl. Microbiol. Biotechnol., 71: 455-462 (2006)) (about 20 ng) and 10.0 μL of sterilized water were mixed to prepare a PCR reaction. The P450balk gene was amplified by 32 cycles of 10 seconds at 60 ° C, 5 seconds at 60 ° C, and 7 seconds at 72 ° C. Thereafter, 1 μL of the reaction completion solution was used for electrophoresis on a 1% agarose gel to confirm amplification (1,410 bp). Then, DNA was purified using Minelute Reaction Cleanup Kit (manufactured by QIAGEN) and treated with restriction enzyme Mfe I at 37 ° C. for 5 hours. Next, gel extraction was performed using QIAquick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN). This was used as insert DNA.
<大腸菌での発現>
そして、ベクターDNAとインサートDNAをLigation-Convenience Kit(ニッポンジーン社製)を用いて16℃で15分間ライゲーションさせ、氷水上で大腸菌コンピテントセル(Ecos competent E. coli DH5α(ニッポンジーン社製))と混ぜ合わせた。その後、42℃で30秒間処理することで形質転換し、Ap又はCmを含むLBプレートに塗り広げた。これを37℃で16時間培養し、コロニーを形成させた。次に、コロニーを、Ap又はCmを含む3 mLのLB培地に植菌し、30℃で16時間振盪培養した。そして、QIAprep Spin Miniprep Kit(QIAGEN社製)を用いてプラスミド抽出を行った。その後、抽出したプラスミド1 μLを制限酵素BamHIで37℃、2時間処理し、処理液全量を1%アガロースゲルで電気泳動することでインサートDNAが挿入されていることと、方向性とを確認した。これらを、それぞれpUCRED-Balk、pSTVRED-Balkとした。
<Expression in E. coli>
Then, vector DNA and insert DNA are ligated for 15 minutes at 16 ° C using Ligation-Convenience Kit (Nippon Gene) and mixed with E. coli competent cell (Ecos competent E. coli DH5α (Nippon Gene)) on ice water. Combined. Thereafter, the cells were transformed by treatment at 42 ° C. for 30 seconds and spread on LB plates containing Ap or Cm. This was cultured at 37 ° C. for 16 hours to form colonies. Next, the colonies were inoculated into 3 mL of LB medium containing Ap or Cm, and cultured with shaking at 30 ° C. for 16 hours. Then, plasmid extraction was performed using QIAprep Spin Miniprep Kit (manufactured by QIAGEN). Thereafter, 1 μL of the extracted plasmid was treated with the restriction enzyme Bam HI at 37 ° C. for 2 hours, and the entire amount of the treatment solution was electrophoresed on a 1% agarose gel to confirm that the insert DNA was inserted and the direction was correct. did. These were designated as pUCRED-Balk and pSTVRED-Balk, respectively.
<プライマー配列>
前述のプライマーの塩基配列は以下の通りである。
Balk-MfeIF 5’-acatcaattggATGTCAACGAGTTCAAGTA-3’(配列番号5)
Balk-MfeIR 5’-cagaccaattgTTTTTTAGCCGTCAACTTA-3’(配列番号6)
MoxA-EcoRIF 5’-catggaattcgATGACGAAGAACGTCGCCG-3’(配列番号7)
MoxA-EcoRIR 5’-atcagaattcCCAGGTGACCGGGAGTTCGT-3’(配列番号8)
<Primer sequence>
The base sequences of the aforementioned primers are as follows.
Balk-MfeIF 5'-acatcaattggATGTCAACGAGTTCAAGTA-3 '(SEQ ID NO: 5)
Balk-MfeIR 5'-cagaccaattgTTTTTTAGCCGTCAACTTA-3 '(SEQ ID NO: 6)
MoxA-EcoRIF 5'-catggaattcgATGACGAAGAACGTCGCCG-3 '(SEQ ID NO: 7)
MoxA-EcoRIR 5'-atcagaattcCCAGGTGACCGGGAGTTCGT-3 '(SEQ ID NO: 8)
(4)タンパク発現誘導
それぞれの構築したプラスミド、及び、コンロールプラスミドとしてのpRED-MoxA、pBalk-Redを大腸菌コンピテントセル(BL21(DE3)Singles Competent Cells (Novagen社製))と氷水上で混ぜ合わせた。その後、42℃で30秒間処理することで形質転換し、pUCRED-Balk、pUCRED-MoxAの組換え体はLB(Ap)プレートに、pSTVRED-Balk、pSTVRED-MoxAの組換え体はLB(Cm)プレートにそれぞれ塗り広げた。これらを37℃で16時間培養し、コロニーを形成させた。次に、pUCRED-Balk、pUCRED-MoxAの組換え体コロニーを3 mLのLB(Ap)培地に、pSTVRED-Balk、pSTVRED-MoxAの組換え体コロニーを3 mLのLB(Cm)培地に植菌し、30℃で16時間振盪培養した。
その後、タンパク質合成誘導はO/N Express Autoinduction System 1 (Novagen社製)を用いて行った。まず、pUCRED-Balk、pUCRED-MoxAの組換え体は、300 mL三角フラスコに0.5 mLの培養菌体、1 mLのOnEx Solution I、2.5 mLのOnEx Solution II、50 μLのOnEx Solution III、50 mLのLB medium、100 μg/mL のFeSO4・7H2O、80 μg/mLの5-アミノレブリン酸、及び100 μg/mLのApを混ぜ合わせ、28℃で24時間振盪培養を行った。一方、pSTVRED-Balk、pSTVRED-MoxAの組換え体は、100 μg/mLのApの代わりに25 μg/mLのCmを加えた以外は上記と同じ条件で振盪培養を行った。
次に、それぞれタンパク質合成誘導を行った菌体を遠心分離(8000 rpm、4℃、10分)し、上清を捨てた。その後、沈殿に5 mLのCV3 buffer(5%グリセロール、50 mM リン酸緩衝液)を加え、再懸濁した。この内、2 mLを後述のCO差スペクトル測定に、1.5 mLを変換試験に用いた。
(4) Protein expression induction Each constructed plasmid and pRED-MoxA and pBalk-Red as control plasmids are mixed with E. coli competent cells (BL21 (DE3) Singles Competent Cells (Novagen)) on ice water. It was. Then, transform by treating at 42 ° C for 30 seconds, pUCRED-Balk, pUCRED-MoxA recombinants on LB (Ap) plate, pSTVRED-Balk, pSTVRED-MoxA recombinants on LB (Cm) Each was spread on the plate. These were cultured at 37 ° C. for 16 hours to form colonies. Next, pUCRED-Balk and pUCRED-MoxA recombinant colonies were inoculated into 3 mL of LB (Ap) medium, and pSTVRED-Balk and pSTVRED-MoxA recombinant colonies into 3 mL of LB (Cm) medium. And cultured with shaking at 30 ° C. for 16 hours.
Thereafter, protein synthesis induction was performed using O / N Express Autoinduction System 1 (Novagen). First, pUCRED-Balk and pUCRED-MoxA recombinants were cultured in a 300 mL Erlenmeyer flask with 0.5 mL cultured cells, 1 mL OnEx Solution I, 2.5 mL OnEx Solution II, 50 μL OnEx Solution III, 50 mL. LB medium, 100 μg / mL FeSO 4 .7H 2 O, 80 μg / mL 5-aminolevulinic acid, and 100 μg / mL Ap were mixed and cultured at 28 ° C. for 24 hours. On the other hand, recombinants of pSTVRED-Balk and pSTVRED-MoxA were subjected to shaking culture under the same conditions as described above except that 25 μg / mL Cm was added instead of 100 μg / mL Ap.
Next, the cells subjected to protein synthesis induction were centrifuged (8000 rpm, 4 ° C., 10 minutes), and the supernatant was discarded. Thereafter, 5 mL of CV3 buffer (5% glycerol, 50 mM phosphate buffer) was added to the precipitate and resuspended. Of these, 2 mL was used for CO difference spectrum measurement described later, and 1.5 mL was used for the conversion test.
(5)CO差スペクトル測定
<測定方法>
CV3緩衝液(5% glycerolを含む50 mM potassium phosphate buffer、pH 7.4)に懸濁した2 mLの(4)で得られた菌液を15 mLファルコンチューブに移し、100 μLのBug Buster 10×Protein Extraction Reagent(Novagen社製)、1 μLのBenzonase Nuclease(Novagen社)、及び2 mM DTTを加え、ローテーターを用いて、室温で20分間転倒混和した。その後、遠心分離(8000 rpm、10分、4℃)を行い、氷水上で上清を新しい15 mLファルコンチューブに移した。これを2等分し、1本をブランクとして5 mgのヒドロ亜硫酸ナトリウム2mLを加え溶解させ、もう1本をCOバブリング後、5 mgのヒドロ亜硫酸ナトリウムを加え、溶解させた。分光光度計(BECKMAN社製 DU640型)を用いて、吸収波長350 nmから600 nmにわたり、これらのサンプルの差スペクトルを測定した。
(5) CO difference spectrum measurement <Measurement method>
Transfer 2 mL of the bacterial solution obtained in (4) suspended in CV3 buffer (50 mM potassium phosphate buffer containing 5% glycerol, pH 7.4) to a 15 mL Falcon tube, and add 100 μL Bug Buster 10 × Protein Extraction Reagent (Novagen), 1 μL Benzonase Nuclease (Novagen) and 2 mM DTT were added, and the mixture was mixed by inverting at room temperature for 20 minutes. Thereafter, centrifugation (8000 rpm, 10 minutes, 4 ° C.) was performed, and the supernatant was transferred to a new 15 mL falcon tube on ice water. This was divided into two equal parts, 1 mg as a blank, and 5 mg of sodium hydrosulfite (2 mL) was added and dissolved. The other was CO bubbled, and 5 mg of sodium hydrosulfite was added and dissolved. Using a spectrophotometer (DU640 type, manufactured by BECKMAN), the difference spectra of these samples were measured over an absorption wavelength of 350 nm to 600 nm.
<結果>
pRED-MoxA、pUCRED-MoxA、pSTVRED-MoxAの組換え体の機能発現について
CO差スペクトルを測定した結果、pUCRED-MoxAの組換え体とpRED-MoxAの組換え体では、吸収波長450 nmでのピークが確認できた(図2参照)。また、pUCRED-MoxAの組換え体の方がpRED-MoxAの組換え体よりも、吸収波長450 nmでのピーク値が約2.5倍大きかった(図2A及びB)。pSTVRED-MoxAの組換え体では、吸収波長450 nmでのピークは確認できなかった(図2C)。
<Result>
Functional expression of pRED-MoxA, pUCRED-MoxA and pSTVRED-MoxA recombinants
As a result of measuring the CO difference spectrum, a peak at an absorption wavelength of 450 nm was confirmed in the recombinant of pUCRED-MoxA and the recombinant of pRED-MoxA (see FIG. 2). In addition, the pUCRED-MoxA recombinant had a peak value about 2.5 times larger at the absorption wavelength of 450 nm than the pRED-MoxA recombinant (FIGS. 2A and B). In the recombinant of pSTVRED-MoxA, a peak at an absorption wavelength of 450 nm could not be confirmed (FIG. 2C).
pBalk-Red、pUCRED-Balk、pSTVRED-Balkの組換え体の機能発現について
CO差スペクトルを測定した結果、全ての組換え体で吸収波長450 nmでのピークが確認できた(図3参照)。また、pUCRED-Balkの組換え体の方がpBalk-Redの組換え体よりも吸収波長450 nmでのピーク値が約2.7倍大きかった(図3A及びB)。なお、pBalk-Redの組換え体とpSTVRED-Balkの組換え体を比較すると、吸収波長450 nmでのピーク値に、殆ど差は見られなかった(図3A及びC)。
Functional expression of pBalk-Red, pUCRED-Balk and pSTVRED-Balk recombinants
As a result of measuring the CO difference spectrum, a peak at an absorption wavelength of 450 nm was confirmed in all recombinants (see FIG. 3). In addition, the pUCRED-Balk recombinant had a peak value at an absorption wavelength of 450 nm that was about 2.7 times greater than the pBalk-Red recombinant (FIGS. 3A and B). When the pBalk-Red recombinant and the pSTVRED-Balk recombinant were compared, there was almost no difference in the peak value at an absorption wavelength of 450 nm (FIGS. 3A and C).
<結論>
pUCREDとpSTVREDは同じ転写シグナルと翻訳シグナル、すなわち、lacのプロモーター、及びLacZのSD(Shine-Dalgarno)配列とN末配列を共有するにもかかわらず、機能発現の程度に大きな差が出た。大腸菌一細胞当りの前者のコピー数は後者の3〜5倍程度なので、当該の転写シグナルと翻訳シグナルの場合、前者のコピー数が、ちょうどP450遺伝子の効率的機能発現に適していたということだと思われる。しかも、pUCREDを利用した場合のP450遺伝子の機能発現の程度は、pUCREDと同程度の多コピーを持ち、pUCREDよりも数倍は強いと考えられるプロモーターを持つpREDを利用した場合の数倍、優れていた。
<Conclusion>
Although pUCRED and pSTVRED share the same transcriptional and translational signals, that is, the promoter of lac and the SD (Shine-Dalgarno) sequence of LacZ and the N-terminal sequence, there is a large difference in the degree of functional expression. The number of copies of the former per E. coli cell is about 3 to 5 times that of the latter, which means that the former copy number was just suitable for efficient functional expression of the P450 gene in the case of the relevant transcription and translation signals. I think that the. Moreover, the level of functional expression of the P450 gene when using pUCRED is several times better than when using pRED, which has a multiple copy of the same level as pUCRED and several times stronger than pUCRED. It was.
(6)変換率測定のための大腸菌形質転換体と基質との共存培養
改変P450を有する組換えE.coli(BL21)、すなわち、(3)で作製したE.coli(pUCRED-Balk/BL21)又は特開2005-278637号に記載の方法で調製したE.coli (pFusion-102/BL21(DE3))それぞれを100 μg/mLのアンピシリン(Ap)を含むLB培地(1% トリプトン、0.5% 酵母エキス、1% NaCl)で対数期中半まで30℃で16時間液体培養し、グリセロールの最終濃度が約8%になるように懸濁し、−70〜−80℃のディープフリーザーに入れることにより、グリセロール保存株とした。また、コントロールとしてpUCRED等のAp耐性ベクターのみを有する大腸菌(BL21株)も同様に培養してグリセロール保存株を作製した。なお、組換えベクターpFusion-102は、特開2005-278637号ではpFusionP450という名前で記載されている。
E.coli(pUCRED-Balk/BL21もしくはpFusion-102/BL21(DE3))との共存培養による基質の変換反応を開始するにあたって、まず、上記のグリセロール保存株から、E.coli形質変換体を白金耳で掻き取り、100 μg/mLのApを含むLB培地3 mLに懸濁し、100 rpm、30℃で約16時間培養した(前培養)。次にこの前培養液2.5 mLを、100 μg/mLのApを含むLB培地250 mLに入れ、100 rpm、30℃でpUCRED-Balk/BL21は7時間、pFusion-102/BL21(DE3)は6時間培養した(本培養)。この本培養液に最終濃度0.5 mMのイソプロピル−1−チオ−β−ガラクトピラノシド(IPTG)、最終濃度80 mg/mLの5−アミノレブリン酸(5−ALA)及び0.1 mMアンモニウム硫酸鉄(II)を加えて、100 rpm、20℃で約19時間培養した。 これを8000 rpmで8分間遠心分離して菌体のみを集めた後、5%グリセロール、5 mM プロリン、1 mM EDTA、及び0.2 mM ジチオスレイトール(DTT)を含むCV-3培地250 mLに懸濁した液の0.5 mLを用い、1 mM(最終濃度)の基質(出発原料化合物)を加えて840 rpm、28℃で24時間共存培養を行った。基質は、2−ブロモフェノール、4−メチルビフェニル、2−メチルナフタレン、又は1−メトキシナフタレンを用いた。なお、基質は前もって、少量のDMSO又はエタノールに溶解したものを培地に加えた。
(6) Recombinant E. coli having co-cultured modified P450 of E. coli transformant and substrate for conversion rate measurement coli (BL21), that is, E. coli prepared in (3). E. coli (pUCRED-Balk / BL21) or E. coli prepared by the method described in JP-A-2005-278637. Escherichia coli (pFusion-102 / BL21 (DE3)) in LB medium (1% tryptone, 0.5% yeast extract, 1% NaCl) containing 100 μg / mL ampicillin (Ap) for 16 hours at 30 ° C until mid-log phase Liquid culture was performed, the suspension was suspended so that the final concentration of glycerol was about 8%, and placed in a deep freezer at −70 to −80 ° C. to obtain a glycerol stock. Further, as a control, Escherichia coli (BL21 strain) having only an Ap resistant vector such as pUCRED was cultured in the same manner to prepare a glycerol-preserved strain. The recombinant vector pFusion-102 is described under the name pFusionP450 in JP-A-2005-278637.
