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JP6679084B2 - Materials for the hydroxylation of hydrocarbon-based substrates and their use - Google Patents
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JP6679084B2 - Materials for the hydroxylation of hydrocarbon-based substrates and their use - Google Patents

Materials for the hydroxylation of hydrocarbon-based substrates and their use Download PDF

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Description

本明細書は、炭化水素系基質を水酸化するための材料及びその利用に関する。   The present specification relates to materials and their use for hydroxylating hydrocarbon-based substrates.

細菌由来の酵素であるシトクロムP450は、真核生物由来のシトクロムP450に比べて高い触媒活性を持つことが知られている。細菌由来のシトクロムP450として、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)由来のシトクロムP450camや、バチルス属菌細菌の一種であるBacillus megaterium由来のシトクロムP450BM3等の、シトクロムP450モノオキシゲナーゼが知られている。   Cytochrome P450, which is an enzyme derived from bacteria, is known to have higher catalytic activity than cytochrome P450 derived from eukaryote. As cytochrome P450 derived from bacteria, cytochrome P450 monooxygenase such as cytochrome P450cam derived from Pseudomonas aeruginosa and cytochrome P450BM3 derived from Bacillus megaterium, which is a bacterium belonging to the genus Bacillus, is known.

これらの細菌由来のシトクロムP450は、脂肪酸等の基質を水酸化する高い触媒活性を備えている。また、水に対する親和性が比較的高いため、取得及び取扱が容易である。
こうした理由から、シトクロムP450モノオキシゲナーゼは、バイオ触媒として適していると考えられる。
The cytochrome P450 derived from these bacteria has high catalytic activity for hydroxylating substrates such as fatty acids. Moreover, since it has a relatively high affinity for water, it is easy to obtain and handle.
For these reasons, cytochrome P450 monooxygenase is considered suitable as a biocatalyst.

こうした野生型のシトクロムは、工業的に有用な炭化水素系基質を水酸化するのにあたっては必ずしも触媒活性が高いわけでない。このため、種々の変異型シトクロムP450が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。   Such wild-type cytochromes do not necessarily have high catalytic activity for hydroxylating industrially useful hydrocarbon substrates. Therefore, various mutant cytochrome P450s have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

一方、本発明者らは、高い触媒活性を呈しない炭化水素に対してシトクロムP450を誤作動させるように擬似基質(ダミー分子又はデコイ分子)を取り込ませることで、水酸化反応を高効率で触媒することを既に報告している(特許文献4)。デコイ分子は、シトクロムP450モノオキシゲナーゼの結合部位に結合可能な末端構造と、アルキル鎖、とを備えており、アルキル鎖に含まれる少なくとも1つの分子がフッ素で置換されていることを特徴としている。   On the other hand, the present inventors incorporate a pseudo substrate (dummy molecule or decoy molecule) into a hydrocarbon that does not exhibit high catalytic activity so as to cause the cytochrome P450 to malfunction, thereby catalyzing the hydroxylation reaction with high efficiency. It has already been reported (Patent Document 4). The decoy molecule has a terminal structure capable of binding to the binding site of cytochrome P450 monooxygenase, and an alkyl chain, and is characterized in that at least one molecule contained in the alkyl chain is substituted with fluorine.

ここで、アルキル鎖の水素分子をフッ素で置換したものをデコイ分子として用いるのは、フッ素原子半径が水素に近いため、基質の水素をフッ素で置換したフッ素化物が本来の基質に類似すると同時に、シトクロムP450はC−H結合を水酸化できないため、それ自身は基質とならないからである。   Here, the hydrogen molecule of the alkyl chain substituted with fluorine is used as a decoy molecule because the fluorine atom radius is close to hydrogen, so that the fluorinated product obtained by substituting the hydrogen of the substrate with fluorine is similar to the original substrate, This is because cytochrome P450 cannot hydroxylate the C—H bond and thus does not itself serve as a substrate.

特表2000−508163号公報Tokuyo 2000-508163 特表2003−517815号公報Japanese Patent Publication No. 2003-517815 特表2003−521889号公報Japanese Patent Publication No. 2003-521889 特開2012−24009号公報JP, 2012-24009, A

本発明者らが提案したデコイ分子は、フッ素を含有するため、製造コストが高いほか、その難分解性、環境残留性及び生体蓄積性等といった問題が生じうる。   Since the decoy molecule proposed by the present inventors contains fluorine, the manufacturing cost is high, and problems such as persistent decomposition, environmental persistence and bioaccumulation may occur.

しかし、本発明者らが、フッ素化していない脂肪酸をデコイ分子として利用すると、炭化水素系基質を水酸化することはできなかった。   However, when the present inventors utilized a non-fluorinated fatty acid as a decoy molecule, they were unable to hydroxylate a hydrocarbon-based substrate.

また、変異型のシトクロムP450モノオキシゲナーゼは、活性部位等が改変されているため、野生型シトクロムP450モノオキシゲナーゼに適用されるデコイ分子を適用して機能することは当業者でも予測できなかった。   In addition, since the mutant cytochrome P450 monooxygenase has the modified active site and the like, it was not possible for a person skilled in the art to predict that it would function by applying the decoy molecule applied to the wild-type cytochrome P450 monooxygenase.

そこで、本明細書は、炭化水素系基質の水酸化のための材料としてより実用的なデコイ分子及びその利用を提供する。   Thus, the present specification provides a more practical decoy molecule and its use as a material for the hydroxylation of hydrocarbon-based substrates.

本発明者らは、まず、フッ素を含まなくてもデコイ分子として機能させることを鋭意検討した。その結果、デコイ分子中のアルキル鎖のフッ素化を一切しなくても、シトクロムP450モノオキシゲナーゼの基質結合部位に結合可能な末端構造と、非フッ素化アルキル鎖とを、ペプチド結合を含むリンカーを介して備えることで、デコイ分子として用いて、炭化水素系基質基質を水酸化できるという知見を得た。   The inventors of the present invention firstly diligently studied to make it function as a decoy molecule without containing fluorine. As a result, the terminal structure capable of binding to the substrate binding site of cytochrome P450 monooxygenase and the non-fluorinated alkyl chain were mediated by a linker containing a peptide bond without fluorinating the alkyl chain in the decoy molecule. It was found that the hydrocarbon-based substrate can be hydroxylated by using it as a decoy molecule.

また、本発明者らは、変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼに対して、フッ素アルキル鎖をペプチドリンカーを介して備えるデコイ分子が、デコイ分子として機能するという知見も得た。   Further, the present inventors have also found that a decoy molecule having a fluoroalkyl chain through a peptide linker functions as a decoy molecule for mutant cytochrome P450 monooxygenase.

本明細書は、こうした知見に基づき以下の手段を提供する。   The present specification provides the following means based on these findings.

(1)シトクロムP450モノオキシゲナーゼで炭化水素系基質を水酸化するためのデコイ分子であって、
前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼの基質結合部位に結合可能な末端構造である第1の部位と、
フッ素化されていないアルキル鎖である第2の部位と、
前記末端構造と前記アルキル鎖とを連結する、ペプチド結合を含むリンカーと、
を備える、デコイ分子。
(2)前記第1の部位は、水素原子、水酸基、アルデヒド基、カルボキシル基及びカルボキシル誘導体基からなる群から選択される、(1)に記載のデコイ分子。
(3)前記デコイ分子は、以下の式(1)で表される、(1)又は(2)に記載のデコイ分子。

Figure 0006679084
(上記式(1)中、Aは、第1の部位を表し、Bは第2の部位を表し、Rは、水素原子、アルキル基、チオアルキル基、アルキケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基及びアラルキル基から選択される1又は2以上の基を含む有機官能基を表し、nは1以上の整数を表す。)
(4)前記Rは、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン及びトリプトファンからなる群から選択されるアミノ酸の側鎖を表す、(3)に記載のデコイ分子。
(5)前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼは、以下の(a)及び(b)のシトクロムP450モノオキシゲナーゼから選択される1種又は2種以上である、(1)〜(4)のいずれかに記載のデコイ分子。
(a)シトクロムP450BM3のアミノ酸配列と40%以上の同一性を有するシトクロムP450モノオキシゲナーゼ
(b)シトクロムP450camのアミノ酸配列と40%以上の同一性を有するシトクロムP450モノオキシゲナーゼ
(6)前記不活性化炭化水素は、シクロヘキサン、ブタン、プロパン及びベンゼンからなる群から選択される1種又は2種以上である、(1)〜(5)のいずれかに記載のデコイ分子。
(7)炭化水素系基質の水酸化方法であって、
(1)〜(6)のいずれかに記載のデコイ分子、シトクロムP450モノオキシゲナーゼ及び炭化水素系基質の存在下で、前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼにより前記炭化水素系基質を水酸化する工程、
を備える、方法。
(8)炭化水素系基質の水酸化物の生産方法であって、
(1)〜(6)のいずれかに記載のデコイ分子、シトクロムP450モノオキシゲナーゼ及び炭化水素系基質の存在下で、前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼにより前記炭化水素系基質を水酸化する工程、
を備える、方法。
(9)シトクロムP450モノオキシゲナーゼで炭化水素を水酸化するためのデコイ分子のスクリーニング方法であって、
シトクロムP450モノオキシゲナーゼ、前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼの基質結合部位に結合可能な末端構造である第1の部位と、フッ素化されていないアルキル鎖である第2の部位と、前記第1の部位と前記第2の部位とを連結する、ペプチド結合を含むリンカーと、を備える、1又は2以上のデコイ分子候補及び炭化水素系基質の存在下で、前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼを前記炭化水素系基質に作用させる工程、
を備え、
前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼによる前記炭化水素系基質の水酸化を評価する、スクリーニング方法。 (1) A decoy molecule for hydroxylating a hydrocarbon substrate with cytochrome P450 monooxygenase,
A first site which is a terminal structure capable of binding to the substrate binding site of the cytochrome P450 monooxygenase;
A second moiety which is a non-fluorinated alkyl chain,
A linker containing a peptide bond, which connects the terminal structure and the alkyl chain,
A decoy molecule comprising.
(2) The decoy molecule according to (1), wherein the first site is selected from the group consisting of a hydrogen atom, a hydroxyl group, an aldehyde group, a carboxyl group and a carboxyl derivative group.
(3) The decoy molecule according to (1) or (2), which is represented by the following formula (1).
Figure 0006679084
(In the formula (1), A represents a first site, B represents a second site, R represents a hydrogen atom, an alkyl group, a thioalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, a cycloalkenyl group, (Represents an organic functional group containing one or more groups selected from an aryl group and an aralkyl group, and n represents an integer of 1 or more.)
(4) The decoy molecule according to (3), wherein R represents a side chain of an amino acid selected from the group consisting of leucine, methionine, phenylalanine and tryptophan.
(5) The cytochrome P450 monooxygenase is one kind or two or more kinds selected from the following cytochrome P450 monooxygenases (a) and (b), and (1) to (4) Decoy molecule.
(A) Cytochrome P450 monooxygenase having 40% or more identity with the amino acid sequence of cytochrome P450BM3 (b) Cytochrome P450 monooxygenase having 40% or more identity with the amino acid sequence of cytochrome P450cam (6) The inactivated carbonization Hydrogen is 1 type (s) or 2 or more types selected from the group which consists of cyclohexane, butane, propane, and benzene, The decoy molecule in any one of (1)-(5).
(7) A method for hydroxylating a hydrocarbon-based substrate,
Hydroxylating the hydrocarbon-based substrate with the cytochrome P450 monooxygenase in the presence of the decoy molecule according to any one of (1) to (6), the cytochrome P450 monooxygenase, and the hydrocarbon-based substrate,
Comprising a method.
(8) A method for producing a hydrocarbon-based substrate hydroxide, comprising:
Hydroxylating the hydrocarbon-based substrate with the cytochrome P450 monooxygenase in the presence of the decoy molecule according to any one of (1) to (6), the cytochrome P450 monooxygenase, and the hydrocarbon-based substrate,
Comprising a method.
(9) A method for screening a decoy molecule for hydroxylating a hydrocarbon with a cytochrome P450 monooxygenase, which comprises:
Cytochrome P450 monooxygenase, a first site that is a terminal structure capable of binding to the substrate binding site of the cytochrome P450 monooxygenase, a second site that is a non-fluorinated alkyl chain, the first site and the above A peptide-containing linker connecting the second site, and the cytochrome P450 monooxygenase acting on the hydrocarbon-based substrate in the presence of one or more decoy molecule candidates and the hydrocarbon-based substrate. The process of
Equipped with
A screening method for evaluating hydroxylation of the hydrocarbon-based substrate by the cytochrome P450 monooxygenase.

