ES2343448B1 - Procedimiento quimo-enzimatico para la sintesis de 1-deoxi-d-xilulosa. - Google Patents
Procedimiento quimo-enzimatico para la sintesis de 1-deoxi-d-xilulosa. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2343448B1 ES2343448B1 ES200900254A ES200900254A ES2343448B1 ES 2343448 B1 ES2343448 B1 ES 2343448B1 ES 200900254 A ES200900254 A ES 200900254A ES 200900254 A ES200900254 A ES 200900254A ES 2343448 B1 ES2343448 B1 ES 2343448B1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- xylulose
- deoxy
- fsa
- synthesis
- procedure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title abstract description 18
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title abstract description 17
- IGUZJYCAXLYZEE-RFZPGFLSSA-N 1-deoxy-D-xylulose Chemical compound CC(=O)[C@@H](O)[C@H](O)CO IGUZJYCAXLYZEE-RFZPGFLSSA-N 0.000 claims abstract description 21
- XLSMFKSTNGKWQX-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetone Chemical compound CC(=O)CO XLSMFKSTNGKWQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- NFNOAHXEQXMCGT-UHFFFAOYSA-N 2-phenylmethoxyacetaldehyde Chemical compound O=CCOCC1=CC=CC=C1 NFNOAHXEQXMCGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000007327 hydrogenolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 claims abstract description 4
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 14
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 14
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 10
- 102000001390 Fructose-Bisphosphate Aldolase Human genes 0.000 claims description 7
- 108010068561 Fructose-Bisphosphate Aldolase Proteins 0.000 claims description 7
- 238000006668 aldol addition reaction Methods 0.000 claims description 7
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 claims description 7
- GSXOAOHZAIYLCY-UHFFFAOYSA-N D-F6P Natural products OCC(=O)C(O)C(O)C(O)COP(O)(O)=O GSXOAOHZAIYLCY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GSXOAOHZAIYLCY-HSUXUTPPSA-N keto-D-fructose 6-phosphate Chemical compound OCC(=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)COP(O)(O)=O GSXOAOHZAIYLCY-HSUXUTPPSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- RWZATQKQMVVYJV-VXGBXAGGSA-N (3s,4r)-3,4-dihydroxy-5-phenylmethoxypentan-2-one Chemical compound CC(=O)[C@@H](O)[C@H](O)COCC1=CC=CC=C1 RWZATQKQMVVYJV-VXGBXAGGSA-N 0.000 abstract description 7
- RXKJFZQQPQGTFL-UHFFFAOYSA-N dihydroxyacetone Chemical compound OCC(=O)CO RXKJFZQQPQGTFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- GNGACRATGGDKBX-UHFFFAOYSA-N dihydroxyacetone phosphate Chemical compound OCC(=O)COP(O)(O)=O GNGACRATGGDKBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 5
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N Glycolaldehyde Chemical compound OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229940120503 dihydroxyacetone Drugs 0.000 description 5
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OKKJLVBELUTLKV-MZCSYVLQSA-N Deuterated methanol Chemical compound [2H]OC([2H])([2H])[2H] OKKJLVBELUTLKV-MZCSYVLQSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 3
- HSJKGGMUJITCBW-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxybutanal Chemical compound CC(O)CC=O HSJKGGMUJITCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- NGVDGCNFYWLIFO-UHFFFAOYSA-N pyridoxal 5'-phosphate Chemical compound CC1=NC=C(COP(O)(O)=O)C(C=O)=C1O NGVDGCNFYWLIFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LXNHXLLTXMVWPM-UHFFFAOYSA-N pyridoxine Chemical compound CC1=NC=C(CO)C(CO)=C1O LXNHXLLTXMVWPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- LXJXRIRHZLFYRP-VKHMYHEASA-L (R)-2-Hydroxy-3-(phosphonooxy)-propanal Natural products O=C[C@H](O)COP([O-])([O-])=O LXJXRIRHZLFYRP-VKHMYHEASA-L 0.000 description 1
- KJTLQQUUPVSXIM-ZCFIWIBFSA-M (R)-mevalonate Chemical compound OCC[C@](O)(C)CC([O-])=O KJTLQQUUPVSXIM-ZCFIWIBFSA-M 0.000 description 1
- ZAQJHHRNXZUBTE-UHFFFAOYSA-N 1,3,4,5-tetrahydroxypentan-2-one Chemical compound OCC(O)C(O)C(=O)CO ZAQJHHRNXZUBTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AJPADPZSRRUGHI-RFZPGFLSSA-N 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate Chemical compound CC(=O)[C@@H](O)[C@H](O)COP(O)(O)=O AJPADPZSRRUGHI-RFZPGFLSSA-N 0.000 description 1
- 238000001644 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 102000003677 Aldehyde-Lyases Human genes 0.000 description 1