E. In starting the substrate conversion reaction by co-culture with Escherichia coli (pUCRED-Balk / BL21 or pFusion-102 / BL21 (DE3)), first, E. The E. coli transformant was scraped with a platinum loop, suspended in 3 mL of LB medium containing 100 μg / mL Ap, and cultured at 100 rpm at 30 ° C. for about 16 hours (preculture). Next, add 2.5 mL of this preculture to 250 mL of LB medium containing 100 μg / mL Ap, pUCRED-Balk / BL21 for 7 hours at 100 rpm and 30 ° C, and 6 for pFusion-102 / BL21 (DE3). Cultured for a long time (main culture). To this main culture solution, a final concentration of 0.5 mM isopropyl-1-thio-β-galactopyranoside (IPTG), a final concentration of 80 mg / mL 5-aminolevulinic acid (5-ALA) and 0.1 mM ammonium iron sulfate (II ), And cultured at 100 rpm at 20 ° C. for about 19 hours. This was centrifuged at 8000 rpm for 8 minutes to collect only the cells, and then suspended in 250 mL of CV-3 medium containing 5% glycerol, 5 mM proline, 1 mM EDTA, and 0.2 mM dithiothreitol (DTT). Using 0.5 mL of the turbid solution, 1 mM (final concentration) substrate (starting material compound) was added, and co-culture was performed at 840 rpm and 28 ° C. for 24 hours. As the substrate, 2-bromophenol, 4-methylbiphenyl, 2-methylnaphthalene, or 1-methoxynaphthalene was used. In addition, the substrate dissolved in a small amount of DMSO or ethanol in advance was added to the medium.
(7)変換産物のHPLC分析
E.coli(pUCRED-Balk/BL21もしくはpFusion-102/BL21(DE3))と上記の種々の基質との反応により得られた生成物を、HPLCにより分析した。
具体的には、E.coli(pUCRED-Balk/BL21もしくはpFusion-102/BL21(DE3))と種々の基質とを用いて(6)に記載の共存培養を行い、次いでE.coli(pUCRED-Balk/BL21もしくはpFusion-102/BL21(DE3))とこれらの基質との混合培養液0.5 mLに等量の酢酸エチルを添加後、ボルテックス撹拌し、15,000 rpmで15分間遠心分離し、酢酸エチル層を回収した。
この酢酸エチル層10 μLを以下の分析条件でHPLCに付し、生成物の変換率を求めた。
検出はPhotodiode array detector(Waters社製、2996)を用い200〜500 nmの吸収を検出した。
(7) HPLC analysis of conversion products
E. Products obtained by reaction of E. coli (pUCRED-Balk / BL21 or pFusion-102 / BL21 (DE3)) with the various substrates described above were analyzed by HPLC.
Specifically, E.I. E. coli (pUCRED-Balk / BL21 or pFusion-102 / BL21 (DE3)) and various substrates are used for co-culture as described in (6). Equal volume of ethyl acetate is added to 0.5 mL of a mixed culture of Escherichia coli (pUCRED-Balk / BL21 or pFusion-102 / BL21 (DE3)) and these substrates, then vortexed and centrifuged at 15,000 rpm for 15 minutes. The ethyl acetate layer was collected.
10 μL of this ethyl acetate layer was subjected to HPLC under the following analysis conditions to determine the conversion rate of the product.
The detection was performed using a Photodiode array detector (Waters, 2996), and absorption at 200 to 500 nm was detected.
<分析条件>
カラム: Waters Xterra MS C18 5 μm I.D.4.6 mm×100 mm
移動相: A液=5%-CH3CN/H2O (20 mMリン酸)、B液=95%-CH3CN/H2O (20 mMリン酸)
0→3分:A液 100%
3→28分:A液 100% → B液 100%(リニアグラジエント)
28→43分:B液 100%
流速: 1 mL/分
温度: 30℃
基質及びその保持時間、生成物の保持時間、並びに変換率を表1に示す。以下の表中の化合物番号は、後述する構造決定における番号である。
<Analysis conditions>
Column: Waters Xterra MS C18 5 μm ID 4.6 mm x 100 mm
Mobile phase: A solution = 5% -CH 3 CN / H 2 O (20 mM phosphoric acid), B solution = 95% -CH 3 CN / H 2 O (20 mM phosphoric acid)
0 to 3 minutes: Solution A 100%
3 → 28 minutes: Solution A 100% → Solution B 100% (linear gradient)
28 → 43 minutes: B solution 100%
Flow rate: 1 mL / min Temperature: 30 ° C
The substrate and its retention time, product retention time, and conversion are shown in Table 1. The compound numbers in the following table are numbers in the structure determination described later.
実施例2
実施例1の生成物(化合物1〜7)の構造決定を行った。
<E.coli形質転換体と基質との共存培養>
以下の手順で、構造決定のためにE.coli形質転換体と基質との共存培養を行った。基質としては、2−ブロモフェノール、4−メチルビフェニル、2−メチルナフタレン、又は1−メトキシナフタレンを用いた。
E.coli(pUCRED-Balk/BL21もしくはpFusion-102/BL21(DE3))との共存培養による基質の変換反応を開始するにあたって、(6)に記載したグリセロール保存株から、E.coli形質変換体を白金耳で掻き取り、100 μg/mLのApを含むLB培地21 mLに懸濁し、100 rpm、30℃で約16時間培養した(前培養)。次にこの前培養液20 mLを、100 μg/mLのApを含むLB培地2000 mLに入れ、100 rpm、30℃で、後述する(I)では7時間30分、 (II)では7時間40分、(III)では5時間20分、(IV)では6時間、(V)では4時間45分培養した(本培養)。この本培養液に最終濃度0.5 mMのイソプロピル−1−チオ−β−ガラクトピラノシド(IPTG)、最終濃度80 mg/mLの5−アミノレブリン酸(5−ALA)及び0.1 mMアンモニウム硫酸鉄(II)を加えて、100 rpm、20℃で約19時間培養した。これを8000 rpmで8分間遠心分離して菌体のみを集めた後、5%グリセロール、5 mM プロリン、1 mM EDTA、及び0.2 mM ジチオスレイトール(DTT)を含むCV-3培地200 mLに懸濁し、1.5 mM(最終濃度)の基質を加えて200 rpm、28℃で48時間共存培養を行った。なお、基質は前もって、少量のDMSO又はエタノールに溶解したものを培地に加えた。
Example 2
The structure of the product of Example 1 (
<E. Co-culture of Escherichia coli transformant and substrate>
In the following procedure, E. The co-culture of the Escherichia coli transformant and the substrate was performed. As a substrate, 2-bromophenol, 4-methylbiphenyl, 2-methylnaphthalene, or 1-methoxynaphthalene was used.
E. In starting the substrate conversion reaction by co-culture with Escherichia coli (pUCRED-Balk / BL21 or pFusion-102 / BL21 (DE3)), the E. coli strain from the glycerol-preserved strain described in (6) The E. coli transformant was scraped with a platinum loop, suspended in 21 mL of LB medium containing 100 μg / mL Ap, and cultured at 100 rpm at 30 ° C. for about 16 hours (preculture). Next, 20 mL of this preculture solution is placed in 2000 mL of LB medium containing 100 μg / mL Ap, and at 100 rpm and 30 ° C., 7 hours 30 minutes in (I) described later, and 7 hours 40 in (II). Min, (III) for 5 hours and 20 minutes, (IV) for 6 hours, and (V) for 4 hours and 45 minutes (main culture). To this main culture solution, a final concentration of 0.5 mM isopropyl-1-thio-β-galactopyranoside (IPTG), a final concentration of 80 mg / mL 5-aminolevulinic acid (5-ALA) and 0.1 mM ammonium iron sulfate (II ), And cultured at 100 rpm at 20 ° C. for about 19 hours. This was centrifuged at 8000 rpm for 8 minutes to collect only bacterial cells, and then suspended in 200 mL of CV-3 medium containing 5% glycerol, 5 mM proline, 1 mM EDTA, and 0.2 mM dithiothreitol (DTT). The solution became turbid, and 1.5 mM (final concentration) substrate was added, and co-culture was performed at 200 rpm and 28 ° C. for 48 hours. In addition, the substrate dissolved in a small amount of DMSO or ethanol in advance was added to the medium.
<共存培養により得られた産物の精製、同定>
E.coli(pUCRED-Balk/BL21もしくはpFusion-102/BL21(DE3))と種々の基質を用いて(7)に記載の手順で共存培養を行った後、E.coli(pUCRED-Balk/BL21もしくはpFusion-102/BL21(DE3))とこれらの基質との混合培養液2,000 mLを二倍量の酢酸エチルを添加し分液する操作を2回繰り返して酢酸エチル層を回収した。
得られた酢酸エチル層を減圧下濃縮し粗体を得た。粗体をシリカゲル[Slicagel 60 F254(Merck社製)]を用いた薄層クロマトグラフィー(TLC)に付し、変換産物の確認を行った後、シリカゲルクロマトグラフィー[I.D. 10×200 mm、Silicagel 60(Merck社製)]に供して精製品を得た。
<Purification and identification of products obtained by co-culture>
E. E. coli (pUCRED-Balk / BL21 or pFusion-102 / BL21 (DE3)) and various substrates were used for co-culture according to the procedure described in (7). Repeat the operation of adding 2,000 mL of a mixed culture solution of E. coli (pUCRED-Balk / BL21 or pFusion-102 / BL21 (DE3)) and these substrates, and then separating the solution by adding twice the amount of ethyl acetate. Was recovered.
The obtained ethyl acetate layer was concentrated under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was subjected to thin layer chromatography (TLC) using silica gel [Slicagel 60 F254 (manufactured by Merck)], and after confirming the conversion product, silica gel chromatography [ID 10 × 200 mm, Silicagel 60 ( Merck)) to obtain a purified product.
(I)2−ブロモフェノールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2−ブロモフェノールの変換実験を行った粗抽出物(233.2 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)に付したところRf値0.4の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製し、化合物1(3.7 mg)を得た。化合物1の分子式はHRAPCI-MS [m/z 186.94036 (M-H)−、calcd.: 186.93947]よりC6H5 Br O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H DQF COSY、HMQC、HMBC)により化合物1は2−ブロモベンゼン-1,4−ジオール(CAS No.583-69-7)と同定した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3):δ6.60 (1H, dd J = 2.7, 8.9 Hz), 6.72 (1H, d J = 8.9 Hz), 6.89 (1H, d J = 2.7 Hz)、13C NMR (100 MHz, CDCl3):δ110.7, 116.4, 117.8, 120.3, 148.2, 152.0
(I) Identification of conversion product of 2-bromophenol When the crude extract (233.2 mg) subjected to the 2-bromophenol conversion experiment using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 2/1), a product with an Rf value of 0.4 was obtained. Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 2/1) to obtain Compound 1 (3.7 mg). The molecular formula of
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 6.60 (1H, dd J = 2.7, 8.9 Hz), 6.72 (1H, d J = 8.9 Hz), 6.89 (1H, d J = 2.7 Hz), 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ110.7, 116.4, 117.8, 120.3, 148.2, 152.0
(II)4−メチルビフェニルの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により4−メチルビフェニルの変換実験を行った粗抽出物(197.9 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)に付したところRf値0.4の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製し、化合物2(6.1 mg)を得た。
化合物2の分子式はHREI-MS [m/z 184.08821 (M+)、calcd.: 184.08882]よりC13H12O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H DQF COSY、HMQC、HMBC)により化合物2は4−ヒドロキシメチルビフェニル(CAS-3597-91-9)と同定した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3):δ4.67 (2H, s), 7.27 (1H, dd J = 7.4 Hz, 7.4 Hz), 7.37 (2H, dd, J = 7.4, 7.9 Hz), 7.37 (2H, d, J = 7.9 Hz), 7.52 (2H, d, J = 7.9 Hz), 7.52 (2H, d, J = 7.9 Hz)、13C NMR (100 MHz, CDCl3):δ65.1, 127.1, 127.3, 127.4, 128.8, 139.9, 140.7, 140.8
(II) Identification of conversion product of 4-methylbiphenyl When the crude extract (197.9 mg) subjected to the 4-methylbiphenyl conversion experiment using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 2/1), a product with an Rf value of 0.4 was obtained. Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 2/1) to give Compound 2 (6.1 mg).
The molecular formula of Compound 2 was determined as C 13 H 12 O 2 from HREI-MS [m / z 184.08821 (M + ), calcd .: 184.08882]. Furthermore, Compound 2 was identified as 4-hydroxymethylbiphenyl (CAS-3597-91-9) by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H DQF COZY, HMQC, HMBC).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ4.67 (2H, s), 7.27 (1H, dd J = 7.4 Hz, 7.4 Hz), 7.37 (2H, dd, J = 7.4, 7.9 Hz), 7.37 ( 2H, d, J = 7.9 Hz), 7.52 (2H, d, J = 7.9 Hz), 7.52 (2H, d, J = 7.9 Hz), 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ65.1, 127.1 , 127.3, 127.4, 128.8, 139.9, 140.7, 140.8
(III)2−メチルナフタレンの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2−メチルナフタレンの変換実験を行った粗抽出物(217.6 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=5/1)に付したところRf値0.4の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製し、化合物3(0.5 mg)を得た。
化合物3の分子式はHREI-MS [m/z 158.07278 (M+)、calcd.: 158.07316]よりC11H10Oと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H DQF COSY、HMQC、HMBC)により化合物3は2−ヒドロキシメチルナフタレン(CAS-1592-38-7)と同定した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3):δ4.87 (2H, s), 7.47 (1H, s), 7.47 (1H, d J=8.5 Hz), 7.50 (2H), 7.84 (2H), 7.85 (1H, d J=8.5 Hz)、13C NMR (100 MHz, CDCl3):δ65.5, 125.2, 125.5, 125.9, 126.2, 127.7, 127.9, 128.4, 133.0, 133.4, 138.3
(III) Identification of conversion product of 2-methylnaphthalene The crude extract (217.6 mg), which was converted from 2-methylnaphthalene using E. coli (pUCRED-Balk / BL21), was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 5/1). Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 2/1) to obtain Compound 3 (0.5 mg).