(10)変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼで炭化水素系基質を水酸化するためのデコイ分子であって、
前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼの基質結合部位に結合可能な末端構造である第1の部位と、
少なくとも一部がフッ素化されたアルキル鎖である第2の部位と、
前記末端構造と前記アルキル鎖とを連結する、ペプチド結合を含むリンカーと、
を備える、デコイ分子。
(11)炭化水素系基質の水酸化物の生産方法であって、
(10)に記載のデコイ分子、変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼ及び炭化水素系基質の存在下で、前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼにより前記炭化水素系基質を水酸化する工程、
を備える、方法。
(12)前記炭化水素系基質は、メタン又はエタンである、(11)に記載の方法。
(13)変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼで炭化水素系基質を水酸化するためのデコイ分子のスクリーニング方法であって、
変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼ、前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼの基質結合部位に結合可能な末端構造である第1の部位と、少なくとも一部がフッ素化されたアルキル鎖である第2の部位と、前記第1の部位と前記第2の部位とを連結する、ペプチド結合を含むリンカーと、を備える、1又は2以上のデコイ分子候補、前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼ及び炭化水素系基質の存在下で、前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼを前記炭化水素系基質に作用させる工程、
を備え、
前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼによる前記炭化水素系基質の水酸化を評価する、スクリーニング方法。
(10) A decoy molecule for hydroxylating a hydrocarbon substrate with a mutant cytochrome P450 monooxygenase, comprising:
A first site which is a terminal structure capable of binding to the substrate binding site of the mutant cytochrome P450 monooxygenase;
A second moiety that is at least partially fluorinated alkyl chain;
A linker containing a peptide bond, which connects the terminal structure and the alkyl chain,
A decoy molecule comprising.
(11) A method for producing a hydrocarbon-based substrate hydroxide, comprising:
Hydroxylating the hydrocarbon-based substrate with the mutant cytochrome P450 monooxygenase in the presence of the decoy molecule according to (10), the mutant cytochrome P450 monooxygenase, and the hydrocarbon-based substrate,
Comprising a method.
(12) The method according to (11), wherein the hydrocarbon-based substrate is methane or ethane.
(13) A method for screening a decoy molecule for hydroxylating a hydrocarbon substrate with a mutant cytochrome P450 monooxygenase, which comprises:
Mutant cytochrome P450 monooxygenase, a first site that is a terminal structure capable of binding to the substrate binding site of the mutant cytochrome P450 monooxygenase, and a second site that is at least a part of a fluorinated alkyl chain, In the presence of one or more decoy molecule candidates, the mutant cytochrome P450 monooxygenase, and a hydrocarbon-based substrate, which comprises a linker containing a peptide bond that connects the first site and the second site. And a step of allowing the mutant cytochrome P450 monooxygenase to act on the hydrocarbon-based substrate,
Equipped with
A screening method for evaluating hydroxylation of the hydrocarbon-based substrate by the mutant cytochrome P450 monooxygenase.

本明細書は、シトクロムP450モノオキシゲナーゼで炭化水素系基質を水酸化するためのデコイ分子及びその利用に関する。   The present specification relates to a decoy molecule and its use for hydroxylating a hydrocarbon-based substrate with a cytochrome P450 monooxygenase.

シトクロムP450モノオキシゲナーゼ(以下、単に、P450という。)の活性中心には、基質が結合する結合部位が存在する。基質が結合部位に結合すると、活性中心に存在する水分子が活性中心から押し出される。以下、この状態を活性化スイッチが入る、と呼ぶ。活性中心は、その後、電子や酸素分子等の作用を受けた後に、基質の水酸化を触媒する。したがって、活性化スイッチが入らないと、P450の触媒反応は開始しないと考えられている。なお、野生型のP450の基質としては、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸が知られている。これらの基質は、概して、結合部位に結合する末端構造と、アルキル鎖とを持つ。   At the active center of cytochrome P450 monooxygenase (hereinafter simply referred to as P450), there is a binding site to which a substrate binds. When the substrate binds to the binding site, water molecules existing in the active center are pushed out from the active center. Hereinafter, this state is referred to as the activation switch being turned on. The active center then catalyzes the hydroxylation of the substrate after being subjected to the action of electrons or oxygen molecules. Therefore, it is considered that the catalytic reaction of P450 does not start unless the activation switch is turned on. As a substrate of wild-type P450, for example, lauric acid, myristic acid, palmitic acid are known. These substrates generally have an end structure attached to the attachment site and an alkyl chain.

(第1の態様のデコイ分子)
本明細書に開示するデコイ分子は、P450の結合部位に結合可能な第1の部位(末端構造)と、アルキル鎖である第2の部位とを備える。さらに、これらを連結するペプチド結合を含むリンカーを有している。デコイ分子は、第1の部位と第2の部位とを備えるために、P450とを共存させると、ダミー分子が基質のかわりにP450の結合部位に結合し、活性化スイッチが入ると考えられる。
(Decoy molecule of the first aspect)
The decoy molecule disclosed in the present specification includes a first site (terminal structure) capable of binding to the binding site of P450, and a second site that is an alkyl chain. Further, it has a linker containing a peptide bond connecting them. Since the decoy molecule has the first site and the second site, it is considered that when P450 coexists, the dummy molecule binds to the P450 binding site instead of the substrate, and the activation switch is turned on.

このデコイ分子においては、第1の部位と第2の部位とが、リンカーによって連結されている。推論であって本明細書の開示を拘束するものではないが、こうしたデコイ分子は、活性中心に到達しやすく、水分子を速やかに活性中心から排除すると考えられる。また、こうしたリンカーを備えることで、フッ素化されていなくても、デコイ分子の水酸化を抑制又は回避して、炭化水素系基質基質を水酸化できる。   In this decoy molecule, the first site and the second site are linked by a linker. Although not speculative and binding to the disclosure herein, it is believed that such decoy molecules are more likely to reach the active center and rapidly displace water molecules from the active center. Further, by providing such a linker, even if it is not fluorinated, hydroxylation of the decoy molecule can be suppressed or avoided, and the hydrocarbon-based substrate can be hydroxylated.

本来、炭化水素系基質に対する野生型P450の触媒活性は非常に低い。しかし、デコイ分子が活性化スイッチを入れることで、炭化水素系基質に対する野生型P450の触媒活性が向上する。したがって、野生型のP450を用いて炭化水素系基質を水酸化できる。   By nature, the catalytic activity of wild-type P450 on hydrocarbon-based substrates is very low. However, the activation switch of the decoy molecule improves the catalytic activity of wild-type P450 on hydrocarbon substrates. Thus, wild-type P450 can be used to hydroxylate hydrocarbon-based substrates.

以上説明したように、本明細書に開示されるデコイ分子を用いることで、フッ素の使用を排除して、炭化水素系基質を野生型のP450によって水酸化できる。よって、本明細書に開示されるデコイ分子を用いることで、炭化水素系基質を工業的に水酸化して有用な水酸化物を取得できる。   As described above, by using the decoy molecule disclosed in the present specification, the use of fluorine can be eliminated, and the hydrocarbon-based substrate can be hydroxylated by the wild-type P450. Therefore, by using the decoy molecule disclosed in the present specification, a useful hydroxide can be obtained by industrially hydroxylating a hydrocarbon-based substrate.

(第2の態様のデコイ分子)
本明細書に開示される他のデコイ分子は、変異型P450で炭化水素系基質を水酸化するために好適なデコイ分子である。このデコイ分子によれば、変異型P450に対してもデコイ分子として良好に機能させることができる。このため、このデコイ分子を用いることで、変異型P450の機能をさらに増強させることができる。
(Decoy molecule of the second aspect)
Other decoy molecules disclosed herein are suitable decoy molecules for hydroxylating a hydrocarbon-based substrate with a mutant P450. According to this decoy molecule, it is possible to favorably function as a decoy molecule even for mutant P450. Therefore, by using this decoy molecule, the function of mutant P450 can be further enhanced.

本明細書の開示を拘束するものではないが、このデコイ分子は、ペプチドリンカーを介して末端構造とフッ素化されたアルキル鎖とを備えることで、変異型P450であってもその基質結合部位及び活性中心と良好に相互作用でき、その結果、変異型P450による触媒能を一層高めることができると考えられる。   Although not binding to the disclosure of the present specification, the decoy molecule has a terminal structure through a peptide linker and a fluorinated alkyl chain, so that even if it is a mutated P450, its substrate binding site and It is considered that it can interact well with the active center, and as a result, the catalytic ability of the mutant P450 can be further enhanced.

以上説明したように、本明細書に開示される第2の態様のデコイ分子は、変異型P450に好適に適用可能であって、その触媒能を一層増強して有用な水酸化物を取得することができる。   As described above, the decoy molecule of the second aspect disclosed in the present specification can be suitably applied to mutant P450, and further enhances its catalytic ability to obtain a useful hydroxide. be able to.

なお、本明細書において、炭化水素系基質としては、芳香族化合物、アルカン、アルケン、シクロアルカン、シクロアルケン等を包含することができる。芳香族化合物としては、一置換されてもよいし多置換されていてもよい。置換基としては、炭素数1〜4のアルキル、炭素数2〜4のアルケニル、水酸基、ハロゲン原子等が挙げられる。アルキル置換基又はアルケニル置換基は、ケト基又はアルデヒド基を有していてもよい。芳香族化合物、単核であってもよい多核であってもよい。好ましくは単核又は2核である。また、芳香族化合物は、2以上の核が縮合していてもよいし、非芳香族環と縮合していてもよい。こうした芳香族化合物としては、単核又は二核の芳香族化合物が挙げられ、より具体的には、置換されていてもよいベンゼン、ナフタレン、インデン等が挙げられる。   In the present specification, the hydrocarbon-based substrate may include aromatic compounds, alkanes, alkenes, cycloalkanes, cycloalkenes and the like. The aromatic compound may be mono-substituted or poly-substituted. Examples of the substituent include alkyl having 1 to 4 carbons, alkenyl having 2 to 4 carbons, hydroxyl group, halogen atom and the like. The alkyl or alkenyl substituent may have a keto group or an aldehyde group. The aromatic compound may be mononuclear or polynuclear. It is preferably mononuclear or dinuclear. Further, the aromatic compound may be condensed with two or more nuclei or may be condensed with a non-aromatic ring. Examples of such aromatic compounds include mononuclear or binuclear aromatic compounds, and more specifically, optionally substituted benzene, naphthalene, indene, and the like.

アルカンとしては、例えば、炭素数1〜15程度の直鎖状又は分岐鎖状のアルカンが挙げられる。例えば、メタン、エタン、n−プロパン、n−ブタン、n−ペンタン、んーヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン、n−ウンデカン及びn−ドデカン等並びにこれらの2以上の分岐を有する分岐鎖体が挙げられる。   Examples of the alkane include linear or branched alkanes having about 1 to 15 carbon atoms. For example, methane, ethane, n-propane, n-butane, n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, n-decane, n-undecane and n-dodecane and two or more of these. A branched chain having a branch of

アルケンとしては、上記したアルカンにおいて1又は2以上の不飽和結合を備えるものが挙げられる。例えば、1不飽和を備えるアルケンが挙げられる。   Examples of the alkene include the above-mentioned alkanes having one or more unsaturated bonds. Examples include alkenes with 1 unsaturation.

シクロアルカン及びシクロアルケンとしては、置換されていてもよい、炭素数4〜8個の炭素原子からなるシクロアルカン及びシクロアルケンが挙げられる。例えば、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、シクロヘプタン、シクロヘプテン等が挙げられる。シクロアルカン及びシクロアルケンは、1又は2以上の置換基を有していてもよく、例えば、1〜5個以下の置換基を有していてもよい。置換基としては、既述の置換を適用できる。シクロアルカン及びシクロアルケンとしては、無置換又は1〜3個程度の置換基を備えるシクロヘキサン、シクロヘキセン等が挙げられる。   Examples of the cycloalkane and cycloalkene include optionally substituted cycloalkane and cycloalkene having 4 to 8 carbon atoms. For example, cyclopentane, cyclopentene, cyclohexane, cyclohexene, cycloheptane, cycloheptene and the like can be mentioned. The cycloalkane and cycloalkene may have one or more substituents, for example, may have 1 to 5 or less substituents. As the substituent, the above-mentioned substitution can be applied. Examples of cycloalkanes and cycloalkenes include cyclohexane and cyclohexene, which are unsubstituted or have about 1 to 3 substituents.

本明細書において、炭化水素系基質の水酸化とは、炭化水素系基質のC−H結合を酸化反応により酸化し結果として炭素原子に水酸基を導入することを意味している。   In the present specification, hydroxylation of a hydrocarbon-based substrate means that the C—H bond of the hydrocarbon-based substrate is oxidized by an oxidation reaction, and as a result, a hydroxyl group is introduced into a carbon atom.

以下、本明細書に開示される各種の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, various embodiments disclosed in the present specification will be described in detail.