- 108090000072 Aldehyde-Lyases Proteins 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MNQZXJOMYWMBOU-VKHMYHEASA-N D-glyceraldehyde Chemical compound OC[C@@H](O)C=O MNQZXJOMYWMBOU-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- LXJXRIRHZLFYRP-VKHMYHEASA-N D-glyceraldehyde 3-phosphate Chemical compound O=C[C@H](O)COP(O)(O)=O LXJXRIRHZLFYRP-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- KJTLQQUUPVSXIM-UHFFFAOYSA-N DL-mevalonic acid Natural products OCCC(O)(C)CC(O)=O KJTLQQUUPVSXIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYYWUUFWQRZTIU-UHFFFAOYSA-N Thiophosphoric acid Chemical group OP(O)(S)=O RYYWUUFWQRZTIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 238000005575 aldol reaction Methods 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical class [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 benzyloxyacetaldehyde aldehyde Chemical class 0.000 description 1
- BGWGXPAPYGQALX-ARQDHWQXSA-N beta-D-fructofuranose 6-phosphate Chemical compound OC[C@@]1(O)O[C@H](COP(O)(O)=O)[C@@H](O)[C@@H]1O BGWGXPAPYGQALX-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 239000011942 biocatalyst Substances 0.000 description 1
- 238000013452 biotechnological production Methods 0.000 description 1
- 125000005340 bisphosphate group Chemical group 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 150000001749 carotenones Chemical class 0.000 description 1
- 235000005472 carotenones Nutrition 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010511 deprotection reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 238000006345 epimerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000037353 metabolic pathway Effects 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 239000003863 metallic catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000002703 mutagenesis Methods 0.000 description 1
- 231100000350 mutagenesis Toxicity 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 235000007682 pyridoxal 5'-phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011589 pyridoxal 5'-phosphate Substances 0.000 description 1
- RADKZDMFGJYCBB-UHFFFAOYSA-N pyridoxal hydrochloride Natural products CC1=NC=C(CO)C(C=O)=C1O RADKZDMFGJYCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001327 pyridoxal phosphate Drugs 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010898 silica gel chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000012306 spectroscopic technique Methods 0.000 description 1
- 230000000707 stereoselective effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 125000000446 sulfanediyl group Chemical group *S* 0.000 description 1
- 235000007586 terpenes Nutrition 0.000 description 1
- 235000008170 thiamine pyrophosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011678 thiamine pyrophosphate Substances 0.000 description 1
- YXVCLPJQTZXJLH-UHFFFAOYSA-N thiamine(1+) diphosphate chloride Chemical compound [Cl-].CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N YXVCLPJQTZXJLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010891 toxic waste Substances 0.000 description 1
- 239000011726 vitamin B6 Substances 0.000 description 1
- 235000019158 vitamin B6 Nutrition 0.000 description 1
- 229940011671 vitamin b6 Drugs 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
- C07H3/00—Compounds containing only hydrogen atoms and saccharide radicals having only carbon, hydrogen, and oxygen atoms
- C07H3/08—Deoxysugars; Unsaturated sugars; Osones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/45—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by condensation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/61—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups
- C07C45/67—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton
- C07C45/68—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms
- C07C45/72—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms by reaction of compounds containing >C = O groups with the same or other compounds containing >C = O groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C49/00—Ketones; Ketenes; Dimeric ketenes; Ketonic chelates
- C07C49/04—Saturated compounds containing keto groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C49/17—Saturated compounds containing keto groups bound to acyclic carbon atoms containing hydroxy groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
- C07H3/00—Compounds containing only hydrogen atoms and saccharide radicals having only carbon, hydrogen, and oxygen atoms
- C07H3/02—Monosaccharides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/24—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carbonyl group
- C12P7/26—Ketones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B2200/00—Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
- C07B2200/07—Optical isomers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
Abstract
Procedimiento quimo-enzimático
para la síntesis de
1-deoxi-D-xilulosa.