The molecular formula of Compound 3 was determined to be C 11 H 10 O from HREI-MS [m / z 158.07278 (M + ), calcd .: 158.07316]. Furthermore, Compound 3 was identified as 2-hydroxymethylnaphthalene (CAS-1592-38-7) by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H DQF COZY, HMQC, HMBC).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 4.87 (2H, s), 7.47 (1H, s), 7.47 (1H, d J = 8.5 Hz), 7.50 (2H), 7.84 (2H), 7.85 ( 1H, d J = 8.5 Hz), 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ 65.5, 125.2, 125.5, 125.9, 126.2, 127.7, 127.9, 128.4, 133.0, 133.4, 138.3
(IV)1−メトキシナフタレンの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により1−メトキシナフタレンの変換実験を行った粗抽出物(255.7 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=5/1)に付したところRf値0.3の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=5/1)により精製し、化合物4(2.5 mg)を得た。化合物4の分子式はHRESI-MS[m/z 143.0491 (M-H)−、calcd.: 143.0497]よりC10H8Oと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H DQF COSY、HMQC、HMBC)により化合物4は1−ナフトール(CAS No.90-15-3)と同定した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3):δ6.82 (1H, d, J = 7.3Hz), 7.31 (1H, dd, J = 7.3, 8.3 Hz), 7.44(1H, d, J=8.3), 7.49 (2H), 7.81 (1H, dd, J = 2.3, 7.3 Hz), 8.17 (1H, dd, J = 2.4Hz, 7.3 Hz)、13C NMR (100MHz, CDCl3):δ108.6, 120.7, 121.5, 124.4, 125.8, 125.8, 126.4, 127.7, 134.6, 151.4
(IV) Identification of conversion product of 1-methoxynaphthalene The crude extract (255.7 mg), which was converted from 1-methoxynaphthalene using E. coli (pUCRED-Balk / BL21), was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 5/1). Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 5/1) to obtain Compound 4 (2.5 mg). The molecular formula of Compound 4 was determined as C 10 H 8 O from HRESI-MS [m / z 143.0491 (MH) − , calcd .: 143.0497]. Further NMR analysis (1 H, 13 C, 1 H- 1 H DQF COSY, HMQC, HMBC) Compound 4 was identified as 1-naphthol (CAS No.90-15-3) by.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ6.82 (1H, d, J = 7.3 Hz), 7.31 (1H, dd, J = 7.3, 8.3 Hz), 7.44 (1H, d, J = 8.3), 7.49 (2H), 7.81 (1H, dd, J = 2.3, 7.3 Hz), 8.17 (1H, dd, J = 2.4 Hz, 7.3 Hz), 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ108.6, 120.7, 121.5, 124.4, 125.8, 125.8, 126.4, 127.7, 134.6, 151.4
(V)2−メチルナフタレンの変換産物の同定
E.coli(pFusion-102/BL21(DE3))により2−メチルナフタレンの変換実験を行った粗抽出物(162.8 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=5/1)に付したところRf値0.40, 0.33, 0.30の産物が生成していることが判明した。これらの化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=5/1)により精製し、化合物5(5.0 mg)、化合物6(1.5 mg)、及び化合物7(1.5 mg)を得た。化合物5の分子式はHRESI-MS[m/z 157.06481 (M-H)−、calcd.: 157.06534]よりC11H10Oと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H DQF COSY、HMQC、HMBC)より化合物5は1−ヒドロキシ−2−メチルナフタレン(CAS No.856081-23-7)と同定した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3):δ2.41 (3H, s), 5.06 (1H, s) , 7.24 (1H, d, J = 8.2Hz) , 7.38 (1H, d, J = 8.2 Hz) , 7.42 (1H, dd, J = 7.8Hz, 8.0Hz), 7.47 (1H, dd、J = 8.0Hz, 8.1Hz) , 7.77 (1H, d, J = 7.8Hz), 8.12 (1H, d, J = 8.1 Hz)、13C NMR (100 MHz, CDCl3):δ15.6, 116.2, 120.2, 120.8, 124.2, 125.3, 125.4, 127.6, 129.0, 133.4, 148.5
(V) Identification of conversion product of 2-methylnaphthalene The crude extract (162.8 mg), which was subjected to the conversion experiment of 2-methylnaphthalene using E. coli (pFusion-102 / BL21 (DE3)), was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 5/1) to give an Rf value. It was found that 0.40, 0.33, and 0.30 products were produced. These compounds were purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 5/1) to obtain Compound 5 (5.0 mg), Compound 6 (1.5 mg), and Compound 7 (1.5 mg). The molecular formula of Compound 5 was determined as C 11 H 10 O from HRESI-MS [m / z 157.06481 (MH) − , calcd .: 157.06534]. Further, Compound 5 was identified as 1-hydroxy-2-methylnaphthalene (CAS No. 856081-23-7) by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H DQF COZY, HMQC, HMBC).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ2.41 (3H, s), 5.06 (1H, s), 7.24 (1H, d, J = 8.2 Hz), 7.38 (1H, d, J = 8.2 Hz) , 7.42 (1H, dd, J = 7.8Hz, 8.0Hz), 7.47 (1H, dd, J = 8.0Hz, 8.1Hz), 7.77 (1H, d, J = 7.8Hz), 8.12 (1H, d, J = 8.1 Hz), 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ15.6, 116.2, 120.2, 120.8, 124.2, 125.3, 125.4, 127.6, 129.0, 133.4, 148.5
化合物6の分子式はHRESI-MS[157.06501 (M-H)−、calcd.: 157.06534]よりC11H10Oと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H DQF COSY、HMQC、HMBC)により化合物6は8−ヒドロキシ−2−メチルナフタレン(CAS No.354589-50-7)と同定した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3):δ2.53 (3H, s) , 6.78 (1H , d, J = 7.5 Hz) , 7.25 (1H, dd, J = 7.5Hz, 8.4Hz), 7.32 (1H, d、J = 8.4Hz), 7.40 (1H, d, J = 8.4Hz) , 7.71 (1H, d, J = 8.4Hz), 7.91 (s, 1H)、13C NMR (100 MHz, CDCl3):δ21.9, 108.7, 120.4, 120.5, 124.4, 125.4, 127.5, 129.1, 133.0, 135.0, 150.8
The molecular formula of Compound 6 was determined as C 11 H 10 O from HRESI-MS [157.06501 (MH) − , calcd .: 157.06534]. Furthermore, Compound 6 was identified as 8-hydroxy-2-methylnaphthalene (CAS No. 354589-50-7) by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H DQF COZY, HMQC, HMBC).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ2.53 (3H, s), 6.78 (1H, d, J = 7.5 Hz), 7.25 (1H, dd, J = 7.5 Hz, 8.4 Hz), 7.32 (1H , d, J = 8.4Hz), 7.40 (1H, d, J = 8.4Hz), 7.71 (1H, d, J = 8.4Hz), 7.91 (s, 1H), 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) : Δ21.9, 108.7, 120.4, 120.5, 124.4, 125.4, 127.5, 129.1, 133.0, 135.0, 150.8
化合物7の分子式はHRESI-MS[m/z 157.06576 (M-H)−、calcd. 157.06534]よりC11H10Oと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H DQF COSY、HMQC、HMBC)より化合物7は5−ヒドロキシ−2−メチルナフタレン(CAS No.24894-78-8)と同定した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3):δ2.51 (3H, s) , 6.74 (1H, d, J = 7.7 Hz) , 7.29(1H, dd, J = 7.7Hz, 8.4Hz), 7.32 (1H, d、J = 8.6Hz) , 7.34 (1H, d, J = 8.4Hz) , 7.58 (1H, s), 8.06 (d, J =8.6Hz, 1H)、13C NMR (100 MHz, CDCl3):δ21.6, 107.8, 120.1, 121.3, 122.5, 126.7, 127.6, 128.6, 135.0, 136.1, 151.4
The molecular formula of Compound 7 was determined as C 11 H 10 O from HRESI-MS [m / z 157.06576 (MH) − , calcd. 157.06534]. Further, Compound 7 was identified as 5-hydroxy-2-methylnaphthalene (CAS No. 24894-78-8) by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H DQF COZY, HMQC, HMBC).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ2.51 (3H, s), 6.74 (1H, d, J = 7.7 Hz), 7.29 (1H, dd, J = 7.7 Hz, 8.4 Hz), 7.32 (1H , d, J = 8.6Hz), 7.34 (1H, d, J = 8.4Hz), 7.58 (1H, s), 8.06 (d, J = 8.6Hz, 1H), 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) : Δ21.6, 107.8, 120.1, 121.3, 122.5, 126.7, 127.6, 128.6, 135.0, 136.1, 151.4
<結論>
化合物1〜7の化合物が生成したことから、pUCRED-Balk(CYP153)は、既に知られていたノルマルアルカン末端を水酸化するだけでなく、芳香環の水酸化、芳香族メチルの水酸化、脱アルキル化の機能を有することが明らかになった。また、pUCRED-Balk(CYP153)は、2−ブロモフェノールから化合物1へ効率良く変換を行うことが知られていたpFusion-102より該物質の変換能力が高いことが明らかになった。
<Conclusion>
Since the
実施例3
(1)変換率測定のための大腸菌形質転換体と基質との共存培養
実施例1で作製した改変P450を有する組換えE.coli(BL21)、すなわち、pUCRED-Balk/BL21を100 μg/mLのアンピシリン(Ap)を含むLB培地(1% トリプトン、0.5% 酵母エキス、1% NaCl)で対数期中半まで30℃で16時間液体培養し、グリセロールの最終濃度が約8%になるように懸濁し、−70〜−80℃のディープフリーザーに入れることにより、グリセロール保存株とした。また、コントロールとしてpUCRED等のAp耐性ベクターのみを有する大腸菌(BL21株)も同様に培養してグリセロール保存株を作製した。
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)との共存培養による基質の変換反応を開始するにあたって、まず、上記のグリセロール保存株から、E.coli形質変換体を白金耳で掻き取り、100 μg/mLのApを含むLB培地3 mLに懸濁し、100 rpm、30℃で約16時間培養した(前培養)。次にこの前培養液2.5 mLを、100 μg/mLのApを含むLB培地250 mLに入れ、100 rpm、30℃で6時間培養した(本培養)。この本培養液に最終濃度0.5 mMのイソプロピル−1−チオ−β−ガラクトピラノシド(IPTG)、最終濃度80 mg/mLの5−アミノレブリン酸(5−ALA)及び0.1 mMアンモニウム硫酸鉄(II)を加えて、100 rpm、20℃で約19時間培養した。これを8000 rpmで8分間遠心分離して菌体のみを集めた後、5%グリセロール、5 mM プロリン、1 mM EDTA、及び0.2 mM ジチオスレイトール(DTT)を含むCV-3培地250 mLに懸濁した液の0.5 mLを用い、1 mM(最終濃度)の基質(出発原料化合物)を加えて1700 rpm、28℃で24時間共存培養を行った。用いた基質を表2に示す。なお、基質は前もって、少量のDMSO又はエタノールに溶解したものを培地に加えた。
Example 3
(1) Co-culture of E. coli transformant and substrate for conversion rate measurement Recombinant E. coli having the modified P450 prepared in Example 1 Escherichia coli (BL21), that is, pUCRED-Balk / BL21 in LB medium (1% tryptone, 0.5% yeast extract, 1% NaCl) containing 100 μg / mL ampicillin (Ap) for 16 hours at 30 ° C. until mid-log phase Liquid culture was performed, the suspension was suspended so that the final concentration of glycerol was about 8%, and placed in a deep freezer at −70 to −80 ° C. to obtain a glycerol stock. Further, as a control, Escherichia coli (BL21 strain) having only an Ap resistant vector such as pUCRED was cultured in the same manner to prepare a glycerol-preserved strain.
E. In starting the substrate conversion reaction by co-culture with Escherichia coli (pUCRED-Balk / BL21), first, from the above glycerol-preserved strain, The E. coli transformant was scraped with a platinum loop, suspended in 3 mL of LB medium containing 100 μg / mL Ap, and cultured at 100 rpm at 30 ° C. for about 16 hours (preculture). Next, 2.5 mL of this preculture was put into 250 mL of LB medium containing 100 μg / mL Ap, and cultured at 100 rpm and 30 ° C. for 6 hours (main culture). To this main culture solution, a final concentration of 0.5 mM isopropyl-1-thio-β-galactopyranoside (IPTG), a final concentration of 80 mg / mL 5-aminolevulinic acid (5-ALA) and 0.1 mM ammonium iron sulfate (II ), And cultured at 100 rpm at 20 ° C. for about 19 hours. This was centrifuged at 8000 rpm for 8 minutes to collect only the cells, and then suspended in 250 mL of CV-3 medium containing 5% glycerol, 5 mM proline, 1 mM EDTA, and 0.2 mM dithiothreitol (DTT). Using 0.5 mL of the turbid solution, 1 mM (final concentration) substrate (starting material compound) was added, and co-culture was performed at 1700 rpm, 28 ° C. for 24 hours. The substrates used are shown in Table 2. In addition, the substrate dissolved in a small amount of DMSO or ethanol in advance was added to the medium.
(2)変換産物のHPLC分析
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)と表2に示す種々の基質とを用いて(1)に記載の共存培養を行った。次いで、E.coli(pUCRED-Balk/BL21)と種々の基質との混合培養液0.5 mLに等量の酢酸エチルを添加後、ボルテックス撹拌し、15,000 rpmで15分間遠心分離し、酢酸エチル層を回収した。
この酢酸エチル層10 μLをHPLCに付し、生成物の変換率を求めた。HPLCの分析条件は、検出にPhotodiode array detector(Waters社製、2996)の代わりにPhotodiode array detector(島津製作所社製、LC-20Aシステム)を用いて200〜500 nmの吸収を検出した以外は、実施例1の(7)に記載の条件と同じである。基質及びその保持時間、生成物の保持時間、並びに変換率を表2及び3に示す。表中の化合物番号は後述する構造決定における番号である。
(2) HPLC analysis of conversion products
E. The co-cultivation described in (1) was performed using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) and various substrates shown in Table 2. Then E. An equal amount of ethyl acetate was added to 0.5 mL of a mixed culture solution of Escherichia coli (pUCRED-Balk / BL21) and various substrates, and then vortexed and centrifuged at 15,000 rpm for 15 minutes to recover the ethyl acetate layer.
10 μL of this ethyl acetate layer was subjected to HPLC to determine the conversion rate of the product. The HPLC analysis conditions were as follows: Photodiode array detector (manufactured by Shimadzu Corporation, LC-20A system) was used instead of Photodiode array detector (Waters, 2996) for detection. The conditions are the same as those described in Example 1 (7). The substrates and their retention times, product retention times, and conversions are shown in Tables 2 and 3. The compound numbers in the table are the numbers in the structure determination described later.
実施例4
(1)形質転換体の作製
配列番号13〜16に記載のCYP153をコードする4種類の遺伝子の各々を野館ら(M. Nodate et al, Appl. Microbiol. Biotechnol., 71: 455-462 (2006))の方法、及び久保田ら(M. Kubota et al, Biosci. Biotechnol. Biochem., 69: 2421-2430 (2005))の方法に従ってpREDベクターに挿入し、4種類の組換えベクターを調製した。なお、このようなベクターの調製方法については、WO2006/016432にも記載されており、該公報の記載に従ってもベクターを調製することができる。さらにこれらの組換えベクターを用いて大腸菌(BL21(DE3)を形質転換し、4種類の形質転換体、すなわちpP02-RED/BL21(DE3)、pN03-RED/BL21(DE3)、p153A2-RED/BL21(DE3)、及びpgoaBAC-RED/BL21(DE3)を調製した。実施例1で作製したE.coli pUCRED-Balk/BL21及び上記4種類の形質転換体を用いて以下の変換試験を行った。
Example 4
(1) Preparation of transformants Each of four types of genes encoding CYP153 described in SEQ ID NOs: 13 to 16 was designated as Nodate et al. (M. Nodate et al, Appl. Microbiol. Biotechnol., 71: 455-462 ( 2006)) and the method of Kubota et al. (M. Kubota et al, Biosci. Biotechnol. Biochem., 69: 2421-2430 (2005)) were inserted into the pRED vector to prepare four types of recombinant vectors. . In addition, about the preparation method of such a vector, it describes also in WO2006 / 016432, A vector can also be prepared according to description of this gazette. Furthermore, E. coli (BL21 (DE3) was transformed with these recombinant vectors, and four types of transformants, namely pP02-RED / BL21 (DE3), pN03-RED / BL21 (DE3), p153A2-RED / BL21 (DE3) and pgoaBAC-RED / BL21 (DE3) were prepared, and the following conversion test was performed using E. coli pUCRED-Balk / BL21 prepared in Example 1 and the above four types of transformants. .
(2)共存培養及び得られた変換産物のHPLC分析
上記(1)で作製した4種類の形質転換体又はpUCRED-Balk/BL21と表4に示す基質(2-ブロモフェノール、4-ブロモフェノール、4-メチルビフェニル、2-メチルナフタレン又は1-メトキシナフタレン)とを用いて実施例3の(1)と同様にして共存培養を行った。
それぞれの形質転換体とこれらの基質との混合培養液0.5 mLに等量の酢酸エチルを添加後、ボルテックス撹拌し、15,000 rpmで15分間遠心分離し、酢酸エチル層を回収した。
この酢酸エチル層10 μLをHPLCに付し、生成物の変換率を求めた。HPLCの分析条件は、検出にPhotodiode array detector(Waters社製、2996)の代わりにPhotodiode array detector(島津製作所社製、LC-20Aシステム)を用いて200〜500 nmの吸収を検出した以外は、実施例1の(7)に記載の条件と同じである。生成物の保持時間及び変換率を表4に示す。
(2) Co-culture and HPLC analysis of the resulting conversion product The four transformants or pUCRED-Balk / BL21 prepared in (1) above and the substrates shown in Table 4 (2-bromophenol, 4-bromophenol, Using 4-methylbiphenyl, 2-methylnaphthalene or 1-methoxynaphthalene), co-culture was performed in the same manner as in Example 1, (1).
An equal amount of ethyl acetate was added to 0.5 mL of a mixed culture solution of each transformant and these substrates, and then vortexed and centrifuged at 15,000 rpm for 15 minutes to recover the ethyl acetate layer.
10 μL of this ethyl acetate layer was subjected to HPLC to determine the conversion rate of the product. The HPLC analysis conditions were as follows: Photodiode array detector (manufactured by Shimadzu Corporation, LC-20A system) was used instead of Photodiode array detector (Waters, 2996) for detection. The conditions are the same as those described in Example 1 (7). Table 4 shows product retention times and conversion rates.
実施例5
無機触媒を用いる反応との比較
P450による芳香族化合物の縮合反応について、塩化第二鉄を用いた縮合反応との比較を行った。P450による芳香族化合物の縮合反応は、実施例3と同様にして行った。塩化第二鉄を用いる反応条件はDingらの文献(K. Ding et al., Terrahedron, 52; 1005-1009 (1996))に準じて以下のように設定した。
原料 0.52 mmol(4-フェノキシフェノール; 88.5 mg, 2-ナフトール; 75.0 mg)に0.703 mol/L 塩化第二鉄水溶液 1.5 mL (2.0 等量) を加え、25℃で48時間もしくは50℃で24時間振盪した。反応液を酢酸エチル 1.5mLで抽出した有機層を水0.75mLで洗浄した液を用いて、実施例3の(2)と同条件にてHPLCにより分析を行った。結果を表5に示す。
Example 5
Comparison with reaction using inorganic catalyst
The condensation reaction of the aromatic compound by P450 was compared with the condensation reaction using ferric chloride. The condensation reaction of the aromatic compound by P450 was performed in the same manner as in Example 3. The reaction conditions using ferric chloride were set as follows according to Ding et al. (K. Ding et al., Terrahedron, 52; 1005-1009 (1996)).
Add 0.503 mmol of 0.703 mol / L ferric chloride aqueous solution (2.0 equivalents) to 0.52 mmol of raw material (4-phenoxyphenol; 88.5 mg, 2-naphthol; 75.0 mg), 48 hours at 25 ° C or 24 hours at 50 ° C Shake. The reaction mixture was extracted with 1.5 mL of ethyl acetate, and the organic layer was washed with 0.75 mL of water, and analyzed by HPLC under the same conditions as (2) of Example 3. The results are shown in Table 5.
実施例6
実施例3〜5の生成物(化合物8〜50)の構造決定を行った。
Example 6
The structure of the products of Examples 3-5 (Compounds 8-50) was determined.