(第1の態様のデコイ分子)
本明細書に開示される第1の態様のデコイ分子(以下、第1のデコイ分子という。)は、P450で炭化水素系基質の炭素原子に水酸基を導入することができる。
(Decoy molecule of the first aspect)
The decoy molecule of the first aspect disclosed in the present specification (hereinafter referred to as the first decoy molecule) can introduce a hydroxyl group into a carbon atom of a hydrocarbon-based substrate with P450.

(P450:シトクロムP450モノオキシゲナーゼ)
P450としては、公知のシトクロムP450モノオキシゲナーゼを包含できる。P450としては、細菌由来のP450を好ましく用いることができ、なかでも、緑膿菌由来のP450やバチルス属由来のP450を用いることができる。こうしたP450としては、例えば、シトクロムP450BM3(CYP102A1)、シトクロムP450cam(カンファー5−モノオキシゲナーゼ、CYP101)が挙げられる。
(P450: cytochrome P450 monooxygenase)
P450 can include a known cytochrome P450 monooxygenase. As P450, P450 derived from bacteria can be preferably used, and above all, P450 derived from Pseudomonas aeruginosa and P450 derived from Bacillus can be used. Examples of such P450s include cytochrome P450BM3 (CYP102A1) and cytochrome P450cam (camphor 5-monooxygenase, CYP101).

P450は、アミノ酸配列が既知のP450とアミノ酸配列の同一性が40%以上のP450を用いることもできる。例えば、シトクロムP450BM3のアミノ酸配列と40%以上の同一性を持つP450(シトクロムP450BM3のファミリー酵素)や、シトクロムP450BM3のアミノ酸配列と55%以上の同一性を持つP450(シトクロムP450BM3のサブファミリー(CYP102A等)の酵素)を好ましく用いることができる。或いは、シトクロムP450camのアミノ酸配列と40%以上の同一性を持つP450(シトクロムP450camのファミリー酵素)や、シトクロムP450camのアミノ酸配列と55%以上の同一性を持つP450(シトクロムP450camのサブファミリー酵素)を好ましく用いることができる。なお、シトクロムP450BM3のファミリー酵素またはサブファミリー酵素は脂肪酸を水酸化可能であるのが好ましく、シトクロムP450camのファミリー酵素またはサブファミリー酵素はカンファー(C1016O)を水酸化可能であるのが好ましい。 As P450, P450 having an amino acid sequence identity of 40% or more with P450 whose amino acid sequence is known can also be used. For example, P450 (family enzyme of cytochrome P450BM3) having 40% or more identity with the amino acid sequence of cytochrome P450BM3, or P450 having 55% or more identity with the amino acid sequence of cytochrome P450BM3 (subfamily of cytochrome P450BM3 (CYP102A etc. The enzyme))) can be preferably used. Alternatively, P450 (family enzyme of cytochrome P450cam) having 40% or more identity with the amino acid sequence of cytochrome P450cam or P450 (subfamily enzyme of cytochrome P450cam) having 55% or more identity with amino acid sequence of cytochrome P450cam It can be preferably used. The cytochrome P450BM3 family enzyme or subfamily enzyme is preferably capable of hydroxylating a fatty acid, and the cytochrome P450cam family enzyme or subfamily enzyme is preferably capable of hydroxylating camphor (C 10 H 16 O). .

こうしたシトクロムP450BM3のアミノ酸配列は、例えばJ.Biol.chem.264(19),10987−10998(1989)や、NCBIのベータベース(National Center for Biotechnology Information http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/P14779.2)に開示されている。また、シトクロムP450camのアミノ酸もまた、NCBIデータベース(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/YP_714029)に開示されている。   The amino acid sequence of such cytochrome P450 BM3 is described in, for example, J. Biol. chem. 264 (19), 10987-10998 (1989) and NCBI beta base (National Center for Biotechnology Information http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/P147799.2). The amino acid of cytochrome P450cam is also disclosed in the NCBI database (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/YP_714029).

P450は、野生型のほか変異型であってもよい。変異型としては、例えば、細菌由来のP450の変異型を好ましく用いることができる。例えば、シトクロムP450BM3やシトクロムP450camの変異型を用いることができる。これらの変異型の詳細及び取得方法については、例えば、既述の特許文献1〜3のほか、C. J. C. Whitehouse, S. G. Bell, L. L. Wong, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 1218-1260(以上、シトクロムP450BM3の変異型全般)、F. Xu, S. G. Bell, J. Lednik, A. Insley, Z. H. Rao, L. L. Wong, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 4029-4032、H. Joo, Z. L. Lin, F. H. Arnold, Nature 1999, 399, 670-673(以上、シトクロムP450camの変異型)等に開示されている。   P450 may be a wild type or a mutant type. As the mutant type, for example, a mutant type of P450 derived from bacteria can be preferably used. For example, a mutant form of cytochrome P450BM3 or cytochrome P450cam can be used. Regarding the details and acquisition method of these mutants, for example, in addition to Patent Documents 1 to 3 described above, CJC Whitehouse, SG Bell, LL Wong, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 1218-1260 (above, All variants of cytochrome P450BM3), F. Xu, SG Bell, J. Lednik, A. Insley, ZH Rao, LL Wong, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 4029-4032, H. Joo, ZL Lin, FH Arnold, Nature 1999, 399, 670-673 (above, mutant form of cytochrome P450cam) and the like.

第1のデコイ分子については、野生型のP450を用いることが好ましい場合がある。   For the first decoy molecule, it may be preferable to use wild-type P450.

(デコイ分子の構成)
第1のデコイ分子は、前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼの基質結合部位に結合可能な末端構造である第1の部位と、フッ素化されていないアルキル鎖である第2の部位と、前記末端構造と前記アルキル鎖とを連結する、ペプチド結合を含むリンカーと、を備えることができる。
(Constitution of decoy molecule)
The first decoy molecule comprises a first site which is a terminal structure capable of binding to the substrate binding site of the cytochrome P450 monooxygenase, a second site which is a non-fluorinated alkyl chain, the terminal structure and the And a linker containing a peptide bond that connects the alkyl chain.

(第1の部位:P450の基質結合部位に結合可能な末端構造)
第1の部位は、用いるP450の基質結合部位に結合可能な末端構造である。より具体的には、P450の基質結合部位の開口部に結合可能な末端構造である。一般に、P450の基質結合部位は分子表面からヘム分子まで到達し、主として疎水性アミノ酸残基により構成されるトンネル状となっている。そして、例えば、シトクロムP450BM−3等の基質結合部位が開口する分子表面のアルギニン残基とチロシン残基のプラス帯電アミノ酸配列残基と基質との水素結合が酸化反応に必須であると考えられている。
(First site: terminal structure capable of binding to P450 substrate binding site)
The first site is a terminal structure capable of binding to the substrate binding site of P450 used. More specifically, it is a terminal structure capable of binding to the opening of the substrate binding site of P450. In general, the substrate-binding site of P450 reaches the heme molecule from the surface of the molecule and is in the form of a tunnel mainly composed of hydrophobic amino acid residues. Then, for example, hydrogen bonding between positively charged amino acid sequence residues of arginine residue and tyrosine residue on the surface of the molecule where the substrate binding site such as cytochrome P450BM-3 opens and the substrate is considered to be essential for the oxidation reaction. There is.

第1の部位は、こうした基質結合部位の開口部と相互作用可能に水素結合を形成可能な構造を有していることが好ましい。第1の部位は、例えば、水素原子、水酸基、アルデヒド基、カルボキシル基及びカルボキシル誘導体基からなる群から選択される1又は2以上の原子又は基を備えることができる。カルボキシル誘導体基としては、例えば、炭素数1〜4程度のアルキルエステル、アミド及び無水物が挙げられる。また、カルボキシル誘導体基としては、カルボキシル基に1又は2以上アミノ酸を導入したアミノアシル基が挙げられる。これらの原子及び基は、1又は2以上を組み合わせてもよい。第1の部位としては、少なくとも、カルボキシル基を含んでいることが好ましい。   The first part preferably has a structure capable of forming a hydrogen bond so that it can interact with the opening of the substrate binding part. The first site can have, for example, one or more atoms or groups selected from the group consisting of hydrogen atom, hydroxyl group, aldehyde group, carboxyl group and carboxyl derivative group. Examples of the carboxyl derivative group include alkyl esters, amides and anhydrides having about 1 to 4 carbon atoms. Further, examples of the carboxyl derivative group include an aminoacyl group in which one or more amino acids are introduced into the carboxyl group. One or two or more of these atoms and groups may be combined. The first part preferably contains at least a carboxyl group.

(第2の部位:フッ素化されてないアルキル鎖)
第2の部位におけるアルキル鎖の鎖長は特に限定されないで、必要に応じて、例えば、用いるP450や水酸化対象である炭化水素系基質に応じて適宜設定することも可能である。また、アルキル鎖は、直鎖状であってもよいし分岐鎖状であってもよい。分岐鎖状とする場合、分岐鎖は、炭素数1〜4程度のアルキル基とすることができる。アルキル鎖の形態も、用いるP450や水酸化の対象となる炭化水素系基質等に応じて適宜設定することも可能である。アルキル鎖は、環状であってもよく、環状部を備えていてもよい。
(Second site: non-fluorinated alkyl chain)
The chain length of the alkyl chain in the second portion is not particularly limited, and can be appropriately set as necessary, for example, according to the P450 used or the hydrocarbon substrate to be hydroxylated. The alkyl chain may be linear or branched. When the branched chain is used, the branched chain may be an alkyl group having about 1 to 4 carbon atoms. The form of the alkyl chain can be appropriately set depending on the P450 used, the hydrocarbon-based substrate to be hydroxylated, and the like. The alkyl chain may be cyclic or may have a cyclic portion.

典型的には、アルキル鎖の炭素数は5個以上とすることが好ましく、6個以上とすることがより好ましく、さらに好ましくは7個以上であり、なお好ましくは8個以上であり、さらにまた好ましくは9個以上であり、また好ましくは10個以上である。また、アルキル鎖の炭素数は、好ましくは15個以下であり、より好ましくは14個以下であり、さらに好ましくは13個以下であり、なお好ましくは12個以下である。また、アルキル鎖は、好ましくは直鎖状である。   Typically, the number of carbon atoms in the alkyl chain is preferably 5 or more, more preferably 6 or more, still more preferably 7 or more, still more preferably 8 or more, and The number is preferably 9 or more, and more preferably 10 or more. The carbon number of the alkyl chain is preferably 15 or less, more preferably 14 or less, still more preferably 13 or less, still more preferably 12 or less. The alkyl chain is preferably linear.

(リンカー)
第1のデコイ分子は、第1の部位と第2の部位との間にこれらを連結するペプチド結合を含むリンカーを備えることができる。このようなリンカーを備えることで、理論的には必ずしも明らかではないが、フッ素化されていないアルキル鎖を備えるデコイ分子であっても機能させることができるようになっている。
(Linker)
The first decoy molecule can include a linker containing a peptide bond connecting the first site and the second site connecting them. By providing such a linker, although not theoretically clear, even a decoy molecule having a non-fluorinated alkyl chain can be made to function.

リンカーは、ペプチド結合を備えていればよく、さらに、例えば、第1の部位との間に、1又は数個以下(好ましくは1個又は2個)のアルキレン基を備えていてもよい。アルキレン鎖は、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。このようなリンカーを備える第1のデコイ分子としては、例えば、以下の式(1)で表される。リンカーは、式(1)における[]で表される単位である。   The linker may have a peptide bond, and may further have, for example, one or several or less (preferably one or two) alkylene groups between the linker and the first site. Examples of the alkylene chain include a methylene group, an ethylene group and a propylene group. The first decoy molecule having such a linker is represented by, for example, the following formula (1). The linker is a unit represented by [] in the formula (1).

Figure 0006679084
Figure 0006679084

上記式(1)において、Aは第1の部位を表し、Bは第2の部位を表し、Rは、水素原子、アルキル基、チオアルキル基、アルキケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基及びアラルキル基から選択される1又は2以上の基を含む有機官能基を表し、nは1以上の整数を表すことができる。   In the above formula (1), A represents a first site, B represents a second site, and R represents a hydrogen atom, an alkyl group, a thioalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, a cycloalkenyl group, an aryl group. And an organic functional group containing one or more groups selected from aralkyl groups, and n can be an integer of 1 or more.

式(1)におけるRのアルキル基、チオアルキル基におけるアルキルには、既述のアルカンの定義を適用することができる。また、チオアルキル基は、アルキル基中の1又は2程度の炭素原子を硫黄原子で置換した形態を有することができる。   The definition of the alkane described above can be applied to the alkyl group of R and the alkyl of the thioalkyl group in the formula (1). Further, the thioalkyl group can have a form in which about 1 or 2 carbon atoms in the alkyl group are substituted with sulfur atoms.