Procedimiento para la obtención de
1-deoxi-D-xilulosa
que comprende la adición aldólica de benciloxiacetaldehído a
hidroxiacetona catalizado por FSA para obtener
5-O-bencil-1-deoxi-D-xilulosa;
y posterior eliminación del grupo bencilo del aducto,
5-O-bencil-1-deoxi-D-xilulosa,
mediante hidrogenolisis catalítica para dar lugar a
1-deoxi-D-xilulosa.
Description
Procedimiento quimo-enzimático
para la síntesis de
1-deoxi-D-xilulosa.
La presente invención se refiere a un
procedimiento quimo-enzimático para la síntesis de
1-deoxi-D-xilulosa.
Por tanto, la invención se encuadra en el sector químico y
biotecnológico.
La
1-deoxi-D-xilulosa
es una pentulosa de gran importancia pues se incorpora con facilidad
a la ruta metabólica del mevalonato (independiente de metileritriol
fosfato) para la biosíntesis de isoprenoides, que tienen lugar en
bacterias y plantas. El interés en la biosíntesis de difosfato de
tiamina, fosfato de piridoxal e isoprenoides ha despertado muchas
expectativas en la
1-deoxi-D-xilulosa
para usos biotecnológicos. Por ejemplo la
1-deoxi-D-xilulosa
es particularmente valiosa en la producción biotecnológica de
terpenos, ketocarotenoides o vitamina B6, entre otros productos
de
interés.
interés.
En la actualidad existen diferentes síntesis
quimo-enzimáticas para la obtención de
1-deoxi-D-xilulosa.
Algunos de los métodos de síntesis de este compuesto tienen un
número de etapas elevado. En una de estas síntesis se describe la
reacción entre un tioanálogo del fosfato de dihidroxiacetona (DHAP)
y la hidroxiacetona (HA), biocatalizada con la enzima fructosa
bifosfato aldolasa (Duncan, R.; Drueckhammer, D. G., (1996), J.
Org. Chem., 61, (2), 438-439), obteniéndose el
compuesto mediante unas cuatro etapas de síntesis. Además, como
consecuencia de que el procedimiento tenga al menos cuatro etapas,
los rendimientos globales de síntesis no son muy altos.
En otros procedimientos de síntesis se han
utilizado anticuerpos monoclonales como catalizadores (Shabat, D.,
et al., (1999), Tetrahedron Lett.. 40, (8),
1437-1440), como el anticuerpo monoclonal Ab 38C2.
En estos momentos los anticuerpos monoclonales como catalizadores
están en desuso debido a su compleja obtención y los pobres
resultados en cuanto a eficiencia catalítica. En el caso del uso de
Ab 38C2, el rendimiento de la reacción catalítica es de un 32% y el
rendimiento global es del 23% sin contar con las etapas de
purificación.
En consecuencia, el encontrar una metodología
simple y efectiva para la producción de
1-deoxi-D-xilulosa
es de clara importancia estratégica para la producción de
metabolitos importantes a partir de cultivos de plantas o
bacterias.
La presente invención proporciona un
procedimiento quimo-enzimático útil para la
preparación de
1-deoxi-D-xilulosa
basado en la utilización de la enzima
D-fructosa-6-fosfato
aldolasa (FSA).
Un primer aspecto de la presente invención se
refiere a un procedimiento para la obtención de
1-deoxi-D-xilulosa
(esquema 1), que comprende las siguientes etapas:
- a)
- la adición aldólica de benciloxiacetaldehído a hidroxiacetona catalizado por FSA para obtener 5-O-bencil-1-deoxi-D-xilulosa; y
- b)
- eliminación del grupo bencilo del aducto, 5-O-bencil-1-deoxi-D-xilulosa, mediante hidrogenolisis catalítica para dar lugar a 1-deoxi-D-xilulosa.
\vskip1.000000\baselineskip
La hidrogenolisis catalítica del paso (b) del
procedimiento de la invención consiste en la adición de H_{2} en
presencia de un catalizador, preferiblemente un catalizador
metálico.
"Catalizador metálico" se refiere en esta
invención a un catalizador cuya función en procesos de hidrogenación
es conocida por un experto en la materia. Preferiblemente este
catalizador metálico se puede seleccionar del grupo que comprende
Pd, Ni, Pt, Ru o Rh. Más preferiblemente el catalizador metálico es
Pd/C.