(1)E.coli形質転換体と基質との共存培養
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)又は実施例5で作製した4種類の形質転換体との共存培養による基質の変換反応を開始するにあたって、実施例3の(1)又は実施例4の(2)に記載したグリセロール保存株から、E.coli形質変換体を白金耳で掻き取り、100 μg/mLのApを含むLB培地21 mLに懸濁し、100 rpm、30℃で約16時間培養した(前培養)。次にこの前培養液20 mLを、100 μg/mLのApを含むLB培地2000 mLに入れ、120 rpm、30℃で、6時間培養した(本培養)。この本培養液に最終濃度0.5 mMのイソプロピル−1−チオ−β−ガラクトピラノシド(IPTG)、最終濃度80 mg/mLの5−アミノレブリン酸(5−ALA)及び0.1 mMアンモニウム硫酸鉄(II)を加えて、100 rpm、20℃で約19時間培養した。これを8000 rpmで8分間遠心分離して菌体のみを集めた後、5%グリセロール、5 mM プロリン、1 mM EDTA、及び0.2 mMジチオスレイトール(DTT)を含むCV-3培地400 mLに懸濁し、1.0 mM(最終濃度)の基質を加えて160 rpm、28℃で24時間共存培養を行った。なお、基質は前もって、少量のDMSO又はエタノールに溶解したものを培地に加えた。但し、1-フェニルシクロヘキセンについては、1.98 gを重層にて加えた。
(1) E.E. co-culture of Escherichia coli transformants and substrates
E. In starting the substrate conversion reaction by co-cultivation with E. coli (pUCRED-Balk / BL21) or the four types of transformants prepared in Example 5, (1) of Example 3 or (2) of Example 4 From the glycerol stocks described in E. The E. coli transformant was scraped with a platinum loop, suspended in 21 mL of LB medium containing 100 μg / mL Ap, and cultured at 100 rpm at 30 ° C. for about 16 hours (preculture). Next, 20 mL of this preculture was put into 2000 mL of LB medium containing 100 μg / mL Ap, and cultured at 120 rpm and 30 ° C. for 6 hours (main culture). To this main culture solution, a final concentration of 0.5 mM isopropyl-1-thio-β-galactopyranoside (IPTG), a final concentration of 80 mg / mL 5-aminolevulinic acid (5-ALA) and 0.1 mM ammonium iron sulfate (II ), And cultured at 100 rpm at 20 ° C. for about 19 hours. This was centrifuged at 8000 rpm for 8 minutes to collect only the cells, and then suspended in 400 mL of CV-3 medium containing 5% glycerol, 5 mM proline, 1 mM EDTA, and 0.2 mM dithiothreitol (DTT). The solution became turbid, and 1.0 mM (final concentration) substrate was added, and co-culture was performed at 160 rpm and 28 ° C. for 24 hours. In addition, the substrate dissolved in a small amount of DMSO or ethanol in advance was added to the medium. However, for 1-phenylcyclohexene, 1.98 g was added in multiple layers.
(2)共存培養により得られた産物の精製、同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)又は実施例4で作製した4種類の形質転換体と種々の基質を用いて(1)に記載の手順で共存培養を行った。次いで、E.coli(pUCRED-Balk/BL21)又は実施例4で作製した4種類の形質転換体とこれらの基質との混合培養液2,000 mLを等倍量の酢酸エチルを添加し分液する操作を2回繰り返して酢酸エチル層を回収した。
得られた酢酸エチル層を減圧下濃縮し粗体を得た。粗体をシリカゲル[Slicagel 60 F254(Merck社製)]を用いた薄層クロマトグラフィー(TLC)に付し、変換産物の確認を行った後、シリカゲルクロマトグラフィー[I.D. 12×250 mm、Silicagel 60(Merck社製)]に供して精製品を得た。
(2) Purification and identification of products obtained by co-culture . The coculture was performed according to the procedure described in (1) using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) or the four types of transformants prepared in Example 4 and various substrates. Then E. The procedure of adding 2,000 mL of a mixed culture solution of E. coli (pUCRED-Balk / BL21) or the four types of transformants prepared in Example 4 and these substrates to each other by adding an equal volume of ethyl acetate was repeated twice. The ethyl acetate layer was recovered.
The obtained ethyl acetate layer was concentrated under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was subjected to thin layer chromatography (TLC) using silica gel [Slicagel 60 F254 (manufactured by Merck)], and after confirming the conversion product, silica gel chromatography [ID 12 × 250 mm, Silicagel 60 ( Merck)) to obtain a purified product.
3−ブロモフェノールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により3−ブロモフェノールの変換実験を行った粗抽出物(195.5 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=5/1)に付したところRf値0.28の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製し、化合物8(22.7 mg)を得た。化合物8の分子式はHRAPCI-MS [m/z 186.93878 (M-H)−、calcd.: 186.93947]よりC6H5O2Brと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物8は2-ブロモベンゼン-1,4−ジオール(CAS No.583-69-7)と同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ5.10(2H, brS),6.73 (1H, dd J = 2.9, 8.8 Hz), 6.89 (1H, d J = 8.8 Hz), 6.99 (1H, d J = 2.9 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ109.9, 116.3, 116.4, 118.6, 146.5, 149.5
Identification of conversion products of 3-bromophenol When the crude extract (195.5 mg) subjected to the conversion experiment of 3-bromophenol by E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 5/1), a product having an Rf value of 0.28 Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 2/1) to obtain Compound 8 (22.7 mg). The molecular formula of Compound 8 was determined as C 6 H 5 O 2 Br from HRAPCI-MS [m / z 186.93878 (MH) − , calcd .: 186.93947]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 8 as 2-bromobenzene-1,4-diol (CAS No.583-69-7).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ5.10 (2H, brS), 6.73 (1H, dd J = 2.9, 8.8 Hz), 6.89 (1H, d J = 8.8 Hz), 6.99 (1H, d J = 2.9 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 109.9, 116.3, 116.4, 118.6, 146.5, 149.5
2−クロロフェノールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2−クロロフェノールの変換実験を行った粗抽出物(51.0 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=5/1)に付したところRf値0.23の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=5/1)により精製し、化合物9(18.2 mg)を得た。化合物9の分子式はHRAPCI-MS [m/z 142.98928 (M-H)−、calcd.: 142.98998]よりC6H5O2Clと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物9は2-クロロベンゼン-1,4−ジオールと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ6.67 (1H, dd J = 2.9, 8.8 Hz), 6.85 (1H, d J = 2.9 Hz), 6.89 (1H, d J = 8.8 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ115.5, 115.8, 116.6, 119.9, 145.5, 149.4
Identification of 2-chlorophenol conversion products When the crude extract (51.0 mg) subjected to the 2-chlorophenol conversion experiment using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 5/1), a product with an Rf value of 0.23 was obtained. Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 5/1) to obtain Compound 9 (18.2 mg). The molecular formula of Compound 9 was determined as C 6 H 5 O 2 Cl from HRAPCI-MS [m / z 142.98928 (MH) − , calcd .: 142.98998]. Furthermore, Compound 9 was identified as 2-chlorobenzene-1,4-diol by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 6.67 (1H, dd J = 2.9, 8.8 Hz), 6.85 (1H, d J = 2.9 Hz), 6.89 (1H, d J = 8.8 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ115.5, 115.8, 116.6, 119.9, 145.5, 149.4
2−ヨードフェノールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2−ヨードフェノールの変換実験を行った粗抽出物(148.9 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)に付したところRf値0.25の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製し、化合物10(42.1 mg)を得た。化合物10の分子式はHRAPCI-MS [m/z 234.92563 (M-H)−、calcd.: 234.92560]よりC6H5O2Iと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物10は2−ヨードベンゼン1,4−ジオールと同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ6.63 (1H, dd J = 2.7, 8.7 Hz), 6.67 (1H, d J = 8.7 Hz), 7.12 (1H, d J = 2.7 Hz)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ83.3, 114.9, 116.1, 125.1, 149.9, 150.9
Identification of conversion products of 2-iodophenol When the crude extract (148.9 mg) subjected to the conversion experiment of 2-iodophenol using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 2/1), a product having an Rf value of 0.25 Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 2/1) to obtain Compound 10 (42.1 mg). The molecular formula of compound 10 was determined as C 6 H 5 O 2 I from HRAPCI-MS [m / z 234.92563 (MH) − , calcd .: 234.92560]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 10 as 2-
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ6.63 (1H, dd J = 2.7, 8.7 Hz), 6.67 (1H, d J = 8.7 Hz), 7.12 (1H, d J = 2.7 Hz), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 83.3, 114.9, 116.1, 125.1, 149.9, 150.9
2−アセチルフェノールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2−アセチルフェノールの変換実験を行った粗抽出物(111.8 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)に付したところRf値0.30産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製し、化合物11(4.3 mg)を得た。化合物11の分子式はHRAPCI-MS [m/z 151.03883 (M-H)−、calcd.: 151.03952]よりC8H8O3と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物11は1-(2,5-ジヒドロキシフェニル)エタノンと同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ2.58 (3H, s), 6.78 (1H, d J = 8.9 Hz), 7.00 (1H, dd J = 2.9 Hz, 8.9 Hz), 7.22 (1H, d J = 2.9 Hz)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ25.8, 115.2, 118.4, 119.6, 124.7, 149.5, 155.4, 204.7
Identification of 2-acetylphenol conversion products When the crude extract (111.8 mg) subjected to the conversion experiment of 2-acetylphenol by E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 2/1), an Rf value of 0.30 product was obtained. It was found that it was generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 2/1) to obtain Compound 11 (4.3 mg). The molecular formula of Compound 11 was determined as C 8 H 8 O 3 from HRAPCI-MS [m / z 151.03883 (MH) − , calcd .: 151.03952]. Furthermore, Compound 11 was identified as 1- (2,5-dihydroxyphenyl) ethanone by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ2.58 (3H, s), 6.78 (1H, d J = 8.9 Hz), 7.00 (1H, dd J = 2.9 Hz, 8.9 Hz), 7.22 (1H, d J = 2.9 Hz), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 25.8, 115.2, 118.4, 119.6, 124.7, 149.5, 155.4, 204.7
フェノールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)によりフェノールの変換実験を行った粗抽出物(93.9 mg)をTLC(展開溶媒:クロロホルム/メタノール=19/2)に付したところRf値0.23及びRf値0.25の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:クロロホルム/メタノール=19/2)により精製し、Rf値0.23の化合物12(5.0 mg)及びRf値0.25の化合物13(2.4 mg)を得た。化合物12の分子式はHRAPCI-MS [m/z 109.02857 (M-H)−、calcd.: 109.02895]よりC6H6O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物12はハイドロキノンと同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ6.61 (4H, s)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ116.8, 151.3
Identification of phenol conversion products When the crude extract (93.9 mg) subjected to the phenol conversion experiment using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: chloroform / methanol = 19/2), a product with an Rf value of 0.23 and an Rf value of 0.25 Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: chloroform / methanol = 19/2) to obtain Compound 12 (5.0 mg) having an Rf value of 0.23 and Compound 13 (2.4 mg) having an Rf value of 0.25. The molecular formula of Compound 12 was determined as C 6 H 6 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 109.02857 (MH) − , calcd .: 109.02895]. Furthermore, Compound 12 was identified as hydroquinone by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ6.61 (4H, s), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ116.8, 151.3
化合物13の分子式はHRAPCI-MS [m/z 185.05973 (M-H)−、calcd.: 185.06025]よりC12H10O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物13は4,4’-ジヒドロキシビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ 6.80 (4H, d, J = 8.8 Hz), 7.35 (4H, d, J = 8.8 Hz)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ 115.3, 127.3, 132.8, 156.2
The molecular formula of Compound 13 was determined as C 12 H 10 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 185.05973 (MH) − , calcd .: 185.06025]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 13 as 4,4′-dihydroxybiphenyl.
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ 6.80 (4H, d, J = 8.8 Hz), 7.35 (4H, d, J = 8.8 Hz), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 115.3, 127.3, 132.8, 156.2
3−ヒドロキシビフェニルの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により3−ヒドロキシビフェニルの変換実験を行った粗抽出物(83.5 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)に付したところRf値0.32、及びRf値0.53の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)により精製し、Rf値0.32の化合物14(11.7 mg)、及びRf値0.47の化合物15(2.3 mg)を得た。化合物14の分子式はHRAPCI-MS [m/z 185.06060 (M-H)−、calcd.: 185.06025]よりC12H10O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物14は2-フェニルベンゼン-1,4-ジオールと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 6.83 (1H, d J = 8.2 Hz), 6.94 (1H, dd J = 2.2 Hz, 8.2 Hz), 7.04 (1H, d J = 2.2 Hz), 7.24 (1H, m), 7.35 (1H, m), 7.50(1H, m)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ113.9, 115.5, 118.3, 126.2, 126.3, 128.5, 133.4, 141.4, 145.0, 145.4
Identification of conversion products of 3-hydroxybiphenyl When the crude extract (83.5 mg) subjected to the conversion experiment of 3-hydroxybiphenyl by E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 2/1), the Rf value was 0.32. It was found that a product with an Rf value of 0.53 was produced. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 3/1) to obtain Compound 14 (11.7 mg) having an Rf value of 0.32 and Compound 15 (2.3 mg) having an Rf value of 0.47. The molecular formula of Compound 14 was determined to be C 12 H 10 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 185.06060 (MH) − , calcd .: 185.06025]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 14 as 2-phenylbenzene-1,4-diol.
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 6.83 (1H, d J = 8.2 Hz), 6.94 (1H, dd J = 2.2 Hz, 8.2 Hz), 7.04 (1H, d J = 2.2 Hz), 7.24 ( 1H, m), 7.35 (1H, m), 7.50 (1H, m), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ113.9, 115.5, 118.3, 126.2, 126.3, 128.5, 133.4, 141.4, 145.0, 145.4
化合物15の分子式はHRAPCI-MS [m/z 337.12339 (M-H)−、calcd.: 337.12285]よりC24H18O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物15は5-ヒドロキシ-2-(3-フェニルフェノキシ)ビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 6.71 (1H, ddd, J = 1.0, 2.1, 8.2 Hz), 6.82 (1H, dd, J = 2.9, 8.7 Hz), 6.90 (1H, d, J = 2.9), 6.95 (1H, dd, J = 2.1, 2.1 Hz), 6.97(1H, d, J = 8.7 Hz), 7.13 (1H, ddd, 1.0, 2.1, 8.7 Hz), 7.22 (1H, m), 7.23(1H, dd, 8.2, 8.7 Hz), 7.28 (2H, m), 7.30 (1H, m), 7.38 (2H, m), 7.45 (2H, m), 7.46 (2H, m)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 114.7, 115.0, 115.4, 117.1, 120.2, 122.9, 126.8, 127.1, 127.4, 127.9, 128.6, 128.9, 129.6, 135.8, 138.1, 140.9, 142.8, 145.2, 154.5, 159.8
The molecular formula of Compound 15 was determined as C 24 H 18 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 337.12339 (MH) − , calcd .: 337.12285]. Furthermore, Compound 15 was identified as 5-hydroxy-2- (3-phenylphenoxy) biphenyl by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 6.71 (1H, ddd, J = 1.0, 2.1, 8.2 Hz), 6.82 (1H, dd, J = 2.9, 8.7 Hz), 6.90 (1H, d, J = 2.9), 6.95 (1H, dd, J = 2.1, 2.1 Hz), 6.97 (1H, d, J = 8.7 Hz), 7.13 (1H, ddd, 1.0, 2.1, 8.7 Hz), 7.22 (1H, m), 7.23 (1H, dd, 8.2, 8.7 Hz), 7.28 (2H, m), 7.30 (1H, m), 7.38 (2H, m), 7.45 (2H, m), 7.46 (2H, m), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 114.7, 115.0, 115.4, 117.1, 120.2, 122.9, 126.8, 127.1, 127.4, 127.9, 128.6, 128.9, 129.6, 135.8, 138.1, 140.9, 142.8, 145.2, 154.5, 159.8
4−エチルビフェニルの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により4−エチルビフェニルの変換実験を行った粗抽出物(169.2 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)に付したところRf値0.40の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製し、化合物16(38.6 mg)を得た。化合物16の分子式はHREI-MS [m/z 198.10419 (M+)、calcd.: 198.10446]よりC14H14Oと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物16は4-(2-ヒドロキシエチル)ビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 2.91 (2H, t J = 6.6 Hz), 3.90 (2H, t J = 6.6 Hz), 7.30 (2H, d J = 8.2 Hz m), 7.33 (1H, m), 7.43 (2H, m), 7.54 (1H, d J = 8.2 Hz), 7.58 (2H, m)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ38.8, 63.6, 127.0, 127.1, 127.3, 128.7, 129.4, 137.5, 139.4, 140.9
Identification of conversion products of 4-ethylbiphenyl When the crude extract (169.2 mg) subjected to the 4-ethylbiphenyl conversion experiment using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 2/1), a product with an Rf value of 0.40 was obtained. Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 2/1) to obtain Compound 16 (38.6 mg). The molecular formula of Compound 16 was determined as C 14 H 14 O from HREI-MS [m / z 198.10419 (M + ), calcd .: 198.10446]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 16 as 4- (2-hydroxyethyl) biphenyl.