Rにおけるアルケニル基におけるアルケニルには、既述のアルケンの定義を適用することができる。また、シクロアルキル基及びシクロアルケニル基におけるシクロアルキル及びシクロアルケニルには、既述のシクロアルカン及びシクロアルケンの定義を適用できる。   As the alkenyl in the alkenyl group in R, the above-mentioned definition of the alkene can be applied. Further, the definitions of cycloalkane and cycloalkene described above can be applied to cycloalkyl and cycloalkenyl in the cycloalkyl group and cycloalkenyl group.

アリール基におけるアリールについては、既述の芳香族の定義を適用することができる。また、アラルキル基には、アルキル基の定義とアリール基の定義を適用することができる。   As for the aryl in the aryl group, the above-mentioned definition of aromatic can be applied. Further, the definition of an alkyl group and the definition of an aryl group can be applied to the aralkyl group.

Rは、好ましくは、アミノ酸の側鎖である。アミノ酸は、L体であってもD体であってもよいが、L体を好ましく用いることができる。アミノ酸としては、タンパク質の主体となる20種類の天然アミノ酸のほか、各種の天然及び非天然のアミノ酸を用いることができる。   R is preferably the side chain of an amino acid. The amino acid may be L-form or D-form, but the L-form can be preferably used. As the amino acids, in addition to the 20 types of natural amino acids that are the main components of proteins, various types of natural and unnatural amino acids can be used.

Rは、より好ましくは、疎水性側鎖を有するアミノ酸残基の当該側鎖である。こうしたアミノ酸残基としては、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、トリプトファン、フェニルアラニン、プロリンが挙げられる。疎水性の観点からは、より好ましくは、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン及びトリプトファンが挙げられる。さらに、好ましくは、メチオニン、フェニルアラニン及びトリプトファンが挙げられる。   R is more preferably the side chain of an amino acid residue having a hydrophobic side chain. Such amino acid residues include alanine, valine, leucine, isoleucine, methionine, tryptophan, phenylalanine and proline. From the viewpoint of hydrophobicity, leucine, methionine, phenylalanine and tryptophan are more preferable. Further, preferably, methionine, phenylalanine and tryptophan are mentioned.

式(1)におけるnは、特に限定しないが、数個以下であることが好ましく、例えば、1個又は2個である。   Although n in formula (1) is not particularly limited, it is preferably several or less, for example, one or two.

式(1)で表される第1のデコイ分子は、例えば、第2の部位のアルキル鎖を備えるカルボン酸に対して、アミノ酸を1つ導入することによって製造することができる。こうして得られる「N−アシルアミノ酸」のカルボキシル基(第1の部位)が、式(1)のAに対応し、アシル基のアルキル基(第2の部位)が、同Bに対応し、アミノ酸の側鎖が、同Rに対応する。さらに、アルキルカルボン酸に2つ以上のアミノ酸を導入することもできる。   The first decoy molecule represented by the formula (1) can be produced, for example, by introducing one amino acid into a carboxylic acid having an alkyl chain at the second site. The carboxyl group (first site) of the “N-acylamino acid” thus obtained corresponds to A of Formula (1), the alkyl group of the acyl group (second site) corresponds to B thereof, and the amino acid The side chain of is corresponding to the same R. Furthermore, two or more amino acids can be introduced into the alkylcarboxylic acid.

この反応は、例えば、アミノ酸のカルボキシル基をエステル化するなどして保護した後、カルボン酸とアミノ酸のカルボキシル保護体とを縮合し、その後、脱保護することにより、式(1)で表される「N−アシルアミノ酸」を取得できる。以下に、典型的なスキームとして、アミノ酸のメチルエステルを介したN−アシルアミノ酸の合成スキームを例示する。   This reaction is represented by the formula (1) by, for example, protecting the carboxyl group of an amino acid by esterification, then condensing the carboxylic acid with the carboxyl-protected amino acid, and then deprotecting. "N-acyl amino acid" can be obtained. Below, as a typical scheme, a synthetic scheme of N-acyl amino acid via methyl ester of amino acid is illustrated.

Figure 0006679084
Figure 0006679084

(アミノ酸のメチルエステル化)
例えば、50 mLナスフラスコにアミノ酸(19 mmol)を入れてメタノール(19 mL)に溶かし、−20°Cに冷却し、この溶液に塩化チオニル(20 mmol, 1.45mL)をゆっくりと滴下し、0°Cで1時間撹拌した後、室温で16時間撹拌する。反応液を減圧留去し、得られた白色固体をジエチルエーテルで洗浄し、減圧下で乾燥させる。
(Amino acid methyl esterification)
For example, put amino acid (19 mmol) in a 50 mL eggplant flask, dissolve in methanol (19 mL), cool to -20 ° C, and slowly add thionyl chloride (20 mmol, 1.45 mL) to this solution. After stirring for 1 hour at ° C, stir for 16 hours at room temperature. The reaction solution is evaporated under reduced pressure, the obtained white solid is washed with diethyl ether, and dried under reduced pressure.

(カルボン酸とアミノ酸の縮合反応)
その後、50 mL二口フラスコに、例えば、アミノ酸のメチルエステルとしてL-フェニルアラニンメチルエステル塩酸塩(4 mmol, 863 mg)、ノナン酸(4 mmol, 643 mg)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt・H2O)(5 mmol, 676 mg)、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC-HCl)(5 mmol, 978 mg)を加えて、アルゴン下でジメチルホルムアミド(5 mL)を加えて溶解させる。つづいて、N,N'-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)(10 mmol, 1.29 g)を加え、室温で6時間撹拌し、その後、反応溶液と同体積のイオン交換水を加え、酢酸エチルで3回抽出を行う。抽出した有機相を合わせ、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムを加えて30分間乾燥し、ろ過後、溶媒をエバポレーターにより留去する。酢酸エチル:ヘキサン=3:7を展開溶媒として用いて、シリカゲルカラムで精製した。対応するフラクションを集めて溶媒を留去し、真空乾燥して固体を得る。
(Condensation reaction of carboxylic acid and amino acid)
Then, in a 50 mL two-necked flask, for example, as methyl ester of amino acid, L-phenylalanine methyl ester hydrochloride (4 mmol, 863 mg), nonanoic acid (4 mmol, 643 mg), 1-hydroxybenzotriazole (HOBt ・ H 2 O) (5 mmol, 676 mg) and 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC-HCl) (5 mmol, 978 mg) were added, and dimethylformamide (5 (mL) and dissolve. Subsequently, N, N'-diisopropylethylamine (DIPEA) (10 mmol, 1.29 g) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 6 hours, then ion-exchanged water in the same volume as the reaction solution was added, and extracted 3 times with ethyl acetate. I do. The extracted organic phases are combined, washed with a saturated sodium hydrogen carbonate aqueous solution and a saturated saline solution, magnesium sulfate is added and the mixture is dried for 30 minutes, filtered, and then the solvent is distilled off by an evaporator. It was purified with a silica gel column using ethyl acetate: hexane = 3: 7 as a developing solvent. The corresponding fractions are collected, the solvent is evaporated and dried under vacuum to give a solid.

(メチルエステルの脱保護)
合成したN-アシルアミノ酸メチルエステルに1.0 M LiOH/THF = 4:1溶液を加え、室温で24時間撹拌する。氷浴上で2M HClを加えpHを1にして、Et2Oで3回抽出を行い、硫酸マグネシウムを加えて30分間乾燥し、ろ過後、溶媒をエバポレーターにより留去する。得られた固体を少量の酢酸エチルに溶かし、70°Cの水浴上で固体が析出する寸前までヘキサンを加えた後、室温で放置し再結晶化を行った。析出した固体を吸引ろ過し、真空乾燥して固体を得る。
(Deprotection of methyl ester)
Add 1.0 M LiOH / THF = 4: 1 solution to the synthesized N-acyl amino acid methyl ester and stir at room temperature for 24 hours. The pH is adjusted to 1 by adding 2M HCl on an ice bath, extraction is performed 3 times with Et 2 O, magnesium sulfate is added and the mixture is dried for 30 minutes, filtered, and the solvent is distilled off by an evaporator. The obtained solid was dissolved in a small amount of ethyl acetate, hexane was added on a water bath at 70 ° C until just before precipitation of the solid, and the mixture was allowed to stand at room temperature for recrystallization. The precipitated solid is suction filtered and vacuum dried to obtain a solid.

また、「N−アシルアミノ酸」においては、第1の部位はカルボン酸となるが、アルキルカルボン酸と縮合するアミノ酸に替えて非天然アミノ酸を用いることにより、第1の部位をカルボン酸以外の官能基とすることができる。例えば、アルキルエステルやアミドなどのカルボキシ基誘導体とするには、アミノ酸のカルボキシル基を保護基のメチルエステル基に変えて、エタノールや対応するアルコールによるエステル化したものを、アルキルカルボン酸と縮合することにより得ることができる。また、例えば、第1の部位をアミド基とするには、メチルアミンやエチルアミンなどをアミノ酸のカルボキシルと縮合させた上で、アルキルカルボン酸と縮合することにより得ることができる。さらに、例えば、第1の部位をアルデヒド基とするには、アミノ酸のカルボキシル基を還元してアルデヒド基とした後にアセタール保護し、アルキルカルボン酸との縮合反応の後に、酸で脱保護することにより得ることができる。   Further, in the "N-acyl amino acid", the first site is a carboxylic acid, but by using an unnatural amino acid in place of an amino acid that condenses with an alkylcarboxylic acid, the first site is a functional group other than carboxylic acid. Can be the basis. For example, in order to obtain a carboxy group derivative such as an alkyl ester or amide, the carboxyl group of an amino acid is changed to a methyl ester group as a protecting group, and esterified with ethanol or a corresponding alcohol is condensed with an alkylcarboxylic acid Can be obtained by Further, for example, in order to make the first site an amide group, it can be obtained by condensing methylamine, ethylamine or the like with the carboxyl of an amino acid and then condensing with an alkylcarboxylic acid. Further, for example, to make the first site an aldehyde group, the carboxyl group of the amino acid is reduced to an aldehyde group, followed by acetal protection, and after condensation reaction with an alkylcarboxylic acid, deprotection with an acid is performed. Obtainable.

式(1)におけるRは、アミノ酸の側鎖を利用してさらに種々の形態に改変することが可能である。   R in the formula (1) can be further modified into various forms by utilizing the side chain of the amino acid.

以上のとおり、第1のデコイ分子は、第1の部位と、第2の部位と、これらを連結するリンカーを備えている。リンカーは、第1のデコイ分子の第1の部位とP450の基質結合部位又はその開口部との相互作用を向上させているものと考えられる。   As described above, the first decoy molecule includes the first site, the second site, and the linker that connects them. It is believed that the linker enhances the interaction between the first site of the first decoy molecule and the substrate binding site of P450 or its opening.

第1のデコイ分子は、P450によって炭化水素系基質に水酸基が導入されることにより、炭化水素系基質の親水性が向上して速やかに疎水性の基質結合部位から排出される。このため、1つのみのあるいは特定の炭素原子への水酸基導入が生じやすくなる傾向がある。このため、第1のデコイ分子は、こうした水酸化に好ましく用いうる。   When the first decoy molecule is introduced with a hydroxyl group into the hydrocarbon-based substrate by P450, the hydrophilicity of the hydrocarbon-based substrate is improved and the first decoy molecule is rapidly discharged from the hydrophobic substrate-binding site. For this reason, introduction of a hydroxyl group into only one or a specific carbon atom tends to occur easily. Therefore, the first decoy molecule can be preferably used for such hydroxylation.

また、第1のデコイ分子は、カップリング効率(%)、すなわち、生成したアルコールなどの水酸化量(モル数)に対する消費したNADPHのモル数の割合(%)が高くなる傾向があり(例えば、後述する第2のデコイ分子等よりも)、副反応が少なく、酵素の寿命を延長させることができる。   In addition, the first decoy molecule tends to have a higher coupling efficiency (%), that is, a higher ratio (%) of the number of moles of NADPH consumed with respect to the amount of hydroxylation (number of moles) of the produced alcohol or the like (for example, , A second decoy molecule and the like described later), there are few side reactions, and the life of the enzyme can be extended.

(炭化水素系基質の水酸化方法及び炭化水素系基質の水酸化物の生産方法)
本明細書に開示されるこれらの方法は、第1のデコイ分子、P450及び炭化水素系基質の存在下で、P450により前記基質を水酸化する工程を備えることができる。これらの方法によれば、より実用的に、フッ素による種々の不都合を回避して各種の基質を水酸化し、水酸化物を得ることができる。
(Hydrocarbon-based substrate hydroxylation method and hydrocarbon-based substrate hydroxide production method)
These methods disclosed herein can include the step of hydroxylating a first decoy molecule, P450 and a hydrocarbon-based substrate with the P450 in the presence of the substrate. According to these methods, it is possible to practically avoid various disadvantages caused by fluorine and to oxidize various substrates to obtain hydroxide.