El procedimiento de la invención presenta
ventajas con respecto a las síntesis
quimo-enzimáticas existentes en el estado de la
técnica, al tener un número de etapas menor, rendimientos globales
más altos y una muy alta estereoquímica. Así, por ejemplo:
- la FSA utiliza HA en la reacción de adición
aldólica en lugar del tioanálogo de DHAP, eliminándose un total de 4
etapas sintéticas (sin contar la preparación del tioanálogo de DHAP
y del benciloxiacetaldehído) en comparación con la metodología con
aldolasas DHAP-dependientes, mencionadas en los
antecedentes. En la presente invención se elimina el paso de
hidrólisis del grupo tiofosfato.
- La obtención y purificación de la FSA es
simple y de bajo coste. Como biocatalizador la FSA es estable a 4ºC
como mínimo durante siete meses sin perdida de actividad, y además
no utiliza ni genera residuos tóxicos, como sí ocurre, por ejemplo,
en el caso de utilizar las DHAP-aldolasas, al
emplear dihidroxiacetona (DHA) en presencia de sales de arsénico,
producto altamente tóxico y, por tanto, peligroso para la salud y el
medio ambiente.
- El benciloxiacetaldehído como sustrato da
lugar a una reacción aldólica altamente estereoselectiva, mientras
que la utilización de glicolaldehído da lugar a epimerización del
producto en C3. De esta forma, se procedió a una síntesis según el
esquema 1 utilizando glicolaldehído, dando lugar a un 51% de
rendimiento global de un material que es mezcla 80:20 de dos
diastereoisomeros tal y como se indica:
Esquema
1
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
mientras que el rendimiento global del proceso
de síntesis descrito en la presente invención, utilizando
benciloxiacetaldehído, es de un 70%.
- FSA tiene capacidad de controlar la
estereoquímica de la adición aldólica y, por tanto, la configuración
de los nuevos centros estereogénicos creados depende del enzima y no
de los reactivos de la adición aldólica.
Es conocida la capacidad sintética de la FSA de
catalizar la adición aldólica entre la DHA y el
gliceraldehído-3-fosfato para formar
fructosa-6-fosfato (Schürmann, M.;
Sprenger, G. A. (2001) J. Biol. Chem. 276, 11055). También es
conocida su capacidad sintética en adiciones aldólicas de DHA con
otros aldehídos tipo glicolaldehído,
D-gliceraldehído y D-eritrosa. Sin
embargo, en ningún caso los aductos de adición aldólica catalizados
por FSA fueron caracterizados inequívocamente por técnicas
espectroscópicas ni la estereoquímica de estos aductos resuelta. Por
tanto, no podía deducirse a priori que el aldehído de
benciloxiacetaldehído fuera sustrato o reactivo de la FSA ni que la
estereoquímica final de la reacción fuera la adecuada para el
producto de la presente invención.
En una realización preferida de la presente
invención, la enzima
D-fructosa-6-fosfato
aldolasa se corresponde con la FSA de E. coli de SEQ ID
NO:1.
En dicha realización preferida de la presente
invención, la FSA utilizada ha sido clonada en la cepa E.
coli MC4100, derivada de la cepa de E. coli
K-12 (Schürmann, M.; Sprenger, G. A. J. Biol.
Chem. (2001) 276 11055; Casadaban, M. J. (1976) J. Mol. Biol.
104, 541-555) y purificada posteriormente. Dicha FSA
consiste en la forma salvaje de enzima
D-fructosa-6-fosfato
aldolasa que de forma natural se expresa en E. coli y cuya
secuencia de aminoácidos se corresponde con la SEQ ID NO:1.
Cualquier otra enzima
D-fructosa-6-fosfato
aldolasa (FSA) salvaje puede ser aislada e identificada en otros
microorganismos gracias a la información y procedimientos existentes
en el estado de la técnica y a la descripción de la presente
invención. Por lo tanto, una realización preferida de la presente
invención lo constituye el procedimiento de invención donde la
enzima FSA es una enzima de secuencia análoga a la SEQ ID NO:1.
En el sentido utilizado en esta descripción, el
término "análoga" pretende incluir cualquier secuencia de
aminoácidos que pueda ser aislada de un microorganismo o por
mutagénesis dirigida y que posea la capacidad de adición aldólica
entre la DHA y un benciloxiacetaldehído aceptor. En general, una
secuencia de aminoácidos análoga es sustancialmente homóloga a la
secuencia de aminoácidos comentada anteriormente. En el sentido
utilizado en esta descripción, la expresión "sustancialmente
homóloga" significa que las secuencias de aminoácidos en cuestión
tienen un grado de identidad de, al menos, un 30%, preferentemente
de, al menos, un 75%, más preferentemente de, al menos, un 85%, o
aún más preferentemente de, al menos, un 95%.