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 2.91 (2H, t J = 6.6 Hz), 3.90 (2H, t J = 6.6 Hz), 7.30 (2H, d J = 8.2 Hz m), 7.33 (1H, m), 7.43 (2H, m), 7.54 (1H, d J = 8.2 Hz), 7.58 (2H, m), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ38.8, 63.6, 127.0, 127.1, 127.3 , 128.7, 129.4, 137.5, 139.4, 140.9
3−メチルビフェニルの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により3−メチルビフェニルの変換実験を行った粗抽出物(70.3 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=5/2)に付したところRf値0.35の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=10/1)により精製し、化合物17(7.8 mg)を得た。化合物17の分子式はHREI-MS [m/z 184.08827 (M+)、calcd.: 184.08881]よりC13H12Oと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物17は3-ヒドロキシメチルビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 4.77 (2H, s), 7.35 (1H, m), 7.35 (1H, ddd, J = 1.2, 1.8, 7.6 Hz), 7.44 (1H, m), 7.44 (2H, m), 7.53 (1H, ddd, J = 1.2, 1.8, 7.7 Hz), 7.60 (1H, m), 7.60 (2H, ddd, J = 1.2, 1.3, 7.1 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 65.4, 125.8, 125.9, 126.5, 127.2, 127.4, 128.8, 129.0, 140.9, 141.3, 141.6
Identification of conversion products of 3-methylbiphenyl When the crude extract (70.3 mg) subjected to the conversion experiment of 3-methylbiphenyl using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 5/2), a product with an Rf value of 0.35 was obtained. Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 10/1) to obtain Compound 17 (7.8 mg). The molecular formula of Compound 17 was determined as C 13 H 12 O from HREI-MS [m / z 184.08827 (M + ), calcd .: 184.08881]. Furthermore, Compound 17 was identified as 3-hydroxymethylbiphenyl by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 4.77 (2H, s), 7.35 (1H, m), 7.35 (1H, ddd, J = 1.2, 1.8, 7.6 Hz), 7.44 (1H, m), 7.44 (2H, m), 7.53 (1H, ddd, J = 1.2, 1.8, 7.7 Hz), 7.60 (1H, m), 7.60 (2H, ddd, J = 1.2, 1.3, 7.1 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 65.4, 125.8, 125.9, 126.5, 127.2, 127.4, 128.8, 129.0, 140.9, 141.3, 141.6
4−イソプロピルビフェニルの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により4−イソプロピルビフェニルの変換実験を行った粗抽出物(57.3 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=5/2)に付したところRf値0.38の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=5/1)により精製し、化合物18(5.8 mg)を得た。化合物18の分子式はHREI-MS [m/z 212.12093 (M+)、calcd.: 212.12011]よりC15H16Oと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物18は4-(1-ヒドロキシ-2-プロピル)ビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 1.32 (3H, d, J = 7.1 Hz), 3.02 (1H, m), 3.75 (2H, d, J = 6.7 Hz), 7.32 (2H, d, J = 8.1 Hz), 7.34 (1H, m), 7.44 (2H, m), 7.57 (2H, d, J = 8.1 Hz), 7.58 (2H, m)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 17.6, 42.1, 68.7, 127.0, 127.2, 127.4, 127.9, 128.8, 139.7, 140.9, 142.7
Identification of conversion products of 4-isopropylbiphenyl When the crude extract (57.3 mg) subjected to 4-isopropylbiphenyl conversion experiment using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 5/2), a product with an Rf value of 0.38 was obtained. Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 5/1) to obtain Compound 18 (5.8 mg). The molecular formula of Compound 18 was determined as C 15 H 16 O from HREI-MS [m / z 212.12093 (M + ), calcd .: 212.12011]. Further NMR analysis (1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COSY, gHSQC, gHMBC) Compound 18 was identified as 4- (1-hydroxy-2-propyl) biphenyl by.
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 1.32 (3H, d, J = 7.1 Hz), 3.02 (1H, m), 3.75 (2H, d, J = 6.7 Hz), 7.32 (2H, d, J = 8.1 Hz), 7.34 (1H, m), 7.44 (2H, m), 7.57 (2H, d, J = 8.1 Hz), 7.58 (2H, m), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 17.6, 42.1, 68.7, 127.0, 127.2, 127.4, 127.9, 128.8, 139.7, 140.9, 142.7
2-(p-トリル)-ピリジンの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2-(p-トリル)-ピリジンの変換実験を行った粗抽出物(106.2 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=1/1)に付したところRf値0.26の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製し、化合物19(40.3 mg)を得た。化合物19の分子式はHRESI-MS [m/z 186.09195 (M+H)+、calcd.: 186.09189]よりC12H11NOと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物19は(4-(ピリジン-2-イル)フェニル)メタノールと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 4.71 (2H, s), 7.24 (1H, ddd, J = 1.2, 4.9, 7.3 Hz), 7.42 (1H, dd, J = 2.0, 8.3 Hz), 7.69 (1H, dd, J = 1.2, 7.9 Hz), 7.75 (1H, ddd, J = 1.8, 7.3, 7.9 Hz), 7.90 (1H, dd, J = 2.0, 8.3 Hz), 8.62 (1H, dd, J = 1.8, 4.9)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 64.7, 120.8, 122.1, 127.1, 127.2, 137.0, 138.4, 141.9, 149.4, 157.2
Identification of conversion products of 2- (p-tolyl) -pyridine The crude extract (106.2 mg), which was converted from 2- (p-tolyl) -pyridine using E. coli (pUCRED-Balk / BL21), was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 1/1). It was found that a product having an Rf value of 0.26 was produced. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 2/1) to give Compound 19 (40.3 mg). The molecular formula of Compound 19 was determined to be C 12 H 11 NO from HRESI-MS [m / z 186.09195 (M + H) + , calcd .: 186.09189]. Furthermore, Compound 19 was identified as (4- (pyridin-2-yl) phenyl) methanol by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 4.71 (2H, s), 7.24 (1H, ddd, J = 1.2, 4.9, 7.3 Hz), 7.42 (1H, dd, J = 2.0, 8.3 Hz), 7.69 (1H, dd, J = 1.2, 7.9 Hz), 7.75 (1H, ddd, J = 1.8, 7.3, 7.9 Hz), 7.90 (1H, dd, J = 2.0, 8.3 Hz), 8.62 (1H, dd, J = 1.8, 4.9), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 64.7, 120.8, 122.1, 127.1, 127.2, 137.0, 138.4, 141.9, 149.4, 157.2
1,6−ジメチルナフタレンの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により1,6-ジメチルナフタレンの変換実験を行った粗抽出物(80.0 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)に付したところRf値0.32の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)により精製し、化合物20(3.6 mg)を得た。化合物20の分子式はHREI-MS [m/z 172.08915 (M+)、calcd.: 172.08881]よりC12H12Oと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物20は(1-メチルナフタレン-6-イル)メタノールと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 2.70 (3H, s), 4.88 (2H, s), 7.31 (1H, d, J = 7.0 Hz), 7.34 (1H, dd, J = 1.8, 8.7 Hz), 7.38 (1H, dd, J = 7.0, 8.3 Hz), 7.70 (1H, d, J = 8.3 Hz), 7.82 (1H, brs), 8.00 (1H, d, J = 8.7 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 19.4, 65.5, 124.6, 125.5, 125.9, 126.1, 126.3, 126.6, 132.1, 133.5, 134.2, 137.9
Identification of conversion products of 1,6-dimethylnaphthalene When the crude extract (80.0 mg) subjected to 1,6-dimethylnaphthalene conversion experiment using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 3/1), the Rf value was 0.32. It was found that the product of This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 3/1) to obtain Compound 20 (3.6 mg). The molecular formula of Compound 20 was determined as C 12 H 12 O from HREI-MS [m / z 172.08915 (M + ), calcd .: 172.08881]. Furthermore, Compound 20 was identified as (1-methylnaphthalen-6-yl) methanol by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 2.70 (3H, s), 4.88 (2H, s), 7.31 (1H, d, J = 7.0 Hz), 7.34 (1H, dd, J = 1.8, 8.7 Hz ), 7.38 (1H, dd, J = 7.0, 8.3 Hz), 7.70 (1H, d, J = 8.3 Hz), 7.82 (1H, brs), 8.00 (1H, d, J = 8.7 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 19.4, 65.5, 124.6, 125.5, 125.9, 126.1, 126.3, 126.6, 132.1, 133.5, 134.2, 137.9
3−フェノキシトルエンの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により3−フェノキシトルエンの変換実験を行った粗抽出物(63.0 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=5/2)に付したところRf値0.23の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=4/1)により精製し、化合物21(27.0 mg)を得た。化合物21の分子式はHREI-MS [m/z 200.08409 (M+)、calcd.: 200.08373]よりC13H12O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物21は1-フェノキシ-3-ヒドロキシメチルベンゼンと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 4.66 (2H, s), 6.94 (1H, dd, J = 2.4, 8.06 Hz), 7.02(2H, dd, J = 2.1, 8.4 Hz), 7.02 (1H, m) 7.10 (1H, m), 7.11 (1H, m), 7.32 (1H, m), 7.33(2H, m)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 64.9, 117.1, 117.9, 119.0, 121.5, 123.4, 129.8, 129.9, 142.8, 156.9, 157.6
Identification of conversion products of 3-phenoxytoluene When the crude extract (63.0 mg) subjected to the conversion experiment of 3-phenoxytoluene by E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 5/2), a product having an Rf value of 0.23 Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 4/1) to obtain Compound 21 (27.0 mg). The molecular formula of Compound 21 was determined as C 13 H 12 O 2 from HREI-MS [m / z 200.08409 (M + ), calcd .: 200.08373]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 21 as 1-phenoxy-3-hydroxymethylbenzene.
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 4.66 (2H, s), 6.94 (1H, dd, J = 2.4, 8.06 Hz), 7.02 (2H, dd, J = 2.1, 8.4 Hz), 7.02 (1H , m) 7.10 (1H, m), 7.11 (1H, m), 7.32 (1H, m), 7.33 (2H, m), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 64.9, 117.1, 117.9, 119.0 , 121.5, 123.4, 129.8, 129.9, 142.8, 156.9, 157.6
ジ−p−トリルエーテルの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)によりジ-p-トリルエーテルの変換実験を行った粗抽出物(51.3 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=1/1)に付したところRf値0.22及びRf値0.43の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=4/1→1/1)により精製し、Rf値0.22の化合物22(10.4 mg)及びRf値0.43の化合物23(5.0 mg)を得た。化合物22の分子式はHRAPCI-MS [m/z 243.06462 (M-H)−、calcd.: 243.06573]よりC14H12O4と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物22は4-(4-(ヒドロキシメチル)フェノキシ安息香酸と同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ 4.61 (2H, s), 6.98 (2H, d, J = 9.0 Hz), 7.05 (2H, d, J = 8.5 Hz), 7.41 (2H, d, J = 8.5 Hz), 7.99 (2H, d, J = 9.0 Hz)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ 63.4, 116.9, 119.9, 125.1, 128.8, 131.8, 138.1, 155.1, 162.3, 168.3
Identification of conversion products of di-p-tolyl ether When the crude extract (51.3 mg) subjected to di-p-tolyl ether conversion experiments using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 1/1), the Rf value was 0.22. It was also found that a product having an Rf value of 0.43 was produced. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 4/1 → 1/1) to obtain compound 22 (10.4 mg) having an Rf value of 0.22 and compound 23 (5.0 mg) having an Rf value of 0.43. It was. The molecular formula of Compound 22 was determined as C 14 H 12 O 4 from HRAPCI-MS [m / z 243.06462 (MH) − , calcd .: 243.06573]. Furthermore, Compound 22 was identified as 4- (4- (hydroxymethyl) phenoxybenzoic acid by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ 4.61 (2H, s), 6.98 (2H, d, J = 9.0 Hz), 7.05 (2H, d, J = 8.5 Hz), 7.41 (2H, d, J = 8.5 Hz), 7.99 (2H, d, J = 9.0 Hz), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 63.4, 116.9, 119.9, 125.1, 128.8, 131.8, 138.1, 155.1, 162.3, 168.3
化合物23の分子式はHRAPCI-MS [m/z 227.07026 (M-H)−、calcd.: 227.07082]よりC14H12O3と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物23は4-(p-トリルオキシ)安息香酸と同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 2.37 (3H, s), 6.98 (2H, d, J = 8.3 Hz), 6.98 (2H, d, J = 8.3 Hz), 7.20 (2H, d, J = 8.7 Hz), 8.05 (2H, d, J = 8.9 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 20.8, 116.8, 120.3, 123.1, 130.5, 132.3, 134.4, 152.9, 163.0, 171.0
The molecular formula of Compound 23 was determined as C 14 H 12 O 3 from HRAPCI-MS [m / z 227.07026 (MH) − , calcd .: 227.07082]. Furthermore, Compound 23 was identified as 4- (p-tolyloxy) benzoic acid by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 2.37 (3H, s), 6.98 (2H, d, J = 8.3 Hz), 6.98 (2H, d, J = 8.3 Hz), 7.20 (2H, d, J = 8.7 Hz), 8.05 (2H, d, J = 8.9 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 20.8, 116.8, 120.3, 123.1, 130.5, 132.3, 134.4, 152.9, 163.0, 171.0
イブプロフェンメチルエステルの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)によりイブプロフェンメチルエステルの変換実験を行った粗抽出物(163.6 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)に付したところRf値021の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)により精製し、化合物24(16.1 mg)を得た。化合物24の分子式はHREI-MS [m/z 236.14198 (M+)、calcd.: 236.14124]よりC14H20O3と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物24はメチル2-(4-(3-ヒドロキシ-2-メチルプロピル)フェニル)プロピオネートと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 0.92 (3H, d, J = 6.7Hz), 1.49 (3H, d, J = 7.1 Hz), 1.93 (1H, m), 2.40, 2.59 (2H, m), 3.50 (2H, m), 3.66 (3H, s), 3.70 (1H, q, J = 7.1Hz), 7.12 (2H, d, J = 8.1 Hz), 7.21(2H, d, J = 8.1 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 16.5, 18.6, 37.7, 39.2, 45.0, 52.0, 67.6, 127.3, 129.4, 138.0, 139.5, 175.2
Identification of conversion products of ibuprofen methyl ester When the crude extract (163.6 mg) subjected to the conversion experiment of ibuprofen methyl ester by E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 3/1), the product with Rf value 021 was obtained. It was found that it was generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 3/1) to obtain Compound 24 (16.1 mg). The molecular formula of Compound 24 was determined as C 14 H 20 O 3 from HREI-MS [m / z 236.14198 (M + ), calcd .: 236.14124]. Furthermore, Compound 24 was identified as methyl 2- (4- (3-hydroxy-2-methylpropyl) phenyl) propionate by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 0.92 (3H, d, J = 6.7Hz), 1.49 (3H, d, J = 7.1 Hz), 1.93 (1H, m), 2.40, 2.59 (2H, m ), 3.50 (2H, m), 3.66 (3H, s), 3.70 (1H, q, J = 7.1 Hz), 7.12 (2H, d, J = 8.1 Hz), 7.21 (2H, d, J = 8.1 Hz) ), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 16.5, 18.6, 37.7, 39.2, 45.0, 52.0, 67.6, 127.3, 129.4, 138.0, 139.5, 175.2
4-ブロモフェノールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により4-ブロモフェノールの変換実験を行った粗抽出物(177.1 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)に付したところRf値0.28及びRf値0.51の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=4/1)により精製し、Rf値0.26の化合物25(2.4 mg)、及びRf値0.51の化合物26(8.2 mg)を得た。化合物25の分子式はHRAPCI-MS [m/z 185.05941 (M-H)−、calcd.: 185.06025]よりC12H10O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物25は4,4’-ジヒドロキシビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 6.87 (4H, d, J = 8.8 Hz), 7.38 (4H, d, J = 8.8 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 115.7, 127.9, 133.1, 155.8
Identification of 4-bromophenol conversion products The crude extract (177.1 mg) subjected to the 4-bromophenol conversion experiment using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 2/1). It was found that a product with a value of 0.51 was produced. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 4/1) to obtain Compound 25 (2.4 mg) having an Rf value of 0.26 and Compound 26 (8.2 mg) having an Rf value of 0.51. The molecular formula of Compound 25 was determined as C 12 H 10 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 185.05941 (MH) − , calcd .: 185.06025]. Furthermore, Compound 25 was identified as 4,4′-dihydroxybiphenyl by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 6.87 (4H, d, J = 8.8 Hz), 7.38 (4H, d, J = 8.8 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 115.7, 127.9, 133.1, 155.8
化合物26の分子式はHRAPCI-MS [m/z 340.88285 (M-H)−、calcd.: 340.88128]よりC12H8Br2O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物26は2-(4-ブロモフェノキシ)-4-ブロモフェノールと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 6.93 (1H, d, J = 8.9 Hz), 6.93 (1H, d, J = 8.7 Hz), 6.95 (1H, d, J = 2.3 Hz), 7.16 (1H, dd, J = 2.3, 8.7 Hz), 7.49 (1H, d, J = 8.9 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 111.8, 117.0, 117.7, 120.2, 121.1, 127.7, 133.1, 144.1, 146.4, 155.0
The molecular formula of Compound 26 was determined as C 12 H 8 Br 2 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 340.88285 (MH) − , calcd .: 340.88128]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 26 as 2- (4-bromophenoxy) -4-bromophenol.
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 6.93 (1H, d, J = 8.9 Hz), 6.93 (1H, d, J = 8.7 Hz), 6.95 (1H, d, J = 2.3 Hz), 7.16 ( 1H, dd, J = 2.3, 8.7 Hz), 7.49 (1H, d, J = 8.9 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 111.8, 117.0, 117.7, 120.2, 121.1, 127.7, 133.1, 144.1, 146.4, 155.0
o-クレゾールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)によりo-クレゾールの変換実験を行った粗抽出物(40.8 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=5/2)に付したところRf値0.27及びRf値0.41の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=10/1→5/2)により精製し、Rf値0.27の化合物27(7.0 mg)及びRf値0.41の化合物28(5.9 mg)を得た。化合物27の分子式はHREI-MS [m/z 213.09109 (M-H)−、calcd.: 213.09155]よりC14H14O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物27は3,3’-ジメチル-4,4’-ジヒドロキシビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 2.30 (6H, s), 6.81 (2H, d, J = 8.3 Hz, 7.25 (2H, dd, J = 2.7, 8.3 Hz), 7.30 (2H, d, J = 2.7 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 15.9, 115.1, 123.9, 125.3, 129.4, 133.7, 152.9
Identification of o-cresol conversion products The crude extract (40.8 mg) subjected to the conversion experiment of o-cresol using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 5/2). It was found that 0.41 product was produced. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 10/1 → 5/2) to obtain compound 27 (7.0 mg) having an Rf value of 0.27 and compound 28 (5.9 mg) having an Rf value of 0.41. It was. The molecular formula of Compound 27 was determined as C 14 H 14 O 2 from HREI-MS [m / z 213.09109 (MH) − , calcd .: 213.09155]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 27 as 3,3′-dimethyl-4,4′-dihydroxybiphenyl.