第1のデコイ分子、炭化水素系基質、及びP450については、既に記載した各種態様を適用できる。炭化水素系基質の水酸化にあたっては、当業者は、公知のP450から適切なP450を選択し、第1のデコイ分子を設計し取得し、水酸化反応を実施することができる。   For the first decoy molecule, the hydrocarbon-based substrate, and P450, the various aspects already described can be applied. For hydroxylation of a hydrocarbon-based substrate, those skilled in the art can select an appropriate P450 from known P450s, design and obtain the first decoy molecule, and carry out the hydroxylation reaction.

本方法においては、P450の酵素活性を持続させる等の目的でNADPH(NADP)、酸素分子等を適宜存在させた状態で行うことが好ましい。また、炭化水素系基質の状態(気体、ガス等)において、基質の供給形態等を適宜変更することができる。   In this method, NADPH (NADP), oxygen molecules, and the like are preferably present in a state of being appropriately present for the purpose of maintaining the enzymatic activity of P450. Further, in the state of the hydrocarbon-based substrate (gas, gas, etc.), the substrate supply mode and the like can be changed as appropriate.

本方法は、バッチ式でおこなっても良いし、連続的におこなっても良い。P450は、公知の固定化手段を用いて固定化して用いてもよいし、その他、酵素を用いた工業的方法に適用される公知の手法を適宜適用することができる。   This method may be carried out batchwise or continuously. P450 may be immobilized by using a known immobilizing means, and other known methods applied to industrial methods using enzymes may be appropriately applied.

これらの方法は、炭化水素系基質を限定するものではないが、エタン、プロパン、ブタン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン等の水酸化に好適に用いることができる。   Although these methods do not limit the hydrocarbon-based substrate, they can be suitably used for the hydroxylation of ethane, propane, butane, heptane, cyclohexane, benzene and the like.

(P450で炭化水素系基質を水酸化するためのデコイ分子のスクリーニング方法)
本明細書に開示されるスクリーニング方法は、P450、前記P450の基質結合部位に結合可能な末端構造である第1の部位と、フッ素化されていないアルキル鎖である第2の部位と、前記第1の部位と前記第2の部位とを連結する、ペプチド結合を含むリンカーと、を備える、1又は2以上のデコイ分子候補及び炭化水素系基質の存在下で、前記P450を前記炭化水素系基質に作用させる工程、を備えることができる。本スクリーニング方法によれば、デコイ分子候補によるP450の炭化水素系基質の水酸化を評価することができ、所望の炭化水素系基質を水酸化するためデコイ分子をスクリーニングすることができる。なお、本スクリーニング方法において、P450についても1又は2以上の候補を組み合わせることで、好適なP450をスクリーニングできる。
(Screening method for decoy molecules for hydroxylating a hydrocarbon substrate with P450)
The screening method disclosed in the present specification includes P450, a first site that is a terminal structure capable of binding to a substrate binding site of P450, a second site that is a non-fluorinated alkyl chain, and The P450 in the presence of one or more decoy molecule candidates and a hydrocarbon-based substrate, which comprises a linker containing a peptide bond that connects the one site and the second site. And a step of acting on. According to the present screening method, the hydroxylation of the hydrocarbon substrate of P450 by the decoy molecule candidate can be evaluated, and the decoy molecule can be screened for hydroxylating the desired hydrocarbon substrate. In this screening method, a suitable P450 can be screened by combining 1 or 2 or more candidates for P450.

本スクリーニング方法においては、既述の水酸化方法と同様にして上記作用工程を実施することができる。   In this screening method, the above-mentioned action steps can be carried out in the same manner as the above-mentioned hydroxylation method.

本スクリーニング方法においては、第1のデコイ分子における、アルキル鎖長、アルキル鎖の形態、第2の部位の種類、リンカーの形態を適宜組み合わせた第1のデコイ分子候補を準備することができる。また、既述のように、P450についても種々の公知のP450候補を準備することができる。第1のデコイ分子を用いる場合には、P450は野生型を用いることが好ましい場合がある。   In this screening method, a first decoy molecule candidate in which the alkyl chain length, the alkyl chain form, the type of the second site, and the linker form in the first decoy molecule are appropriately combined can be prepared. Further, as described above, various known P450 candidates can be prepared for P450. When using the first decoy molecule, it may be preferable to use wild type P450.

(第2態様のデコイ分子)
本明細書に開示される第2の態様のデコイ分子(以下、第2のデコイ分子という。)は、変異型P450を用いて炭化水素系基質の炭素原子に水酸基を導入することができる。
(Decoy molecule of the second aspect)
The decoy molecule of the second aspect disclosed in the present specification (hereinafter referred to as the second decoy molecule) can introduce a hydroxyl group into a carbon atom of a hydrocarbon-based substrate by using a mutant P450.

第2のデコイ分子は、変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼの基質結合部位に結合可能な末端構造である第1の部位を備えるとともに、既述の第1のデコイ分子においてアルキル鎖である第2の部位の少なくとも一部がフッ素化されている点において相違する以外は、同様の構成を採ることができる。   The second decoy molecule has a first site that is a terminal structure capable of binding to the substrate binding site of the mutant cytochrome P450 monooxygenase, and a second site that is an alkyl chain in the already-described first decoy molecule. The same configuration can be adopted except that at least a part of the above is fluorinated.

こうした第2のデコイ分子が、変異型P450に対して好適に機能しうるため、第2のデコイ分子によって変異型P450による触媒活性を改変したり増強することが可能となる。   Since such a second decoy molecule can suitably function against the mutant P450, it becomes possible to modify or enhance the catalytic activity of the mutant P450 by the second decoy molecule.

第2のデコイ分子における第1の部位は、変異型P450の基質結合部位、より詳しくはその開口部近傍に結合可能な末端構造である。変異型P450の当該部位は、野生型P450と基本的に同等であるので、実質的には、第2のデコイ分子の第1の部位は、第1のデコイ分子と同一であってもよい。   The first site in the second decoy molecule is a substrate binding site of mutant P450, more specifically, a terminal structure capable of binding in the vicinity of its opening. Since the site of the mutant P450 is basically equivalent to the wild type P450, the first site of the second decoy molecule may be substantially the same as the first decoy molecule.

第2のデコイ分子における第2の部位は、炭素原子に結合する少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換されてフッ素化されていればよい。すべての水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。好ましくは、少なくともアルキル鎖の末端から数えて1〜3番目の炭素原子に結合される水素原子がフッ素で置換されている。また、好ましくは、少なくとも、アルキル鎖の末端から数えて1〜7番目の炭素原子に結合される水素原子がフッ素で置換されている。   The second site of the second decoy molecule may be fluorinated by substituting at least a part of hydrogen atoms bonded to carbon atoms with fluorine atoms. All hydrogen atoms may be replaced by fluorine atoms. Preferably, at least the hydrogen atom bonded to the 1st to 3rd carbon atoms counted from the end of the alkyl chain is substituted with fluorine. Further, preferably, at least the hydrogen atom bonded to the 1st to 7th carbon atoms counted from the end of the alkyl chain is substituted with fluorine.

第2のデコイ分子は、変異型P450に対して用いることが好ましい。ここで変異型P450は既に述べた各種のP450の変異型が挙げられる。例えば、P450BM−3のA328Fの変異型が挙げられる。A328F変異型は、A. Seifert, S. Vomund, K. Grohmann, S. Kriening, V. B. Urlacher, S. Laschat and J. Pleiss, ChemBioChem, 2009, 10, 853-861、A. Rentmeister, T. R. Brown, C. D. Snow, M. N. Carbone and F. H. Arnold, ChemCatChem, 2011, 3, 1065-1071、E. Weber, A. Seifert, M. Antonovici, C. Geinitz, J. Pleiss and V. B. Urlacher, Chem. Commun., 2011, 47, 944-946等に記載されている。また、P450BM−3のA328Fと同様に好ましい変異型P450としては、P450BM−3A264V、同A264I、同A82W、同A328V、同A328Iが挙げられる。A264V/A328F、A264V/A328V、A264V/A328Iなどの二重変異体も挙げられる。これらは、活性中心のヘム近傍に配置されている。   The second decoy molecule is preferably used for the mutant P450. Examples of the mutant P450 include various P450 mutants described above. For example, a mutant form of A328F of P450BM-3 can be mentioned. The A328F variant is A. Seifert, S. Vomund, K. Grohmann, S. Kriening, VB Urlacher, S. Laschat and J. Pleiss, ChemBioChem, 2009, 10, 853-861, A. Rentmeister, TR Brown, CD. Snow, MN Carbone and FH Arnold, ChemCatChem, 2011, 3, 1065-1071, E. Weber, A. Seifert, M. Antonovici, C. Geinitz, J. Pleiss and VB Urlacher, Chem. Commun., 2011, 47, 944-946 etc. Further, similar to P328BM of P450BM-3, preferred mutant P450s include P450BM-3A264V, A264I, A82W, A328V and A328I. Double mutants such as A264V / A328F, A264V / A328V, A264V / A328I are also included. These are located near the heme of the active center.

第2のデコイ分子は、変異型P450に対しても適用できるため、従来野生型では困難であった炭化水素系基質を、効率的に水酸化できるようになる。例えば、メタン、エタン、プロパンなどの炭素数1〜3程度のアルカンに好適に適用することができる。より好ましくは、メタン及びエタンである。第2のデコイ分子を変異型P450BM3等に適用してメタン及びエタン、なかでもメタンを酵素的に酸素を用いて酸化できることは有意義である。従前、メタンについては、P450を含むヘム鉄を活性中心とする酵素で酸化して水酸基を導入したことは報告されていない。   The second decoy molecule can also be applied to the mutant P450, so that it becomes possible to efficiently hydroxylate a hydrocarbon-based substrate that was conventionally difficult in the wild type. For example, it can be suitably applied to alkanes having about 1 to 3 carbon atoms such as methane, ethane, and propane. More preferred are methane and ethane. It is significant that the second decoy molecule can be applied to mutant P450BM3 and the like to oxidize methane and ethane, especially methane using oxygen enzymatically. Previously, it was not reported that methane was oxidized by an enzyme having P450-containing heme iron as an active center to introduce a hydroxyl group.

そのほか、第2のデコイ分子については、第2の部位の少なくとも一部がフッ素化されている以外の態様については、第1のデコイ分子の各種態様をそのまま適用できる。   In addition, with respect to the second decoy molecule, various aspects of the first decoy molecule can be applied as they are, except for the aspect in which at least a part of the second site is fluorinated.

(炭化水素系基質の水酸化方法及び炭化水素系基質の水酸化物の生産方法)
本明細書に開示されるこれらの方法は、第2のデコイ分子を用いるほか、変異型P450を用いる以外は、第1のデコイ分子についての水酸化方法及び水酸化物の生産方法を適用することができる。
(Hydrocarbon-based substrate hydroxylation method and hydrocarbon-based substrate hydroxide production method)
In these methods disclosed in the present specification, in addition to using the second decoy molecule, the hydroxylation method and the hydroxide production method for the first decoy molecule are applied except that the mutant P450 is used. You can

(変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼで炭化水素系基質を水酸化するためのデコイ分子のスクリーニング方法)
本明細書に開示されるスクリーニング方法は、変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼ、前記変異型P450の基質結合部位に結合可能な末端構造である第1の部位と、少なくとも一部がフッ素化されたアルキル鎖である第2の部位と、前記第1の部位と前記第2の部位とを連結する、ペプチド結合を含むリンカーと、を備える、1又は2以上の第2のデコイ分子候補及び炭化水素系基質の存在下で、前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼを前記炭化水素系基質に作用させる工程を備えることができる。本スクリーニング方法によれば、第2のデコイ分子候補による変異型P450の炭化水素系基質の水酸化を評価することができ、所望の炭化水素系基質を水酸化するための第2のデコイ分子をスクリーニングすることができる。なお、本スクリーニング方法において、変異型P450についても1又は2以上の候補を組み合わせることで、好適な変異型P450をスクリーニングできる。
(Method for screening decoy molecule for hydroxylation of hydrocarbon substrate with mutant cytochrome P450 monooxygenase)
The screening method disclosed herein includes a mutant cytochrome P450 monooxygenase, a first site that is a terminal structure capable of binding to a substrate binding site of the mutant P450, and an alkyl chain at least partially fluorinated. One or more second decoy molecule candidates and a hydrocarbon-based substrate, each of which has a second site that is and a linker containing a peptide bond that connects the first site and the second site. In the presence of the enzyme, the step of allowing the mutant cytochrome P450 monooxygenase to act on the hydrocarbon-based substrate can be provided. According to the present screening method, the hydroxylation of the mutant P450 hydrocarbon substrate by the second candidate decoy molecule can be evaluated, and the second decoy molecule for hydroxylating a desired hydrocarbon substrate can be identified. Can be screened. In the present screening method, a suitable mutant P450 can also be screened by combining one or more candidates for the mutant P450.