A lo largo de la descripción y las
reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no
pretenden excluir otras características técnicas, aditivos,
componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos,
ventajas y características de la invención se desprenderán en parte
de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los
siguientes ejemplos se proporcionan a modo de ilustración, y no se
pretende que sean limitativos de la presente invención.
\newpage
Ejemplo
A continuación se ilustrará la invención
mediante unos ensayos realizados por los inventores que ponen de
manifiesto la estereoselectividad y efectividad del procedimiento de
la invención (Esquema 2).
\vskip1.000000\baselineskip
Esquema
2
1^{er}
Paso
HA (0.68 g, 9.2 mmol) y aldolasa FSA en polvo
(0.113 g, 47 U) se disolvieron en tampón ácido bórico/borato 50 mM
pH 7.0 (80 mL). A esta mezcla se le añadió benciloxiacetaldehído
(1.16 g, 7.7 mmol) disuelto en DMF (20 mL). La mezcla de reacción se
colocó en un agitador orbital (120 rpm) a 25ºC. Transcurridas 24 h
la conversión alcanzó el 99%. La purificación por cromatografía de
columna con gel de sílice (elución con una mezcla de acetato de
etilo/hexano de 4:1 a 1:1) proporcionó 1.2 g, (71%) de
5-O-bencil-1-deoxi-D-xilulosa.
[\alpha]D22 = +58.2 (c 1.12 en CH_{2}Cl_{2}) (valores
de la literatura (Giner, J.-L., New and efficient synthetic routes
to
1-deoxy-D-xylulose.
(1998) Tetrahedron Lett., 39, (17),
2479-2482). [\alpha]D20 = +52.5 (c 1.17 en
CH_{2}Cl_{2})) 1H NMR (500 MHz, CD3OD) = 7.30 (m, 5H), 4.54 (s,
2H), 4.21 (d, J=1.9, 1H), 4.16 (td, J=2.0, 6.2, 1H), 3.64 (sistema
AB, J=6.5, 9.5, 1H), 3.55 (sistema AB, J=6.2, 9.5, 1H), 2.22 (s,
3H). 13C NMR (101 MHz, CD3OD) = 212.1, 139.7, 129.5, 129.0, 128.8,
78.9, 74.5, 72.1, 72.0, 26.8.
2º
Paso
5-O-bencil-1-deoxi-D-xilulosa
fue disuelta en metanol (100 mL), se añadió 10% Pd/C como
catalizador (100 mg) y se agitó a temperatura ambiente bajo presión
de H_{2} (50 psi) durante la noche (aproximadamente 12 h). A
continuación se filtró la mezcla a través de una membrana de nylon
de 0,45 mm y se evaporó el disolvente; el residuo se disolvió en
agua y se liofilizó para dar
1-deoxi-D-xilulosa
como un sólido blanco (600 mg, 99%). [\alpha]D22 = +54.1 (c
1.11 en H_{2}O) (valores de la literatura (Kennedy, I. A.;
Hemscheidt, T.; Britten, J. F.; Spenser, I. D.,
1-Deoxy-D-xylulose
(1995) Can. J. Chem., 73, (8), 1329-37).
[\alpha]D20 = +22.4 (c 1.10 en H_{2}O)
[\alpha]D22 = +8.8 (c 1.9 en CH_{3}OH)(valores de la
literatura (Blagg, B. S. J.; Poulter,n C. D., Synthesis of
1-Deoxy-D-xylulose
and
1-Deoxy-D-xylulose-5-phosphate.
(1999) J. Org. Chem., 64, (5), 1508-151,
[\alpha]D20 = - 1.7 (c 1.8 en CH_{3}OH)).
<110> Consejo Superior de Investigaciones
Científicas (CSIC) y Bioglane SLNE
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<120> Procedimiento
quimo-enzimático para la síntesis de
1-deoxi-D-xilulosa
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<130> ES1641.202
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<160> 1
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<170> PatentIn versión 3.5
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 1
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 220
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Escherichia coli
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 1
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (7)
1. Procedimiento de obtención de
1-deoxi-D-xilulosa
que comprende las siguientes etapas:
- a.
- la adición aldólica de benciloxiacetaldehído a hidroxiacetona catalizado por la enzima D-fructosa-6-fosfato aldolasa (FSA); y
- b.