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 2.30 (6H, s), 6.81 (2H, d, J = 8.3 Hz, 7.25 (2H, dd, J = 2.7, 8.3 Hz), 7.30 (2H, d, J = 2.7 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 15.9, 115.1, 123.9, 125.3, 129.4, 133.7, 152.9
化合物28の分子式はHREI-MS [m/z 213.09087 (M-H)−、calcd.: 213.09155]よりC14H14O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物28は3,3’-ジメチル-4,2’-ジヒドロキシビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 2.30 (3H, s), 2.30 (3H, s), 5.05 (1H, brs), 5.30 (1H, brs), 6.87 (1H, dd, J = 7.4, 7.6 Hz), 6.89 (1H, d, J = 8.0 Hz), 7.04 (1H, dd, J = 1.3, 7.6 Hz), 7.11 (1H, dd, J = 0.9, 7.4 Hz), 7.17 (1H, dd, J = 2.2, 8.0 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 15.8, 16.2, 115.7, 120.0, 124.4, 124.9, 127.4, 127.7, 127.9, 129.4, 130.1, 131.8, 150.7, 153.7
The molecular formula of Compound 28 was determined as C 14 H 14 O 2 from HREI-MS [m / z 213.09087 (MH) − , calcd .: 213.09155]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified compound 28 as 3,3′-dimethyl-4,2′-dihydroxybiphenyl.
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 2.30 (3H, s), 2.30 (3H, s), 5.05 (1H, brs), 5.30 (1H, brs), 6.87 (1H, dd, J = 7.4, 7.6 Hz), 6.89 (1H, d, J = 8.0 Hz), 7.04 (1H, dd, J = 1.3, 7.6 Hz), 7.11 (1H, dd, J = 0.9, 7.4 Hz), 7.17 (1H, dd, J = 2.2, 8.0 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 15.8, 16.2, 115.7, 120.0, 124.4, 124.9, 127.4, 127.7, 127.9, 129.4, 130.1, 131.8, 150.7, 153.7
2-エチルフェノールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2-エチルフェノールの変換実験を行った粗抽出物(128.3 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)に付したところRf値0.46及びRf値0.57の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製し、Rf値0.46の化合物29(13.0 mg)及びRf値0.57の化合物30(8.1 mg)を得た。化合物29の分子式はHRAPCI-MS [m/z 241.12300 (M-H)−、calcd.: 241.12285]よりC16H18O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物29は3,3’-ジエチル-4,4’-ジヒドロキシビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 1.28 (6H, t, J = 7.6 Hz), 2.69 (4H, q, J = 7.6 Hz), 4.8 (2H, brs), 6.81 (2H, d, J = 8.2), 7.25 (2H, dd, J = 2.2, 8.2 Hz), 7.32 (2H, d, J = 2.2 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 14.1, 23.1, 115.4, 125.3, 130.0, 134.0, 152.4
Identification of conversion products of 2-ethylphenol When the crude extract (128.3 mg) subjected to the conversion experiment of 2-ethylphenol by E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 2/1), Rf value 0.46 and Rf It was found that a product with a value of 0.57 was produced. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 2/1) to obtain Compound 29 (13.0 mg) having an Rf value of 0.46 and Compound 30 (8.1 mg) having an Rf value of 0.57. The molecular formula of Compound 29 was determined as C 16 H 18 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 241.12300 (MH) − , calcd .: 241.12285]. Further, Compound 29 was identified as 3,3′-diethyl-4,4′-dihydroxybiphenyl by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 1.28 (6H, t, J = 7.6 Hz), 2.69 (4H, q, J = 7.6 Hz), 4.8 (2H, brs), 6.81 (2H, d, J = 8.2), 7.25 (2H, dd, J = 2.2, 8.2 Hz), 7.32 (2H, d, J = 2.2 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 14.1, 23.1, 115.4, 125.3, 130.0, 134.0, 152.4
化合物30の分子式はHRAPCI-MS [m/z 241.12342 (M-H)−、calcd.: 241.12285]よりC16H18O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物30は3,3’-ジエチル-2,4’-ジヒドロキシビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 1.264 (3H, t, J = 7.6 Hz), 1.266 (3H, t, J = 7.6 Hz), 2.69 (2H, q, J = 7.6 Hz), 2.71 (2H, q, J = 7.6 Hz), 6.87 (1H, d, J = 8.2 Hz), 6.90 (1H, m), 7.05 (1H, dd, J = 1.7, 7.6 Hz), 7.13 (1H, m), 7.16 (1H, dd, J = 2.1, 8.2 Hz), 7.22 (1H, d, J = 2.1 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 13.9, 14.1, 23.0, 23.4, 115.9, 120.2, 126.8, 127.7, 127.8, 128.4, 129.6, 130.2, 130.4, 131.0, 150.2, 153.2
The molecular formula of Compound 30 was determined as C 16 H 18 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 241.12342 (MH) − , calcd .: 241.12285]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 30 as 3,3′-diethyl-2,4′-dihydroxybiphenyl.
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 1.264 (3H, t, J = 7.6 Hz), 1.266 (3H, t, J = 7.6 Hz), 2.69 (2H, q, J = 7.6 Hz), 2.71 ( 2H, q, J = 7.6 Hz), 6.87 (1H, d, J = 8.2 Hz), 6.90 (1H, m), 7.05 (1H, dd, J = 1.7, 7.6 Hz), 7.13 (1H, m), 7.16 (1H, dd, J = 2.1, 8.2 Hz), 7.22 (1H, d, J = 2.1 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 13.9, 14.1, 23.0, 23.4, 115.9, 120.2, 126.8, 127.7, 127.8, 128.4, 129.6, 130.2, 130.4, 131.0, 150.2, 153.2
2-メトキシフェノールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2-メトキシフェノールの変換実験を行った粗抽出物(97.3 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)に付したところRf値0.32、及びRf値0.35の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=9/5)により精製し、Rf値0.32の化合物31(2.3 mg)、及びRf値0.35の化合物32(2.7 mg)を得た。化合物31の分子式はHRAPCI-MS [m/z 245.08167 (M-H)−、calcd.: 245.08138]よりC14H14O4と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物31は3,3’-ジメトキシ-4,4’-ジヒドロキシビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 3.96 (6H, s), 6.97 (2H, d, J = 8.1 Hz), 7.02 (2H, d, J = 2.0 Hz), 7.04 (2H, dd, J = 2.0, 8.1 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 56.0, 109.6, 114.6, 119.8, 133.9, 144.8, 146.6
Identification of conversion products of 2-methoxyphenol When the crude extract (97.3 mg) subjected to the conversion experiment of 2-methoxyphenol by E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 2/1), the Rf value was 0.32. It was found that a product having an Rf value of 0.35 was produced. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 9/5) to obtain Compound 31 (2.3 mg) having an Rf value of 0.32 and Compound 32 (2.7 mg) having an Rf value of 0.35. The molecular formula of Compound 31 was determined as C 14 H 14 O 4 from HRAPCI-MS [m / z 245.08167 (MH) − , calcd .: 245.08138]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified compound 31 as 3,3′-dimethoxy-4,4′-dihydroxybiphenyl.
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 3.96 (6H, s), 6.97 (2H, d, J = 8.1 Hz), 7.02 (2H, d, J = 2.0 Hz), 7.04 (2H, dd, J = 2.0, 8.1 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 56.0, 109.6, 114.6, 119.8, 133.9, 144.8, 146.6
化合物32の分子式はHRAPCI-MS [m/z 245.08128 (M-H)−、calcd.: 245.08138]よりC14H14O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物32は3,4’-ジヒドロキシ-2,3’-ジメトキシビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ 3.87 (3H, s), 3.89 (3H, s), 6.77 (1H, dd, J =1.2, 8.4 Hz), 6.80 (1H, m) , 6.99 (1H, dd, J = 2.0, 8.2 Hz), 7.19 (1H, d, J = 2.0 Hz), 8.2 (1H, dd, J = 1.2, 8.3 Hz)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ 55.2, 55.4, 109.6, 113.2, 114.7, 119.2, 122.0, 122.3, 128.5, 130.5, 143.4, 145.4, 147.2, 148.1
The molecular formula of Compound 32 was determined as C 14 H 14 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 245.08128 (MH) − , calcd .: 245.08138]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 32 as 3,4′-dihydroxy-2,3′-dimethoxybiphenyl.
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ 3.87 (3H, s), 3.89 (3H, s), 6.77 (1H, dd, J = 1.2, 8.4 Hz), 6.80 (1H, m), 6.99 ( 1H, dd, J = 2.0, 8.2 Hz), 7.19 (1H, d, J = 2.0 Hz), 8.2 (1H, dd, J = 1.2, 8.3 Hz), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 55.2, 55.4, 109.6, 113.2, 114.7, 119.2, 122.0, 122.3, 128.5, 130.5, 143.4, 145.4, 147.2, 148.1
2,6-ジメチルフェノールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2,6-ジメチルフェノールの変換実験を行った粗抽出物(136.0 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)に付したところRf値0.45、及びRf値0.47の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)により精製し、Rf値0.45の化合物33(6.2 mg)、及びRf値0.47の化合物34(3.2 mg)を得た。化合物33の分子式はHRAPCI-MS [m/z 241.12263 (M-H)−、calcd.: 241.12285]よりC16H18O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物33は3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジヒドロキシビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 2.25 (12H, s), 7.08 (4H, d, J = 0.5 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 15.8, 124.6, 126.4, 133.2, 152.0
Identification of conversion products of 2,6-dimethylphenol When the crude extract (136.0 mg) subjected to the 2,6-dimethylphenol conversion experiment using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 3/1), the Rf value was 0.45. It was found that a product having an Rf value of 0.47 was produced. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 3/1) to obtain Compound 33 (6.2 mg) having an Rf value of 0.45 and Compound 34 (3.2 mg) having an Rf value of 0.47. The molecular formula of Compound 33 was determined as C 16 H 18 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 241.12263 (MH) − , calcd .: 241.12285]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 33 as 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-4,4′-dihydroxybiphenyl.
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 2.25 (12H, s), 7.08 (4H, d, J = 0.5 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 15.8, 124.6, 126.4, 133.2 , 152.0
化合物34の分子式はHRAPCI-MS [m/z 241.12305 (M-H)−、calcd.: 241.12285]よりC16H18O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物34は6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-2,6-ジメチルシクロヘキサ-2,4-ジエノンと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 1.55 (3H, s), 1.87 (3H, s), 2.20 (6H, s), 4.6 (1H, brs), 6.23 (1H, dd, J = 3.6, 9.4 Hz), 6.33 (1H, m), 6.68 (2H, s), 6.85 (1H, m)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 15.7, 16.1, 23.9, 53.5, 119.4, 123.1, 126.7, 127.0, 132.3, 138.0, 145.8, 151.4, 204.9
The molecular formula of Compound 34 was determined as C 16 H 18 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 241.12305 (MH) − , calcd .: 241.12285]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) revealed that compound 34 was 6- (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -2,6-dimethylcyclohexa-2. It was identified as 4-dienone.
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 1.55 (3H, s), 1.87 (3H, s), 2.20 (6H, s), 4.6 (1H, brs), 6.23 (1H, dd, J = 3.6, 9.4 Hz), 6.33 (1H, m), 6.68 (2H, s), 6.85 (1H, m), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 15.7, 16.1, 23.9, 53.5, 119.4, 123.1, 126.7 , 127.0, 132.3, 138.0, 145.8, 151.4, 204.9
4-フェニルフェノールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により4-フェニルビフェニルの変換実験を行った粗抽出物(137.1 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)に付したところRf値0.21の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)により精製し、化合物35(6.0 mg)を得た。化合物35の分子式はHRAPCI-MS [m/z 337.12275 (M-H)−、calcd.: 337.12285]よりC24H18O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物35は2,2’-ジヒドロキシ-5,5’-ジフェニルビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 5.95 (2H, brs), 7.11 (2H, d, J = 8.8 Hz), 7.32 (2H, m), 7.42 (4H, m), 7.566 (2H, d, J = 2.3 Hz), 7.568 (4H, d, J = 7.1 Hz), 7.569 (2H, m)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 117.5, 124.5, 127.1, 127.3, 128.9, 129.1, 130.4, 135.2, 140.5, 152.7
Identification of conversion products of 4-phenylphenol When the crude extract (137.1 mg) subjected to the 4-phenylbiphenyl conversion experiment using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 3/1), a product with an Rf value of 0.21 was obtained. Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 3/1) to obtain Compound 35 (6.0 mg). The molecular formula of Compound 35 was determined as C 24 H 18 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 337.12275 (MH) − , calcd .: 337.12285]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 35 as 2,2′-dihydroxy-5,5′-diphenylbiphenyl.
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 5.95 (2H, brs), 7.11 (2H, d, J = 8.8 Hz), 7.32 (2H, m), 7.42 (4H, m), 7.566 (2H, d , J = 2.3 Hz), 7.568 (4H, d, J = 7.1 Hz), 7.569 (2H, m), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 117.5, 124.5, 127.1, 127.3, 128.9, 129.1, 130.4, 135.2, 140.5, 152.7
4-フェニルフェノールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により4-フェニルビフェニルの変換実験を行った粗抽出物(116.6 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=10/1)に付したところRf値0.23の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=10/1)により精製し、化合物36(3.0 mg)を得た。化合物36の分子式はHRAPCI-MS [m/z 337.12250 (M-H)−、calcd.: 337.12285]よりC24H18O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物36は2-(4-フェニルフェノキシ)-4-フェニルフェノールと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 5.65 (1H, brs), 7.14 (2H, d, J = 8.4 Hz), 7.15 (1H, d, J = 8.4 Hz), 7.19 (1H, d, J = 2.2 Hz), 7.28 (1H, m), 7.32 (1H, dd, J = 2.2, 8.4 Hz), 7.34 (1H, m), 7.38 (2H, m), 7.44 (2H, m), 7.57 (2H, m), 7.58 (2H, d, J = 8.4 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 116.5, 117.6, 118.2, 123.5, 126.7, 126.92, 126.94, 127.2, 128.6, 128.7, 128.8, 134.3, 136.8, 140.26, 140.30, 143.6, 147.0, 156.2
Identification of conversion products of 4-phenylphenol When the crude extract (116.6 mg) subjected to 4-phenylbiphenyl conversion experiments using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 10/1), a product with an Rf value of 0.23 was obtained. Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 10/1) to obtain Compound 36 (3.0 mg). The molecular formula of Compound 36 was determined as C 24 H 18 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 337.12250 (MH) − , calcd .: 337.12285]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 36 as 2- (4-phenylphenoxy) -4-phenylphenol.
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 5.65 (1H, brs), 7.14 (2H, d, J = 8.4 Hz), 7.15 (1H, d, J = 8.4 Hz), 7.19 (1H, d, J = 2.2 Hz), 7.28 (1H, m), 7.32 (1H, dd, J = 2.2, 8.4 Hz), 7.34 (1H, m), 7.38 (2H, m), 7.44 (2H, m), 7.57 (2H , m), 7.58 (2H, d, J = 8.4 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 116.5, 117.6, 118.2, 123.5, 126.7, 126.92, 126.94, 127.2, 128.6, 128.7, 128.8, 134.3, 136.8, 140.26, 140.30, 143.6, 147.0, 156.2
2-クロロ-4-フェニルフェノールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2-クロロ-4-フェニルビフェニルの変換実験を行った粗抽出物(125.5 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=5/2)に付したところRf値0.67の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=5/2)により精製し、化合物37(1.9 mg)を得た。化合物37の分子式はHRAPCI-MS [m/z 405.04475 (M-H)−、calcd.: 405.04491]よりC24H16Cl2O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物37は2-(2-クロロ-4-フェニルフェノキシ)-6-クロロ-4-フェニルフェノールと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 6.97 (1H, d , J = 2.0 Hz), 7.11 (1H, d, J = 8.5 Hz), 7.32 (1H, m), 7.37 (1H, m), 7.38 (2H, m), 7.39 (1H, d, J = 2.0 Hz), 7.44 (2H, m), 7.45 (2H, m), 7.46 (1H, dd, J = 2.0, 8.5 Hz), 7.55 (2H, m), 7.71 (1H, d, J = 2.0 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 115.2, 120.2, 121.4, 123.5, 125.6, 126.67, 126.7, 126.9, 127.4, 127.5, 127.8, 128.9, 129.0, 134.2, 138.8, 139.0, 139.1, 142.6, 144.5, 150.9
Identification of conversion products of 2-chloro-4-phenylphenol The crude extract (125.5 mg) subjected to the conversion experiment of 2-chloro-4-phenylbiphenyl by E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 5/2) and Rf It was found that a product with a value of 0.67 was produced. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 5/2) to obtain Compound 37 (1.9 mg). The molecular formula of Compound 37 was determined to be C 24 H 16 Cl 2 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 405.04475 (MH) − , calcd .: 405.04491]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 37 as 2- (2-chloro-4-phenylphenoxy) -6-chloro-4-phenylphenol. .