本スクリーニング方法においては、既述の水酸化方法と同様にして上記作用工程を実施することができる。   In this screening method, the above-mentioned action steps can be carried out in the same manner as the above-mentioned hydroxylation method.

本スクリーニング方法においては、第1のデコイ分子におけるのと同様に、アルキル鎖長、アルキル鎖の形態、第2の部位の種類、リンカーの形態を適宜組み合わせた第1のデコイ分子候補を準備することができる。また、既述のように、変異型P450についても種々の公知のP450候補を準備することができる。   In this screening method, as in the case of the first decoy molecule, the first decoy molecule candidate is prepared by appropriately combining the alkyl chain length, the alkyl chain form, the second site type, and the linker form. You can Further, as described above, various known P450 candidates can be prepared for the mutant P450.

(デコイ分子を含む水酸化のためのキット及びデコイ分子組成物)
本明細書は、さらに、既に説明した第1の態様のデコイ分子及び/又は第2の態様のデコイ分子を備える、水酸化のためのキットを提供することができる。こうしたキットは、第1の態様及び第2の態様の各態様のデコイ分子につき、1又は構造の異なる2以上のデコイ分子を備えることもできる。さらに、こうしたキットは、1又は2以上のP450及び変異型P450を含むこともできる。
(Kit for hydroxylation containing decoy molecule and decoy molecule composition)
The present specification can further provide a kit for hydroxylation, which comprises the decoy molecule of the first aspect and / or the decoy molecule of the second aspect already described. Such a kit can also include one or two or more decoy molecules having different structures for each decoy molecule of each of the first and second aspects. In addition, such kits can also include one or more P450s and mutant P450s.

デコイ分子は、単独の試薬として提供されてもよいが、予め、適用するP450及び/又は変異型P450とを組み合わせた組成物として提供されてもよい。組成物として提供されることで、水酸化反応を簡易に行えるようになる。   The decoy molecule may be provided as a single reagent, or may be provided as a composition in which P450 and / or mutant P450 to be applied are combined in advance. By being provided as a composition, the hydroxylation reaction can be easily carried out.

以下、本明細書の開示について具体例を挙げて説明するが、本明細書の開示は以下の実施例に拘束されるものではない。   Hereinafter, the disclosure of the present specification will be described with reference to specific examples, but the disclosure of the present specification is not limited to the following examples.

(P450の発現精製)
大腸菌BL21(DE3)株に、シトクロムP450BM3(CYP102A1)全長をコードするDNA(アミノ酸配列、配列番号1)(C. J. C. Whitehouse, S. G. Bell, L. L. Wong, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 1218-1260.のFig.2に開示されるCYP102Aサブファミリーのアライメント結果におけるA1である。)をコードするDNAを挿入したpUCベクターを組み込んで、P450BM3遺伝子を発現させた。産生したP450BM3を大腸菌から抽出、精製するため、大腸菌を超音波で破砕し、破砕液を遠心分離して上清を回収し、この上清を陰イオン交換カラム(DE-52)に一旦結合させ、0〜250mM KClの濃度勾配を用いて溶出し、P450BM3を示す茶色のピーク画分を回収した。
(P450 expression purification)
DNA (amino acid sequence, SEQ ID NO: 1) encoding the entire length of cytochrome P450BM3 (CYP102A1) in Escherichia coli BL21 (DE3) strain (CJC Whitehouse, SG Bell, LL Wong, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 1218-1260. 2) of the CYP102A subfamily disclosed in Fig. 2) was inserted into the pUC vector into which the DNA encoding the PUCBM3 gene was expressed. In order to extract and purify the produced P450BM3 from E. coli, the E. coli was disrupted by sonication, the disrupted solution was centrifuged and the supernatant was collected, and this supernatant was once bound to the anion exchange column (DE-52). Elution was performed with a gradient of 0 to 250 mM KCl, and a brown peak fraction showing P450BM3 was collected.

溶出したピーク画分の精製度をSDS-PAGEで確認し、精製度が高い画分を混合し、分画分子量(MWCO)が30,000の限外濾過キットで濃縮した後、緩衝液A(20mM Tris-HCl(pH7.4))で希釈してKCl濃度を5mM 以下にして脱塩した。続いて、陰イオン交換カラム(DEAE650S)を用いてKClを0〜1000mMの範囲で濃度勾配をかけてBM3を溶出させ、同様に精製を行った。最後に、ゲル濾過カラム(Sephacryl S-300HR)に緩衝液B(20mM Tris-HCl(pH7.4)、100mM KCl)を流してP450BM3を溶出させ、得られた茶色のピーク画分を回収し、これを野生型のP450BM3試料として、以下の反応に用いた。   Check the purity of the eluted peak fractions by SDS-PAGE, mix the highly purified fractions, concentrate with an ultrafiltration kit with a molecular weight cut-off (MWCO) of 30,000, and then use buffer A (20 mM Tris -HCl (pH 7.4)) and the KCl concentration was adjusted to 5 mM or less for desalting. Then, using an anion exchange column (DEAE650S), KCl was subjected to a concentration gradient in the range of 0 to 1000 mM to elute BM3, and the same purification was performed. Finally, Buffer B (20 mM Tris-HCl (pH7.4), 100 mM KCl) was passed through a gel filtration column (Sephacryl S-300HR) to elute P450BM3, and the obtained brown peak fraction was collected, This was used as a wild-type P450BM3 sample in the following reaction.

(ベンゼンの水酸化反応1)
本実施例では、C9アルキルカルボン酸(ノナン酸)を各種アミノ酸で修飾したN-アシルアミノ酸を合成し、これらのN−アシルアミノ酸をデコイ分子として用いて野生型P450BM3に添加することで、野生型P450BM3にベンゼンの水酸化活性を付与できることを確認した。以下、濃度は全て終濃度で示す。
(Benzene hydroxylation reaction 1)
In this example, N-acyl amino acids obtained by modifying C9 alkylcarboxylic acid (nonanoic acid) with various amino acids were synthesized, and these N-acyl amino acids were used as decoy molecules and added to wild-type P450BM3 to obtain wild-type P450BM3. It was confirmed that P450BM3 can be provided with benzene hydroxylation activity. Hereinafter, all concentrations are shown as final concentrations.

ノナン酸を、グリシン(Gly)、アラニン(Ala)、ロイシン(Leu)、メチオニン(Met)、フェニルアラニン(Phe)及びトリプトファン(Trp)を修飾して、各種のN−アシルアミノ酸を合成した。ノナン酸へのアミノ酸の導入については、既に説明したとおり、アミノ酸をメチルエステル化後、ノナン酸と縮合し、その後、脱保護することにより、各種のN−アシルアミノ酸を得た。スキームを以下に示す。なお、アミノ酸1当量に対して、以下に示す割合で各種試薬を用いた。   Nonanoic acid was modified with glycine (Gly), alanine (Ala), leucine (Leu), methionine (Met), phenylalanine (Phe) and tryptophan (Trp) to synthesize various N-acyl amino acids. Regarding the introduction of the amino acid into the nonanoic acid, as already described, the amino acid was methyl-esterified, condensed with nonanoic acid, and then deprotected to obtain various N-acyl amino acids. The scheme is shown below. Various reagents were used at the ratios shown below with respect to 1 equivalent of amino acid.

Figure 0006679084
Figure 0006679084

高純度酸素ガスを吹き込み飽和させた緩衝液Bで反応溶液の全体積の90%以上を満たし、500nM 野生型P450BM3、10mMベンゼン、100μMの各N-アシルアミノ酸を加え、最後に5mM NADPHを添加し反応を開始した。なお、N-アシルアミノ酸を溶解するのにDMSO溶液を用いる必要があるため、結果として、反応液は0.5v/v%のDMSOを含有していた。   Fill 90% or more of the total volume of the reaction solution with buffer B saturated with high-purity oxygen gas, add 500 nM wild-type P450BM3, 10 mM benzene, 100 μM each N-acyl amino acid, and finally add 5 mM NADPH. The reaction started. Since it was necessary to use a DMSO solution to dissolve the N-acyl amino acid, the reaction solution consequently contained 0.5 v / v% DMSO.

反応は、密閉したバイアルで行い、25℃以下で反応液を撹拌しながら進行させた。10分間の反応後、1M塩酸0.15mL を加えて反応を停止し、10分間撹拌した。反応液を1M水酸化ナトリウム水溶液0.15mLで中和し、アセトニトリル1.3mLを加えた後、フィルター濾過をしてHPLCで分析した。HPLCは島津社製のLC-10ADVPを用い、カラムはGL Sciences社製の逆相カラムInertsil ODS-3(内径4.6 mm、カラム長250mm、粒子径5μm)を用いた。溶離液には緩衝液B/アセトニトリル=1:1を用いて、流速0.5 mL/minで35分間測定を行った。   The reaction was performed in a closed vial, and the reaction solution was allowed to proceed at 25 ° C or lower while stirring. After the reaction for 10 minutes, the reaction was stopped by adding 0.15 mL of 1M hydrochloric acid, and the mixture was stirred for 10 minutes. The reaction solution was neutralized with 0.15 mL of a 1 M aqueous sodium hydroxide solution, 1.3 mL of acetonitrile was added, and then filtered through a filter and analyzed by HPLC. LC-10ADVP manufactured by Shimadzu was used for HPLC, and a reverse phase column Inertsil ODS-3 (internal diameter 4.6 mm, column length 250 mm, particle diameter 5 μm) manufactured by GL Sciences was used as the column. Buffer B / acetonitrile = 1: 1 was used as an eluent, and measurement was performed at a flow rate of 0.5 mL / min for 35 minutes.

なお、N−ノナノイルアミノ酸に替えてノナン酸を用いる以外は同様の操作を行い、比較例とした。また、N-アシルアミノ酸を添加せず、代わりに0.5v/v%のDMSOのみを添加した系として同様の操作を行った。   In addition, the same operation was performed except that nonanoic acid was used instead of the N-nonanoyl amino acid, and a comparative example was obtained. Further, the same operation was performed as a system in which N-acyl amino acid was not added and only 0.5 v / v% DMSO was added instead.

各反応液のHPLCのクロマトグラム上には、比較例及び対照例には見られない新しいピークが観察された。新ピークの保持時間は、フェノールの保持時間と一致することを確認できたため、本反応液には、反応生成物としてフェノールが生成していることがわかった。各反応液におけるフェノール量及びNADPHの消費量も測定した。表1に、添加したN−ノナノイルアミノ酸に対する1分間あたりのフェノールの生成量、NADPHの消費量おNADPHの消費量のうちフェノールの生成に利用された割合(カップリング率)を示す。   On the HPLC chromatogram of each reaction solution, a new peak which was not found in Comparative Example and Control Example was observed. Since it was confirmed that the retention time of the new peak coincided with the retention time of phenol, it was found that phenol was produced as a reaction product in this reaction solution. The amount of phenol and the amount of NADPH consumed in each reaction solution were also measured. Table 1 shows the amount of phenol produced per minute with respect to the added N-nonanoyl amino acid, the amount of NADPH consumed, and the ratio of the amount of NADPH used to produce phenol (coupling ratio).

Figure 0006679084
Figure 0006679084

表1に示すように、ノナン酸を、グリシン、アラニン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン及びトリプトファンという疎水性側鎖を有するアミノ酸で修飾して得たデコイ分子は、いずれも、ベンゼンをフェノールに酸化できることがわかった。これに対して、アミノ酸で修飾していない単なるノナン酸(比較例)及び対照例では、全くフェノールは生成していなかった。   As shown in Table 1, decoy molecules obtained by modifying nonanoic acid with amino acids having hydrophobic side chains of glycine, alanine, leucine, methionine, phenylalanine, and tryptophan are all capable of oxidizing benzene to phenol. all right. On the other hand, no phenol was produced in the nonanoic acid which was not modified with an amino acid (comparative example) and the control example.

また、N-アシルアミノ酸のアミノ酸部位を変えることでフェノ―ル水酸化活性とNADPHの消費量が変化することがわかった。ベンゼンの水酸化反応では、炭素数9のアルキル鎖を持つノナン酸をアミノ酸で修飾したデコイ分子を用いた場合、フェニルアラニンで修飾したC9-Pheが最も高い酸化活性を示した。   It was also found that the phenol hydroxylation activity and NADPH consumption were changed by changing the amino acid site of N-acyl amino acid. In the hydroxylation reaction of benzene, C9-Phe modified with phenylalanine showed the highest oxidative activity when a nonoic acid having an alkyl chain having 9 carbon atoms was modified with an amino acid.