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 6.97 (1H, d, J = 2.0 Hz), 7.11 (1H, d, J = 8.5 Hz), 7.32 (1H, m), 7.37 (1H, m), 7.38 (2H, m), 7.39 (1H, d, J = 2.0 Hz), 7.44 (2H, m), 7.45 (2H, m), 7.46 (1H, dd, J = 2.0, 8.5 Hz), 7.55 (2H , m), 7.71 (1H, d, J = 2.0 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 115.2, 120.2, 121.4, 123.5, 125.6, 126.67, 126.7, 126.9, 127.4, 127.5, 127.8, 128.9, 129.0, 134.2, 138.8, 139.0, 139.1, 142.6, 144.5, 150.9
2-ナフトールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2-ナフトールの変換実験を行った粗抽出物(96.1 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)に付したところRf値0.20、Rf値0.28及びRf値0.52の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)により精製し、Rf値0.20の化合物38(6.7 mg)、Rf値0.28の化合物39(0.9 mg)及びRf値0.52の化合物40(8.8 mg)を得た。化合物38の分子式はHRAPCI-MS [m/z 285.09119 (M-H)−、calcd.: 285.09155]よりC20H14O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物38は6-(2-ヒドロキシナフタレン-1-イル)ナフタレン-2-オールと同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ7.14 (1H, dd, J = 2.4, 8.8 Hz), 7.22 (1H, d, J = 2.4 Hz), 7.25 (1H, d, J = 8.9 H), 7.26 (1H, m), 7.27 (1H, m), 7.38 (1H, dd, J = 1.7, 8.4 Hz), 7.44 (1H, m), 7.74 (1H, d, J =1.7 Hz), 7.77 (1H, m), 7.78 (1H, m), 7.79 (1H, m), 7.80 (1H, m)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ 108.7, 117.9, 118.3, 122.1, 122.6, 124.6, 126.00, 126.04, 127.8, 128.7, 128.9, 129.1, 129.4, 129.67, 129.72, 130.9, 134.4, 134.5, 155.4, 155.5
Identification of 2-naphthol conversion products When the crude extract (96.1 mg) subjected to the conversion experiment of 2-naphthol using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 3/1), the Rf value was 0.20 and the Rf value was It was found that a product with 0.28 and Rf value 0.52 was produced. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 3/1) to give compound 38 (6.7 mg) having an Rf value of 0.20, compound 39 (0.9 mg) having an Rf value of 0.28, and a compound having an Rf value of 0.52. 40 (8.8 mg) was obtained. The molecular formula of Compound 38 was determined as C 20 H 14 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 285.09119 (MH) − , calcd .: 285.09155]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified compound 38 as 6- (2-hydroxynaphthalen-1-yl) naphthalen-2-ol.
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ7.14 (1H, dd, J = 2.4, 8.8 Hz), 7.22 (1H, d, J = 2.4 Hz), 7.25 (1H, d, J = 8.9 H ), 7.26 (1H, m), 7.27 (1H, m), 7.38 (1H, dd, J = 1.7, 8.4 Hz), 7.44 (1H, m), 7.74 (1H, d, J = 1.7 Hz), 7.77 (1H, m), 7.78 (1H, m), 7.79 (1H, m), 7.80 (1H, m), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 108.7, 117.9, 118.3, 122.1, 122.6, 124.6, 126.00, 126.04, 127.8, 128.7, 128.9, 129.1, 129.4, 129.67, 129.72, 130.9, 134.4, 134.5, 155.4, 155.5
化合物39の分子式はHRAPCI-MS [m/z 285.09185 (M-H)−、calcd.: 285.09155]よりC20H14O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物39は1,1’-ビ(2-ナフトール)と同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ 7.01 (2H, d, J = 8.5 Hz), 7.16 (2H, ddd, J = 1.3, 8.1, 8.5 Hz), 7.24 (2H, ddd, J = 1.2, 8.1, 8.5 Hz), 7.28 (2H, d, J = 8.9 Hz), 7.82 (2H, d, J = 8.1 Hz), 7.86 (2H, d, J = 8.9 Hz)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ 114.9, 118.1, 122.7, 124.7, 125.9, 127.9, 129.3, 129.4, 134.7, 150.3
The molecular formula of Compound 39 was determined as C 20 H 14 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 285.09185 (MH) − , calcd .: 285.09155]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 39 as 1,1′-bi (2-naphthol).
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ 7.01 (2H, d, J = 8.5 Hz), 7.16 (2H, ddd, J = 1.3, 8.1, 8.5 Hz), 7.24 (2H, ddd, J = 1.2 , 8.1, 8.5 Hz), 7.28 (2H, d, J = 8.9 Hz), 7.82 (2H, d, J = 8.1 Hz), 7.86 (2H, d, J = 8.9 Hz), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 114.9, 118.1, 122.7, 124.7, 125.9, 127.9, 129.3, 129.4, 134.7, 150.3
化合物40の分子式はHRAPCI-MS [m/z 285.09187 (M-H)−、calcd.: 285.09155]よりC20H14O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物40は1-(ナフタレン-2-イルオキシ)-2-ヒドロキシナフタレンと同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ 6.89 (1H, d, J = 2.6 Hz), 7.29 (1H, m), 7.30 (1H, m), 7.30 (1H, m), 7.33 (1H, m), 7.33 (1H, m), 7.36 (1H, dd, J = 2.6, 8.9 Hz), 7.50 (1H, d, J = 7.9 Hz), 7.73 (1H, d, J = 8.4 Hz), 7.73 (1H, dd, J = 1.3, 8.4 Hz), 7.78 (1H, d, J = 7.9 hz), 7.83 (1H, d, J = 8.9 Hz), 7.83 (1H, dd, J = 1.7, 8.9 Hz)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ 108.9, 117.8, 119.0, 120.6, 123.4, 123.8, 126.3, 126.3, 126.3, 126.7, 127.5, 127.9, 129.1, 129.5, 129.7, 129.9, 134.1, 134.7, 146.8, 156.8
The molecular formula of Compound 40 was determined as C 20 H 14 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 285.09187 (MH) − , calcd .: 285.09155]. Furthermore, Compound 40 was identified as 1- (naphthalen-2-yloxy) -2-hydroxynaphthalene by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ 6.89 (1H, d, J = 2.6 Hz), 7.29 (1H, m), 7.30 (1H, m), 7.30 (1H, m), 7.33 (1H, m), 7.33 (1H, m), 7.36 (1H, dd, J = 2.6, 8.9 Hz), 7.50 (1H, d, J = 7.9 Hz), 7.73 (1H, d, J = 8.4 Hz), 7.73 ( 1H, dd, J = 1.3, 8.4 Hz), 7.78 (1H, d, J = 7.9 hz), 7.83 (1H, d, J = 8.9 Hz), 7.83 (1H, dd, J = 1.7, 8.9 Hz), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 108.9, 117.8, 119.0, 120.6, 123.4, 123.8, 126.3, 126.3, 126.3, 126.7, 127.5, 127.9, 129.1, 129.5, 129.7, 129.9, 134.1, 134.7, 146.8 , 156.8
2-メチル-1-ナフトールの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2-メチル-1-ナフトールの変換実験を行った粗抽出物(12.2 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)に付したところRf値0.49の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製し、化合物41(6.0 mg)を得た。化合物41の分子式はHRAPCI-MS [m/z 313.12222 (M-H)−、calcd.: 313.12285]よりC22H18O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物41は1,1’-ビ(3-メチル-4-ヒドロキシナフタレン)と同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ 2.46 (6H, s), 7.16 (2H, m), 7.19 (2H, s), 7.20 (2H, m), 7.38 (2H, m), 8.29 (d, J = 8.5 Hz)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ 15.3, 117.6, 121.6, 124.4, 124.6, 125.8, 126.3, 130.6, 131.4, 133.1, 149.2
Identification of conversion products of 2-methyl-1-naphthol The crude extract (12.2 mg), which was subjected to the conversion experiment of 2-methyl-1-naphthol using E. coli (pUCRED-Balk / BL21), was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 2/1) to give an Rf value. It was found that 0.49 product was produced. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 2/1) to obtain Compound 41 (6.0 mg). The molecular formula of Compound 41 was determined as C 22 H 18 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 313.12222 (MH) − , calcd .: 313.12285]. Furthermore, Compound 41 was identified as 1,1′-bi (3-methyl-4-hydroxynaphthalene) by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ 2.46 (6H, s), 7.16 (2H, m), 7.19 (2H, s), 7.20 (2H, m), 7.38 (2H, m), 8.29 ( d, J = 8.5 Hz), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 15.3, 117.6, 121.6, 124.4, 124.6, 125.8, 126.3, 130.6, 131.4, 133.1, 149.2
1-フェニル-1-シクロヘキセンの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により1-フェニル-1-シクロヘキセン1.98 gを重層して変換実験を行った粗抽出物(2.3 g)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=50/1)に付したところRf値0.55の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=50/1)により精製し、化合物42(39.2 mg)を得た。化合物42の分子式はHRAPCI-MS [m/z 154.07868 (M-H)−、calcd.: 154.07825よりC12H10と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物42はビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 7.34 (2H, m), 7.44 (4H, m), 7.59 (4H, m)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 127.1, 127.2, 128.7, 141.2
Identification of conversion products of 1-phenyl-1-cyclohexene The crude extract (2.3 g) obtained by overlaying 1.98 g of 1-phenyl-1-cyclohexene with E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was converted to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 50/1). It was found that a product with an Rf value of 0.55 was generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 50/1) to obtain Compound 42 (39.2 mg). The molecular formula of Compound 42 was determined as C 12 H 10 from HRAPCI-MS [m / z 154.07868 (MH) − , calcd .: 154.07825. Furthermore, Compound 42 was identified as biphenyl by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 7.34 (2H, m), 7.44 (4H, m), 7.59 (4H, m), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 127.1, 127.2, 128.7 , 141.2
2-ブロモフェノール及び4-フェニルフェノールを共存させた場合の変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2-ブロモフェノール及び4-フェニルフェノールを共存させた変換実験を行った粗抽出物(150.0 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)に付したところRf値0.19、0.28及びRf値0.61の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)により精製し、Rf値0.19の化合物43(0.7 mg)、Rf値0.28の化合物44(1.7 mg)及びRf値0.61の化合物45(2.0 mg)を得た。化合物43の分子式はHRAPCI-MS [m/z 339.00177 (M-H)−、calcd.: 339.00207]よりC18H13 BrO2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物43は3-ブロモ-4-ヒドロキシ-2’-ヒドロキシ-5’-フェニルビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ7.02 (1H, d, J = 8.3 Hz), 7.15 (1H, d, J = 8.3 Hz), 7.32 (1H, m), 7.40 (1H, dd, J = 2.1, 8.3 Hz), 7.42 (2H, m), 7.43 (1H,m), 7.48 (1H, dd, J = 2.3, 8.3 Hz), 7.56 (2H, m), 7.67 (1H, d, J = 2.1 Hz), 13C NMR (125 MHz, CDCl3): δ110.9, 116.3, 116.6, 126.7, 126.8, 126.9, 127.9, 128.8, 129.0, 130.0, 130.8, 132.7, 134.3, 140.5, 152.0, 152.1
Identification of conversion products in the presence of 2-bromophenol and 4-phenylphenol The crude extract (150.0 mg) subjected to the conversion experiment in which 2-bromophenol and 4-phenylphenol coexisted with E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was added to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 3/1). As a result, it was found that products having Rf values of 0.19 and 0.28 and an Rf value of 0.61 were produced. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 3/1) to give compound 43 (0.7 mg) having an Rf value of 0.19, compound 44 (1.7 mg) having an Rf value of 0.28, and a compound having an Rf value of 0.61 45 (2.0 mg) was obtained. The molecular formula of Compound 43 was determined as C 18 H 13 BrO 2 from HRAPCI-MS [m / z 339.00177 (MH) − , calcd .: 339.00207]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 43 as 3-bromo-4-hydroxy-2′-hydroxy-5′-phenylbiphenyl.
1 H NMR (500 MHz, CDCl3): δ7.02 (1H, d, J = 8.3 Hz), 7.15 (1H, d, J = 8.3 Hz), 7.32 (1H, m), 7.40 (1H, dd, J = 2.1, 8.3 Hz), 7.42 (2H, m), 7.43 (1H, m), 7.48 (1H, dd, J = 2.3, 8.3 Hz), 7.56 (2H, m), 7.67 (1H, d, J = 2.1 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 110.9, 116.3, 116.6, 126.7, 126.8, 126.9, 127.9, 128.8, 129.0, 130.0, 130.8, 132.7, 134.3, 140.5, 152.0, 152.1
化合物44の分子式はHRAPCI-MS [m/z 339.00201 (M-H)−、calcd.: 339.00207]よりC18H13 BrO2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物44は3-ブロモ-2-ヒドロキシ-2’-ヒドロキシ-5’-フェニルビフェニル と同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ 6.87 (1H, dd, J = 7.7, 7.8 Hz), 7.02 (1H, d, J = 8.42), 7.27 (1H, dd, J = 1.7, 7.7 Hz), 7.27 (1H, m), 7.38 (2H, m), 7.46 (1H, d, J = 2.3 Hz), 7.51 (1H, dd, J = 1.7, 7.8 Hz), 7.51 (1H, dd, J = 2.3, 8.4 Hz), 7.58 (2H, m)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ 111.8, 116.1, 121.1, 125.8, 126.4, 126.5, 127.6, 128.6, 128.7, 130.2, 130.8, 132.1, 133.5, 140.9, 151.3, 153.7
The molecular formula of Compound 44 was determined as C 18 H 13 BrO 2 from HRAPCI-MS [m / z 339.00201 (MH) − , calcd .: 339.00207]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 44 as 3-bromo-2-hydroxy-2′-hydroxy-5′-phenylbiphenyl.
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ 6.87 (1H, dd, J = 7.7, 7.8 Hz), 7.02 (1H, d, J = 8.42), 7.27 (1H, dd, J = 1.7, 7.7 Hz) ), 7.27 (1H, m), 7.38 (2H, m), 7.46 (1H, d, J = 2.3 Hz), 7.51 (1H, dd, J = 1.7, 7.8 Hz), 7.51 (1H, dd, J = 2.3, 8.4 Hz), 7.58 (2H, m), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 111.8, 116.1, 121.1, 125.8, 126.4, 126.5, 127.6, 128.6, 128.7, 130.2, 130.8, 132.1, 133.5, 140.9, 151.3, 153.7
化合物45の分子式はHRAPCI-MS [m/z 339.00298 (M-H)−、calcd.: 339.00207]よりC18H13 BrO2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物45は4-(3-ブロモ-2-ヒドロキシフェノキシ)ビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ 6.74 (1H, dd, J = 8.1, 8.2 Hz), 6.89 (1H, dd, J = 1.5, 8.1 Hz), 7.04 (2H, d, J = 8.8 Hz), 7.29 (1H, dd, J = 1.5, 8.2 Hz), 7.30 (1H, m), 7.40 (2H, m), 7.56 (2H, m), 7.59 (2H, d, J = 8.8 Hz)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ 111.8, 116.1, 121.1, 125.8, 126.4, 126.5, 127.6, 128.6, 128.7, 130.2, 130.8, 132.1, 133.5, 140.9, 151.3, 153.7
The molecular formula of Compound 45 was determined as C 18 H 13 BrO 2 from HRAPCI-MS [m / z 339.00298 (MH) − , calcd .: 339.00207]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 45 as 4- (3-bromo-2-hydroxyphenoxy) biphenyl.
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ 6.74 (1H, dd, J = 8.1, 8.2 Hz), 6.89 (1H, dd, J = 1.5, 8.1 Hz), 7.04 (2H, d, J = 8.8 Hz), 7.29 (1H, dd, J = 1.5, 8.2 Hz), 7.30 (1H, m), 7.40 (2H, m), 7.56 (2H, m), 7.59 (2H, d, J = 8.8 Hz), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 111.8, 116.1, 121.1, 125.8, 126.4, 126.5, 127.6, 128.6, 128.7, 130.2, 130.8, 132.1, 133.5, 140.9, 151.3, 153.7
o-クレゾール及び4-フェニルフェノールを共存させた場合の変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)によりo-クレゾール及び4-フェニルフェノールを共存させた変換実験を行った粗抽出物(390.0 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)に付したところRf値0.32の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)により精製し、化合物46(2.0 mg)を得た。化合物46の分子式はHRAPCI-MS [m/z 275.10700 (M-H)−、calcd.: 275.10720]よりC19H16 O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物46は2-ヒドロキシ-3-メチル-2’-ヒドロキシ-5’-フェニルビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ 2.30 (3H,s), 6.88 (1H, dd, J = 7.3, 7.6 Hz), 7.03 (1H, d, 8.4 Hz), 7.13 (1H, d, J = 7.3 Hz), 7.13 (1H, d, J = 7.6 Hz), 7.26 (1H, m), 7.34 (2H, m), 7.47 (1H, d, J = 2.3 Hz), 7.49 (1H, dd, J = 2.3, 8.4 Hz), 7.57 (2H, m)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ 15.6, 116.1, 120.3, 126.3, 126.4, 126.5, 126.8, 126.8, 127.2, 128.6, 129.0, 130.0, 130.5, 133.8, 141.1, 152.2, 153.3
Identification of conversion product in the presence of o-cresol and 4-phenylphenol The crude extract (390.0 mg), which was subjected to a conversion experiment in the presence of o-cresol and 4-phenylphenol with E. coli (pUCRED-Balk / BL21), was applied to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 3/1). As a result, it was found that a product having an Rf value of 0.32 was generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 3/1) to obtain Compound 46 (2.0 mg). The molecular formula of Compound 46 was determined as C 19 H 16 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 275.10700 (MH) − , calcd .: 275.10720]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 46 as 2-hydroxy-3-methyl-2′-hydroxy-5′-phenylbiphenyl.
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ 2.30 (3H, s), 6.88 (1H, dd, J = 7.3, 7.6 Hz), 7.03 (1H, d, 8.4 Hz), 7.13 (1H, d, J = 7.3 Hz), 7.13 (1H, d, J = 7.6 Hz), 7.26 (1H, m), 7.34 (2H, m), 7.47 (1H, d, J = 2.3 Hz), 7.49 (1H, dd, J = 2.3, 8.4 Hz), 7.57 (2H, m), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 15.6, 116.1, 120.3, 126.3, 126.4, 126.5, 126.8, 126.8, 127.2, 128.6, 129.0, 130.0, 130.5, 133.8, 141.1, 152.2, 153.3
2,6-ジメチルフェノール及び4-フェニルフェノールを共存させた場合の変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2,6-ジメチルフェノール及び4-フェニルフェノールを共存させた変換実験を行った粗抽出物(393.2 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)に付したところRf値0.28の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)により精製し、化合物47(3.4 mg)を得た。化合物47の分子式はHRAPCI-MS [m/z 289.12281 (M-H)−、calcd.: 289.12285]よりC20H18 O2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物47は3,5-ジメチル-4-ヒドロキシ-2’-ヒドロキシ-5’-フェニルビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ 2.32 (6H, s), 7.04 (1H, d, J = 8.3 Hz), 7.12 (2H, s), 7.31 (1H, m), 7.40 (2H, m), 7.43 (1H, dd, J = 2.3, 8.3 Hz), 7.49 (1H, d, J = 2.3 Hz), 7.57 (2H, m)、13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ 16.0, 115.8, 124.1, 126.6, 126.7, 127.3, 128.3, 128.4, 128.7, 128.8, 129.2, 133.8, 140.8, 152.1, 152.2
Identification of conversion products in the presence of 2,6-dimethylphenol and 4-phenylphenol The crude extract (393.2 mg), which was subjected to a conversion experiment in the presence of 2,6-dimethylphenol and 4-phenylphenol using E. coli (pUCRED-Balk / BL21), was TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 3/1 ) Was found to produce a product with an Rf value of 0.28. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 3/1) to obtain Compound 47 (3.4 mg). The molecular formula of Compound 47 was determined as C 20 H 18 O 2 from HRAPCI-MS [m / z 289.12281 (MH) − , calcd .: 289.12285]. Further, NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC) identified Compound 47 as 3,5-dimethyl-4-hydroxy-2′-hydroxy-5′-phenylbiphenyl.
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ 2.32 (6H, s), 7.04 (1H, d, J = 8.3 Hz), 7.12 (2H, s), 7.31 (1H, m), 7.40 (2H, m), 7.43 (1H, dd, J = 2.3, 8.3 Hz), 7.49 (1H, d, J = 2.3 Hz), 7.57 (2H, m), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 16.0 , 115.8, 124.1, 126.6, 126.7, 127.3, 128.3, 128.4, 128.7, 128.8, 129.2, 133.8, 140.8, 152.1, 152.2
4-メトキシビフェニルの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により4-メトキシビフェニルの変換実験を行った粗抽出物(102.1 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=4/1)に付したところRf値0.33の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=4/1)により精製し、化合物48(7.6 mg)を得た。化合物48の分子式はHRAPCI-MS [m/z 169.06500 (M-H)−、calcd.: 169.06534]よりC12H10Oと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物48は4-ヒドロキシビフェニルと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 6.91 (2H, d, J = 8.7 Hz), 7.30 (1H, m), 7.41 (2H, m), 7.48 (2H, d, J = 8.7 Hz), 7.54 (2H, m)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 115.6, 126.7, 126.7, 128.4, 128.7, 134.0, 140.7, 155.1
Identification of conversion products of 4-methoxybiphenyl When the crude extract (102.1 mg) subjected to 4-methoxybiphenyl conversion experiments using E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 4/1), a product with an Rf value of 0.33 was obtained. Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 4/1) to obtain Compound 48 (7.6 mg). The molecular formula of Compound 48 was determined to be C 12 H 10 O from HRAPCI-MS [m / z 169.06500 (MH) − , calcd .: 169.06534]. Further, Compound 48 was identified as 4-hydroxybiphenyl by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 6.91 (2H, d, J = 8.7 Hz), 7.30 (1H, m), 7.41 (2H, m), 7.48 (2H, d, J = 8.7 Hz), 7.54 (2H, m), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 115.6, 126.7, 126.7, 128.4, 128.7, 134.0, 140.7, 155.1
1-フェニルナフタレンの変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により1-フェニルナフタレンの変換実験を行った粗抽出物(280.3 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=5/1)に付したところRf値0.30の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=5/1)により精製し、化合物49(0.5 mg)を得た。化合物49の分子式はHRAPCI-MS [m/z 219.08203 (M-H)−、calcd.: 219.08099]よりC16H12Oと決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物49は1-(4-ヒドロキシフェニル)ナフタレンと同定した。
1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 6.96 (2H, d, J = 8.8 Hz), 7.38 (2H, d, J = 8.8 Hz), 7.40 (1H, d, J = 8.0 Hz), 7.45 (1H, m), 7.48 (1H, m), 7.51 (1H, dd, J = 8.0, 9.0 Hz), 7.84 (1H, d, J = 9.0 Hz), 7.90 (1H, d, J = 7.0 Hz), 7.91 (1H, d, J = 7.0 Hz)、13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 115.1, 125.4, 125.7, 125.9, 126.0, 126.9, 127.4, 128.2, 130.1, 131.3, 133.2, 133.8, 139.8, 154.9
Identification of conversion products of 1-phenylnaphthalene When the crude extract (280.3 mg) subjected to the conversion experiment of 1-phenylnaphthalene with E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was subjected to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 5/1), the product with an Rf value of 0.30 Turned out to be generated. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 5/1) to obtain Compound 49 (0.5 mg). The molecular formula of Compound 49 was determined as C 16 H 12 O from HRAPCI-MS [m / z 219.08203 (MH) − , calcd .: 219.08099]. Furthermore, Compound 49 was identified as 1- (4-hydroxyphenyl) naphthalene by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 6.96 (2H, d, J = 8.8 Hz), 7.38 (2H, d, J = 8.8 Hz), 7.40 (1H, d, J = 8.0 Hz), 7.45 ( 1H, m), 7.48 (1H, m), 7.51 (1H, dd, J = 8.0, 9.0 Hz), 7.84 (1H, d, J = 9.0 Hz), 7.90 (1H, d, J = 7.0 Hz), 7.91 (1H, d, J = 7.0 Hz), 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 115.1, 125.4, 125.7, 125.9, 126.0, 126.9, 127.4, 128.2, 130.1, 131.3, 133.2, 133.8, 139.8, 154.9
2-ブロモフェノール及び2-ナフトールを共存させた場合の変換産物の同定
E.coli(pUCRED-Balk/BL21)により2-ブロモフェノール及び2-ナフトールを共存させた変換実験を行った粗抽出物(210.0 mg)をTLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)に付したところRf値0.22の産物が生成していることが判明した。本化合物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)により精製し、化合物50(2.5 mg)を得た。化合物50の分子式はHRAPCI-MS [m/z 312.98522 (M-H)−、calcd.: 312.98642]よりC16H11 BrO2と決定された。さらにNMR解析(1H、13C、1H-1H gDQF COSY、gHSQC、gHMBC)により化合物50は1-(3-ブロモ-4-ヒドロキシフェニル)-2-ヒドロキシナフタレンと同定した。
1H NMR (500 MHz, MeOH-d4):δ4.92(2H, brs),7.03 (1H, d, J = 8.2 Hz), 7.13 (1H, dd, J = 2.0, 8.2 Hz), 7.17 (1H, d, J = 8.9 Hz), 7.25 (1H, ddd, J = 1.5, 8.1, 8.1 Hz), 7.30 (1H, ddd, J = 1.5, 8.1, 8.5 Hz), 7.40 (1H, dd, J = 1.5, 8.5 Hz), 7.42 (1H, d, J = 2.0 Hz), 7.73 (1H, d, J = 8.9 Hz), 7.75 (1H, dd, J = 1.5, 7.9 Hz),13C NMR (125 MHz, MeOH-d4):δ110.7, 117.1, 119.0, 121.7, 123.8, 125.4, 127.2, 129.0, 130.0, 130.1, 130.3, 132.5, 135.5, 136.6, 152.8, 154.5
Identification of conversion products in the presence of 2-bromophenol and 2-naphthol The crude extract (210.0 mg) subjected to a conversion experiment in which 2-bromophenol and 2-naphthol coexisted with E. coli (pUCRED-Balk / BL21) was applied to TLC (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 3/1). As a result, it was found that a product having an Rf value of 0.22 was produced. This compound was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 3/1) to obtain Compound 50 (2.5 mg). The molecular formula of Compound 50 was determined as C 16 H 11 BrO 2 from HRAPCI-MS [m / z 312.98522 (MH) − , calcd .: 312.98642]. Furthermore, Compound 50 was identified as 1- (3-bromo-4-hydroxyphenyl) -2-hydroxynaphthalene by NMR analysis ( 1 H, 13 C, 1 H- 1 H gDQF COZY, gHSQC, gHMBC).
1 H NMR (500 MHz, MeOH-d4): δ4.92 (2H, brs), 7.03 (1H, d, J = 8.2 Hz), 7.13 (1H, dd, J = 2.0, 8.2 Hz), 7.17 (1H , d, J = 8.9 Hz), 7.25 (1H, ddd, J = 1.5, 8.1, 8.1 Hz), 7.30 (1H, ddd, J = 1.5, 8.1, 8.5 Hz), 7.40 (1H, dd, J = 1.5 , 8.5 Hz), 7.42 (1H, d, J = 2.0 Hz), 7.73 (1H, d, J = 8.9 Hz), 7.75 (1H, dd, J = 1.5, 7.9 Hz), 13 C NMR (125 MHz, MeOH-d4): δ 110.7, 117.1, 119.0, 121.7, 123.8, 125.4, 127.2, 129.0, 130.0, 130.1, 130.3, 132.5, 135.5, 136.6, 152.8, 154.5
<結論>
Balk(CYP153)は、上述した芳香環の水酸化、芳香族アルキル(特にメチル、エチル、イソプロピル、イソブチル)基末端の水酸化、脱アルキル化に加えて、さらに、2以上の芳香環の炭素−炭素結合又はエーテル結合を介した縮合、芳香化の機能を有し、様々な芳香族化合物の製造に有用であることが明らかになった。
しかも、基質として異なった種類の芳香族化合物を同時に用いると、ハイブリッドタイプの縮合産物を得ることができた。
また、CYP153としては新規な反応である芳香環への水酸化、芳香族メチルの水酸化、脱アルキル化、2以上の芳香環の炭素−炭素結合を介した縮合は、Balk(CYP153A13)だけでなく、様々なCYP153が触媒することが明らかになった。
さらに、Balk(CYP153)を用いると、塩化第二鉄を用いた場合に比べて、多様な変換産物を得ることができた。塩化第二鉄に比べるとCYPの持つヘム鉄の量は少ないにもかわらず変換率が高いのは、P450による酸化還元反応の効率が高いことことが示唆された。
<Conclusion>
Balk (CYP153) is used in addition to the above-mentioned hydroxylation of aromatic rings, hydroxylation of aromatic alkyl (especially methyl, ethyl, isopropyl, isobutyl) groups, dealkylation, and carbon atoms of two or more aromatic rings. It has been found that it has a function of condensation and aromatization via a carbon bond or an ether bond, and is useful for the production of various aromatic compounds.
Moreover, when different types of aromatic compounds are used simultaneously as substrates, hybrid type condensation products could be obtained.
In addition, CYP153 is a novel reaction such as hydroxylation to aromatic rings, hydroxylation of aromatic methyl, dealkylation, and condensation via carbon-carbon bonds of two or more aromatic rings only with Balk (CYP153A13). It was revealed that various CYP153 catalyzed.
Furthermore, when Balk (CYP153) was used, various conversion products could be obtained as compared with the case of using ferric chloride. Compared with ferric chloride, CYP has a small amount of heme iron, but the conversion rate is high, suggesting that the efficiency of P450 redox reaction is high.
本発明により、モノオキシゲナーゼCYP153に属するタンパク質又はこれを含む融合型タンパク質を利用して、(1)置換基を有する芳香族化合物の芳香環への水酸基の導入反応、アルキル基等の置換基への水酸基の導入反応、及び脱アルキル化反応、(2)フェノール性水酸基を有する芳香族化合物2分子以上における芳香環の炭素−炭素結合又はエーテル結合を介した縮合反応、並びに(3)芳香化反応を行うことが可能になる。さらに本発明においては、生きた細胞を用いて反応を行うので、酵素を精製する必要もなく簡便で、変換産物の大量製造が容易である。さらに、本発明の製造方法は、細菌由来の生体触媒を利用するため、常温、常圧下などの穏やかな条件で反応が可能であり、また、危険な合成触媒や廃液処理を要することがないため、環境にやさしい方法である。本発明の製造方法を用いると、様々な芳香族化合物の製造のみならず、創薬段階における新規化合物の創製、代謝物の調製、長い工程を要する製造プロセスの短縮などの産業利用が可能である。 According to the present invention, using a protein belonging to monooxygenase CYP153 or a fusion protein containing the same, (1) a reaction of introducing a hydroxyl group into an aromatic ring of an aromatic compound having a substituent, an alkyl group or the like Hydroxyl introduction reaction, dealkylation reaction, (2) condensation reaction via carbon-carbon bond or ether bond of aromatic ring in 2 or more molecules of aromatic compound having phenolic hydroxyl group, and (3) aromatization reaction It becomes possible to do. Furthermore, in the present invention, since the reaction is carried out using living cells, there is no need to purify the enzyme, and it is easy to mass-produce conversion products. Furthermore, since the production method of the present invention uses a biocatalyst derived from bacteria, it can react under mild conditions such as normal temperature and normal pressure, and does not require dangerous synthetic catalyst or waste liquid treatment. It ’s an environmentally friendly way. By using the production method of the present invention, not only the production of various aromatic compounds but also industrial applications such as the creation of new compounds at the drug discovery stage, the preparation of metabolites, and the shortening of production processes that require long steps are possible. .
Claims (14)
(a)配列番号1のアミノ酸配列からなるポリペプチド
(b)配列番号1のアミノ酸配列において、1個のアミノ酸配列が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつモノオキシゲナーゼP450として機能するポリペプチド The production method according to claim 1 , wherein CYP153 is the following (a) or (b).
(A) a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 (b) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, comprising an amino acid sequence in which one amino acid sequence has been deleted, substituted or added, and functions as a monooxygenase P450 Polypeptide
(o)配列番号12のアミノ酸配列からなるポリペプチド
(p)配列番号12のアミノ酸配列において、1個のアミノ酸配列が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつモノオキシゲナーゼP450として機能するポリペプチド The production method according to claim 1 , wherein CYP153 is the following (o) or (p).
(o) a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12
(p) a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one amino acid sequence is deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12, and which functions as monooxygenase P450
(c) 配列番号2記載のアミノ酸配列からなるペプチド
(d) 配列番号2記載のアミノ酸配列において、1個のアミノ酸が付加、欠失もしくは置換されたアミノ酸配列からなり、かつ還元酵素活性を有するペプチド The production method according to claim 10 or 11 , wherein the redox partner protein is the following peptide (c) or (d).
(c) a peptide comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2
(d) a peptide comprising an amino acid sequence in which one amino acid is added, deleted or substituted in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 and having reductase activity
(e) 配列番号3の塩基配列からなるDNA
(f) 配列番号3のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつモノオキシゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA
(g) 配列番号4の塩基配列からなるDNA
(h) 配列番号4のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA The recombinant vector contains the following DNA (g) or (h) encoding a reductase peptide via a linker on the 3 ′ end side of the following (e) or (f) DNA encoding CYP153. The production method according to claim 11 or 12 , which is a recombinant vector in which the linked fusion protein expression cassette is inserted into a pUC vector so as to utilize the translation signal of lac promoter and LacZ.
(e) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3
(f) DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 3 under stringent conditions and encodes a protein having monooxygenase activity
(g) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4
(h) a DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 4 under a stringent condition and encodes a protein having reductase activity
(w) 配列番号16の塩基配列からなるDNA
(x) 配列番号16のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつモノオキシゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA
(g) 配列番号4の塩基配列からなるDNA
(h) 配列番号4のDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA The recombinant vector contains the following (g) or (h) DNA encoding a reductase peptide via a linker on the 3 ′ end side of the following (w) or (x) DNA encoding CYP153. The production method according to claim 11 or 12 , which is a recombinant vector in which the linked fusion protein expression cassette is inserted into a pET vector so as to receive transcription of the T7 promoter.
(w) DNA consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 16
(x) DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 16 under a stringent condition and encodes a protein having monooxygenase activity
(g) DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4
(h) a DNA that hybridizes with the DNA of SEQ ID NO: 4 under a stringent condition and encodes a protein having reductase activity
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