(ベンゼンの水酸化反応2)
本実施例では、N-アシルアミノ酸のアルキル鎖の鎖長とベンゼンの酸化活性とについて評価した。本実施例では、実施例2に準じて、オクタン酸、(C8)、ノナン酸(C9)、デカン酸(C10)及びウンデカン酸(C11)にフェニルアラニンで修飾して各種N−アシルフェニルアラニンを合成した。これらの各種デコイ分子につき、実施例2と同様にしてベンゼンの水酸化反応を実施した。結果を表2に示す。
(Benzyl hydroxylation reaction 2)
In this example, the chain length of the alkyl chain of N-acyl amino acid and the benzene oxidation activity were evaluated. In this example, according to Example 2, octanoic acid, (C8), nonanoic acid (C9), decanoic acid (C10) and undecanoic acid (C11) were modified with phenylalanine to synthesize various N-acylphenylalanines. . The various decoy molecules were subjected to a benzene hydroxylation reaction in the same manner as in Example 2. Table 2 shows the results.

Figure 0006679084
Figure 0006679084

表2に示すように、アミノ酸の種類によってフェノ―ル水酸化活性とNADPHの消費量が変化した。ベンゼンの水酸化反応では、フェニルアラニンを修飾したN-アシルフェニルアラニンの中で、炭素数10のアルキル鎖を持つN-デカノイルフェニルアラニン(C10-Phe)を加えた際に最も高い酸化活性を示した。さらに、フェニルアラニンに替えてロイシンで修飾したN-アシルロイシンの中でも、炭素数10のアルキル鎖を持つN-デカノイルロイシン(C10-Leu)を加えた際に最も高い酸化活性を示した。   As shown in Table 2, phenol hydroxylation activity and NADPH consumption varied depending on the type of amino acid. Among phenylalanine-modified N-acylphenylalanines, N-decanoylphenylalanine (C10-Phe) having an alkyl chain with 10 carbon atoms showed the highest oxidative activity in benzene hydroxylation. Furthermore, among N-acyl leucines modified with leucine instead of phenylalanine, the highest oxidative activity was obtained when N-decanoyl leucine (C10-Leu) having an alkyl chain having 10 carbon atoms was added.

なお、シトクロムP450BM3(CYP102A5)(C. J. C. Whitehouse, S. G. Bell, L. L. Wong, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 1218-1260.のFig.2に開示されるCYP102Aサブファミリーのアライメント結果におけるA5である。)をコードするDNAについても実施例1と同様にして操作して、A5野生型のP450BM3を取得し、N-デカノイルロイシン(C10-Leu)を用いて上記と同様にしてベンゼンの酸化活性を評価したところ、A1野生型と同様、フェノールへの酸化を確認できた。   The cytochrome P450BM3 (CYP102A5) (CJC Whitehouse, SG Bell, LL Wong, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 1218-1260. Fig. 2 is A5 in the alignment result of the CYP102A subfamily disclosed in Fig. 2. ) Is also operated in the same manner as in Example 1 to obtain A5 wild-type P450BM3, and the benzene oxidation activity of N-decanoylleucine (C10-Leu) is determined in the same manner as described above. Upon evaluation, oxidation to phenol was confirmed as in the case of A1 wild type.

(プロパンの水酸化反応)
本実施例では、ノナン酸をロイシンで修飾したN−ノナノイルロイシン(C9-Leu)が野生型P450BM3に対してプロパンの水酸化活性を有するどうかを評価した。
(Propane hydroxylation reaction)
In this example, it was evaluated whether N-nonanoylleucine (C9-Leu) obtained by modifying nonanoic acid with leucine has a propane hydroxylation activity with respect to wild-type P450BM3.

高純度プロパンガスと高純度酸素ガスの混合ガスを緩衝液Bに吹き込み飽和させて、混合ガス飽和緩衝液Bを得た。この混合ガス飽和緩衝液Bで反応溶液の全体積の90%以上を満たし、500nM P450BM3、100μM N-ノナノイルロイシンを加え、最後に5mM NADPHを添加し反応を開始した。   A mixed gas of high-purity propane gas and high-purity oxygen gas was blown into the buffer solution B to be saturated to obtain a mixed gas saturated buffer solution B. 90% or more of the total volume of the reaction solution was filled with this mixed gas saturation buffer B, 500 nM P450BM3 and 100 μM N-nonanoylleucine were added, and finally 5 mM NADPH was added to start the reaction.

反応は、密閉したバイアルで行い、バイアルをプロパンガスと酸素ガスの混合ガスで満たしたバルーンと接続し、バルーンの加圧下で反応液を撹拌しながら進行させた。10分間の反応後、生成したアルコールを検出、定量するため、アルコールを亜硝酸エステルに誘導体化した。亜硝酸エステルへの誘導体化は、文献Nguyen et al., Anal. Sci. 2001, 17, 639-643及びPeters et al., J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13442-13450にならって、反応試料1mlに対して、0.20gの亜硝酸ナトリウムを加え、1.0mLのヘキサンを加えた後、氷上で20%硫酸を150μl滴下し、15分間反応させて行った。誘導体化後、ヘキサン相を回収し、これを純水で洗浄した。洗浄後のヘキサン相をガスクロマトグラフィーで分析した。ガスクロマトグラフは島津社製のFID検出器を有するGC-2014を用い、カラムはRestek社製のRtx-1カラム(内径0.53mm、膜厚3μm、カラム長60m)を用いた。分離の条件は、試料注入口温度を250℃とし、カラムオーブンの温度プログラムは50 ℃で5分維持し、その後6分かけて200℃まで昇温し、そのまま3分間維持するよう設定した。検出器は250 ℃に設定した。対照はN-ノナノイルロイシンを添加せず、代わりに0.5v/v%のDMSOのみを添加した系とし、全て同じ手順で行った。   The reaction was carried out in a closed vial, the vial was connected to a balloon filled with a mixed gas of propane gas and oxygen gas, and the reaction solution was allowed to proceed while stirring under the pressure of the balloon. After the reaction for 10 minutes, the alcohol was derivatized to a nitrite in order to detect and quantify the produced alcohol. Derivatization to nitrites follows the literature Nguyen et al., Anal. Sci. 2001, 17, 639-643 and Peters et al., J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13442-13450. After adding 0.20 g of sodium nitrite and 1.0 mL of hexane to 1 ml of the reaction sample, 150 μl of 20% sulfuric acid was added dropwise on ice and the reaction was performed for 15 minutes. After derivatization, the hexane phase was recovered and washed with pure water. The hexane phase after washing was analyzed by gas chromatography. As the gas chromatograph, GC-2014 having a FID detector manufactured by Shimadzu was used, and as the column, an Rtx-1 column (internal diameter 0.53 mm, film thickness 3 μm, column length 60 m) manufactured by Restek was used. The separation conditions were set such that the sample inlet temperature was 250 ° C., the temperature program of the column oven was maintained at 50 ° C. for 5 minutes, the temperature was raised to 200 ° C. over 6 minutes, and then maintained for 3 minutes. The detector was set at 250 ° C. The control was a system in which N-nonanoylleucine was not added, but only 0.5 v / v% DMSO was added instead, and the same procedure was used.

本反応で得られた試料をガスクロマトクラフィーで調べると、対照には見られない新しいピークがひとつだけ得られた。プロパンの酸化反応では1-プロパノールもしくは2-プロパノールが生成する可能性がある。そこで、2-プロパノールを直接打ち込み、その保持時間を決定すると、ちょうど反応生成物と重なる位置に検出された。これより、反応生成物が2-プロパノールであることがわかった。また、亜硝酸エステルに誘導体化したプロパノールが、本条件下では誘導体の不安定性のため亜硝酸エステルとして検出することはできず、分解してプロパノールそのものとして検出されることが明らかになった。   When the sample obtained in this reaction was examined by gas chromatography, only one new peak, which was not found in the control, was obtained. The propane oxidation reaction may produce 1-propanol or 2-propanol. Then, when 2-propanol was directly injected and the retention time was determined, it was detected at a position just overlapping with the reaction product. From this, it was found that the reaction product was 2-propanol. In addition, it was revealed that propanol derivatized to nitrite cannot be detected as nitrite under this condition due to the instability of the derivative, but is decomposed and detected as propanol itself.

内部標準に1mM 3-ペンタノールを用いて2-プロパノールの定量を行ったところ、上記条件により、220μMを超える2-プロパノールが生じており、そのカップリングレート(%)は44%であった。   When 2-propanol was quantified using 1 mM 3-pentanol as an internal standard, more than 220 μM of 2-propanol was produced under the above conditions, and the coupling rate (%) was 44%.

(メタンの水酸化反応)
本実施例では、デカン酸をフェニルアラニンで修飾したN-デカノイルフェニルアラニン(C10-Phe)が、P450BM3の変異体であるP450BM3 A328F変異体に対してメタンの水酸化活性を有するどうかを評価した。なお、P450BM3 A328Fは、既述のP450BM3のアミノ酸配列に対してQuikChange Site-Directed Mutagenesis kit (Stratagene, La Jolla, CA)を用いることにより、A328Fの点置換変異を導入して作製した。
(Methane hydroxylation reaction)
In this example, it was evaluated whether N-decanoylphenylalanine (C10-Phe) obtained by modifying decanoic acid with phenylalanine has a methane hydroxylation activity against a P450BM3 mutant P450BM3A328F mutant. P450BM3 A328F was prepared by introducing a point substitution mutation of A328F into the previously described amino acid sequence of P450BM3 using the Quik Change Site-Directed Mutagenesis kit (Stratagene, La Jolla, CA).

高純度13Cメタンガスと高純度酸素ガスの混合ガスを緩衝液Bに吹き込み飽和させた、混合ガス飽和緩衝液(20mM Tris-HCl(pH 7.4)、100mM KCl)で反応溶液の全体積の90%以上を満たし、2μM P450BM3 A328F変異体、100μM N-デカノイルフェニルアラニン、カタラーゼ5×107 unit、SOD(スーパーオキシドディスミューターゼ)2×103 unitを加え、最後に5 mM NADPHを添加し反応を開始した。カタラーゼ及びSODは、P450の失活を抑制するために添加した。なお、N-デカノイルフェニルアラニンを溶解するのにDMSO溶液を用いたため、反応液は0.5v/v%のDMSOを含有していた。 90% of the total volume of the reaction solution with a mixed gas saturated buffer solution (20 mM Tris-HCl (pH 7.4), 100 mM KCl) which was saturated by blowing a mixed gas of high purity 13 C methane gas and high purity oxygen gas into buffer solution B. Satisfy the above, add 2μM P450BM3 A328F mutant, 100μM N-decanoylphenylalanine, catalase 5 × 10 7 unit, SOD (superoxide dismutase) 2 × 10 3 unit, and finally add 5 mM NADPH to react. Started. Catalase and SOD were added to suppress the inactivation of P450. Since the DMSO solution was used to dissolve N-decanoylphenylalanine, the reaction solution contained 0.5 v / v% DMSO.

反応は、密閉したバイアルで行い、10分間の反応後、GC-MSで分析した。   The reaction was carried out in a closed vial, and after 10 minutes of reaction, it was analyzed by GC-MS.

本反応で得られた試料をGC-MSで調べると、13Cメタノールに由来するピークが得られた。内部標準の100μM tert-ブチルアルコールを用いて13Cメタノールの定量を行ったところ、上記条件で10分間反応させると、6.8μMの13Cメタノールが生じており、10分間で3.4回転の触媒回転数を示した。 When the sample obtained in this reaction was examined by GC-MS, a peak derived from 13 C methanol was obtained. When 13 C methanol was quantified using 100 μM tert-butyl alcohol as an internal standard, 6.8 μM 13 C methanol was produced when the reaction was performed for 10 minutes under the above conditions, and the catalyst rotation speed of 3.4 rotations was obtained in 10 minutes. showed that.

また、上記のN-デカノイルフェニルアラニンに替えてN-パーフルオロノナノイルトリプトファン(フッ素置換したデコイ分子)とする以外は、上記と同様にしてメタンの水酸化反応を行ったところ、メタノールが生成し、その触媒回転数は20回であった。   Further, except that N-perfluorononanoyltryptophan (fluorine-substituted decoy molecule) was used in place of N-decanoylphenylalanine, the methane hydroxylation reaction was carried out in the same manner as above, and methanol was produced. The catalyst rotation number was 20 times.

なお、同様にして、P450BM−3A 264V、同264I、同A82W、同A328V、同A328I、A264V/A328F、A264V/A328Vな、A264V/A328Iなどの二重変異体についても、メタンの酸化を確認したところ、メタノールの生成を確認できた。   In the same manner, P450BM-3A 264V, the same 264I, the same A82W, the same A328V, the same A328I, A264V / A328F, A264V / A328V, and the double mutants such as A264V / A328I were also confirmed to oxidize methane. However, it was confirmed that methanol was produced.

なお、P450BM3 A328F変異体に替えてその野生型を使う以外は、上記と同様にしてN-デカノイルフェニルアラニン及びN-パーフルオロノナノイルトリプトファンをデコイ分子として用いてメタンの水酸化反応を実施しても、全くメタノールを生じないことを確認した。   The P450BM3 A328F mutant was replaced with its wild type, and N-decanoylphenylalanine and N-perfluorononanoyltryptophan were used as decoy molecules to perform a methane hydroxylation reaction in the same manner as above. It was confirmed that no methanol was produced at all.

以上のことから、アルキルカルボン酸にアミノ酸を導入して得たデコイ分子は、野生型及び変異型のいずれのP450にも適用可能であることがわかった。また、フッ素原子を水素原子に替えて備えるフルオロカルボン酸にアミノ酸を導入して得たデコイ分子は、変異型P450に対してより高い水酸化活性の増強活性を有していることがわかった。すなわち、フルオロカルボン酸にアミノ酸を導入して得たフルオロN−アシルアミノ酸は、変異型P450に対してより適合性が高いことがわかった。また、こうしたデコイ分子により、酵素的にメタンをメタノールに変換できることがわかった。   From the above, it was found that the decoy molecule obtained by introducing an amino acid into an alkylcarboxylic acid is applicable to both wild-type and mutant P450s. It was also found that the decoy molecule obtained by introducing an amino acid into a fluorocarboxylic acid having a fluorine atom in place of a hydrogen atom has a higher hydroxylation activity-enhancing activity for mutant P450. That is, it was found that the fluoro N-acyl amino acid obtained by introducing an amino acid into fluorocarboxylic acid had higher compatibility with mutant P450. It was also found that such decoy molecules can enzymatically convert methane to methanol.

(エタンの水酸化反応)
本実施例では、デカン酸をフェニルアラニンで修飾したN-デカノイルフェニルアラニン(C10-Phe)が、P450BM3の変異体であるP450BM3 A328F変異体に対してメタンの水酸化活性を有するどうかを評価した。
(Ethanol hydroxylation reaction)
In this example, it was evaluated whether N-decanoylphenylalanine (C10-Phe) obtained by modifying decanoic acid with phenylalanine has a methane hydroxylation activity against a P450BM3 mutant P450BM3A328F mutant.

高純度13Cエタンガスと高純度酸素ガスの混合ガスを緩衝液Bに吹き込み飽和させた、混合ガス飽和緩衝液(20 mM Tris-HCl(pH 7.4)、100 mM KCl)を用いる以外は、実施例5と同様にして水酸化反応を行い、10分間の反応後、GC-MSで分析した。その結果、エタノールが生成していることがわかった。 A mixed gas saturated buffer solution (20 mM Tris-HCl (pH 7.4), 100 mM KCl) obtained by blowing a saturated mixture gas of high-purity 13 C ethane gas and high-purity oxygen gas into buffer solution B to be saturated was used, except that A hydroxylation reaction was performed in the same manner as in 5, and after 10 minutes of reaction, analysis was performed by GC-MS. As a result, it was found that ethanol was produced.

Claims (15)

シトクロムP450モノオキシゲナーゼで炭化水素系基質を水酸化するためのであって、
前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼの基質結合部位に結合可能な末端構造である第1の部位と、
フッ素化されていないアルキル鎖である第2の部位と、
前記末端構造と前記アルキル鎖とを連結する、ペプチド結合を含むリンカーと、
を備える、シトクロムP450モノオキシゲナーゼで炭化水素系基質を水酸化するためのデコイ分子を含む剤。
An agent for hydroxylating a hydrocarbon substrate with cytochrome P450 monooxygenase, comprising:
A first site which is a terminal structure capable of binding to the substrate binding site of the cytochrome P450 monooxygenase;
A second moiety which is a non-fluorinated alkyl chain,
A linker containing a peptide bond, which connects the terminal structure and the alkyl chain,
An agent containing a decoy molecule for hydroxylating a hydrocarbon-based substrate with a cytochrome P450 monooxygenase, comprising:
前記第1の部位は、水素原子、水酸基、アルデヒド基、カルボキシル基及びカルボキシル誘導体基からなる群から選択される、請求項1に記載の剤。   The agent according to claim 1, wherein the first site is selected from the group consisting of a hydrogen atom, a hydroxyl group, an aldehyde group, a carboxyl group and a carboxyl derivative group. 以下の式(1)で表される、請求項1又は2に記載の剤。
Figure 0006679084
(上記式(1)中、Aは、第1の部位を表し、Bは第2の部位を表し、Rは、水素原子、アルキル基、チオアルキル基、アルキケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基及びアラルキル基から選択される1又は2以上の基を含む有機官能基を表し、nは1以上の整数を表す。)
The agent according to claim 1, which is represented by the following formula (1).
Figure 0006679084
(In the formula (1), A represents a first site, B represents a second site, R represents a hydrogen atom, an alkyl group, a thioalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, a cycloalkenyl group, (Represents an organic functional group containing one or more groups selected from an aryl group and an aralkyl group, and n represents an integer of 1 or more.)
前記Rは、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン及びトリプトファンからなる群から選択されるアミノ酸の側鎖を表す、請求項3に記載の剤。   The agent according to claim 3, wherein R represents a side chain of an amino acid selected from the group consisting of leucine, methionine, phenylalanine and tryptophan. 前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼは、以下の(a)及び(b)のシトクロムP450モノオキシゲナーゼから選択される1種又は2種以上である、請求項1〜4のいずれかに記載の剤。
(a)シトクロムP450BM3のアミノ酸配列と40%以上の同一性を有するシトクロムP450モノオキシゲナーゼ
(b)シトクロムP450camのアミノ酸配列と40%以上の同一性を有するシトクロムP450モノオキシゲナーゼ
The agent according to any one of claims 1 to 4, wherein the cytochrome P450 monooxygenase is one or more selected from the following cytochrome P450 monooxygenases (a) and (b).
(A) Cytochrome P450 monooxygenase having 40% or more identity with the amino acid sequence of cytochrome P450BM3 (b) Cytochrome P450 monooxygenase having 40% or more identity with the amino acid sequence of cytochrome P450cam
前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼは、シトクロムP450BM3又はシトクロムP450camにおける1種又は2種以上のアミノ酸置換変異を有する変異体であって、シトクロムP450モノオキシゲナーゼ活性を有する変異体である、請求項5に記載の剤。   The agent according to claim 5, wherein the cytochrome P450 monooxygenase is a mutant having one or more amino acid substitution mutations in cytochrome P450BM3 or cytochrome P450cam, and is a mutant having cytochrome P450 monooxygenase activity. . 前記炭化水素系基質は、シクロヘキサン、ブタン、プロパン、ベンゼン及びエタンからなる群から選択される1種又は2種以上である、請求項1〜5のいずれかに記載の剤。   The agent according to claim 1, wherein the hydrocarbon-based substrate is one or more selected from the group consisting of cyclohexane, butane, propane, benzene and ethane. 炭化水素系基質の水酸化方法であって、
請求項1〜7のいずれかに記載の剤、シトクロムP450モノオキシゲナーゼ及び炭化水素系基質の存在下で、前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼにより前記炭化水素系基質を水酸化する工程、
を備える、方法。
A method for hydroxylating a hydrocarbon-based substrate, comprising:
Hydroxylating the hydrocarbon-based substrate with the cytochrome P450 monooxygenase in the presence of the agent according to any one of claims 1 to 7, the cytochrome P450 monooxygenase and the hydrocarbon-based substrate,
Comprising a method.
炭化水素系基質の水酸化物の生産方法であって、
請求項1〜7のいずれかに記載の剤、シトクロムP450モノオキシゲナーゼ及び炭化水素系基質の存在下で、前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼにより前記炭化水素系基質を水酸化する工程、
を備える、方法。
A method for producing a hydroxide of a hydrocarbon-based substrate, comprising:
Hydroxylating the hydrocarbon-based substrate with the cytochrome P450 monooxygenase in the presence of the agent according to any one of claims 1 to 7, the cytochrome P450 monooxygenase and the hydrocarbon-based substrate,
Comprising a method.
シトクロムP450モノオキシゲナーゼで炭化水素を水酸化するためのデコイ分子のスクリーニング方法であって、
シトクロムP450モノオキシゲナーゼ、前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼの基質結合部位に結合可能な末端構造である第1の部位と、フッ素化されていないアルキル鎖である第2の部位と、前記第1の部位と前記第2の部位とを連結する、ペプチド結合を含むリンカーと、を備える、1又は2以上のデコイ分子候補及び炭化水素系基質の存在下で、前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼを前記炭化水素系基質に作用させる工程、
を備え、
前記シトクロムP450モノオキシゲナーゼによる前記炭化水素系基質の水酸化を評価する、スクリーニング方法。
A method for screening decoy molecules for hydroxylating hydrocarbons with cytochrome P450 monooxygenase, comprising:
Cytochrome P450 monooxygenase, a first site which is a terminal structure capable of binding to the substrate binding site of the cytochrome P450 monooxygenase, a second site which is a non-fluorinated alkyl chain, the first site and the above A peptide-bonded linker connecting to the second site, and the cytochrome P450 monooxygenase acting on the hydrocarbon-based substrate in the presence of one or more decoy molecule candidates and the hydrocarbon-based substrate. The process of
Equipped with
A screening method for evaluating hydroxylation of the hydrocarbon-based substrate by the cytochrome P450 monooxygenase.
変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼでメタンを水酸化するための剤であって、
前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼの基質結合部位に結合可能な末端構造である第1の部位と、
少なくとも一部がフッ素化されたアルキル鎖である第2の部位と、
前記末端構造と前記アルキル鎖とを連結する、ペプチド結合を含むリンカーと、
を備える、変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼでメタンを水酸化するためのデコイ分子を含む剤。
An agent for hydroxylating methane with a mutant cytochrome P450 monooxygenase,
A first site which is a terminal structure capable of binding to the substrate binding site of the mutant cytochrome P450 monooxygenase;
A second moiety that is at least partially fluorinated alkyl chain;
A linker containing a peptide bond, which connects the terminal structure and the alkyl chain,
An agent comprising a decoy molecule for hydroxylating methane with a mutant cytochrome P450 monooxygenase, comprising:
前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼは、配列番号1で表されるアミノ酸配列における1種又は2種以上のアミノ酸置換変異体であって、シトクロムP450モノオキシゲナーゼ活性を備える、請求項11に記載の剤。   The agent according to claim 11, wherein the mutant cytochrome P450 monooxygenase is one or more amino acid substitution mutants in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, and has cytochrome P450 monooxygenase activity. メタンの水酸化物の生産方法であって、
請求項11に記載の剤、変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼ及びメタンの存在下で、前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼによりメタンを水酸化する工程、
を備える、方法。
A method for producing methane hydroxide,
Hydroxylating methane with the mutant cytochrome P450 monooxygenase in the presence of the agent according to claim 11, the mutant cytochrome P450 monooxygenase and methane,
Comprising a method.
前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼは、配列番号1で表されるアミノ酸配列における1種又は2種以上のアミノ酸置換変異であって、配列番号1で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有し、シトクロムP450モノオキシゲナーゼ活性を備える、請求項13に記載の方法。   The mutant cytochrome P450 monooxygenase is one or two or more amino acid substitution mutations in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and shows 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. 14. The method of claim 13, which has and comprises cytochrome P450 monooxygenase activity. 変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼでメタンを水酸化するためのデコイ分子のスクリーニング方法であって、
変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼ、前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼの基質結合部位に結合可能な末端構造である第1の部位と、少なくとも一部がフッ素化されたアルキル鎖である第2の部位と、前記第1の部位と前記第2の部位とを連結する、ペプチド結合を含むリンカーと、を備える、1又は2以上のデコイ分子候補、前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼ及びメタンの存在下で、前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼをメタンに作用させる工程、
を備え、
前記変異型シトクロムP450モノオキシゲナーゼによるメタンの水酸化を評価する、スクリーニング方法。
A method for screening a decoy molecule for hydroxylating methane with a mutant cytochrome P450 monooxygenase, comprising:
Mutant cytochrome P450 monooxygenase, a first site that is a terminal structure capable of binding to the substrate binding site of the mutant cytochrome P450 monooxygenase, and a second site that is at least a fluorinated alkyl chain, In the presence of one or more candidate decoy molecules, the mutant cytochrome P450 monooxygenase and methane, which comprises a linker containing a peptide bond that connects the first site and the second site, A step of acting a mutant cytochrome P450 monooxygenase on methane,
Equipped with
A screening method for evaluating the hydroxylation of methane by the mutant cytochrome P450 monooxygenase.
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