- eliminación del grupo bencilo del compuesto obtenido en (a) mediante hidrogenólisis catalítica.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
donde en el paso (b) la hidrogenólisis se lleva a cabo en presencia
de un catalizador metálico seleccionado del grupo que comprende Pd,
Ni, Pt, Ru o Rh.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
donde el catalizador es Pd/C.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, donde la enzima FSA del paso (a) tiene la
secuencia aminoacídica SEQ ID NO:1.
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, donde FSA es una enzima cuya secuencia
aminoacídica presenta una identidad de al menos un 75% con SEQ ID
NO:1.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
donde FSA es una enzima cuya secuencia aminoacídica presenta una
identidad de al menos un 85% con SEQ ID NO:1.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
donde FSA es una enzima cuya secuencia aminoacídica presenta una
identidad de al menos un 95% con SEQ ID NO:1.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200900254A ES2343448B1 (es) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Procedimiento quimo-enzimatico para la sintesis de 1-deoxi-d-xilulosa. |
| PCT/ES2010/070043 WO2010086482A1 (es) | 2009-01-29 | 2010-01-26 | Procedimiento quimo-enzimático para la síntesis de 1-deoxi-d-xilulosa |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200900254A ES2343448B1 (es) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Procedimiento quimo-enzimatico para la sintesis de 1-deoxi-d-xilulosa. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2343448A1 ES2343448A1 (es) | 2010-07-30 |
| ES2343448B1 true ES2343448B1 (es) | 2011-06-20 |
Family
ID=42334966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200900254A Expired - Fee Related ES2343448B1 (es) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Procedimiento quimo-enzimatico para la sintesis de 1-deoxi-d-xilulosa. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2343448B1 (es) |
| WO (1) | WO2010086482A1 (es) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109207139A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-15 | 河南国中铭泰化工科技有限公司 | 一种非交联植物胶压裂液及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6326176B1 (en) * | 1997-12-18 | 2001-12-04 | The Scripps Research Institute | Aldol condensations by catalytic antibodies |
| WO2008067997A1 (en) * | 2006-12-05 | 2008-06-12 | Isobionics B.V. | Preparation of 4-hydroxy-2,5-dimethyl-2,3-dihydrofuran-3-one |
-
2009
- 2009-01-29 ES ES200900254A patent/ES2343448B1/es not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-01-26 WO PCT/ES2010/070043 patent/WO2010086482A1/es active Application Filing
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Blagg B. S. J. et al. Synthesis of 1-deoxy-D-xylulose and 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate. J. Org. Chem. 1999, Vol. 64, páginas 1508-1511, doi: 10.1021/jo981966k (todo el documento). * |
| Meyer O. et al. Practical synthesis of 1-deoxy-D-xylulose and 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate allowing deuterium labelling. Tetrahedron. 20.10.2004, Vol. 60, páginas 12153-12162, ISSN 0040-4020 (todo el documento). * |
| Schürmann M. et al. Fructose-6-phosphate aldolase and 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase from Escherichia coli as tools in enzymatic synthesis of 1-deoxysugars. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 2002, Vol. 19-20, páginas 247-252, ISSN 1381-1177/02 (todo el documento). * |
| Schürmann M. et al. Fructose-6-phosphate aldolase is a novel class I aldolase from Escherichia coli and is related to a novel group of bacterial transaldolases. The Journal of Biological Chemistry. 6.4.2001, Vol. 276, N$^{o}$ 14, páginas 11055-11061 (todo el documento). * |
| Shabat D. et al. A short enantioselective synthesis of 1-deoxy-L-xylulose by antibody catalysis. Tetrahedron Letters. 1999, Vol. 40, páginas 1437-1440, ISSN 0040-4039/99 (todo el documento). * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2343448A1 (es) | 2010-07-30 |
| WO2010086482A1 (es) | 2010-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101151368B (zh) | 基因表达盒及转化体、及使用该转化体的2-脱氧-青蟹肌糖的制备方法及2-脱氧-青蟹肌糖的精制方法 | |
| ES2613553T3 (es) | Enzimas CAR y producción mejorada de alcoholes grasos | |
| ES2616085T3 (es) | Valenceno sintasa | |
| CN1038836A (zh) | 新氨基转移酶、它的生产及应用 | |
| Sagami et al. | Purification and properties of geranylgeranyl-diphosphate synthase from bovine brain. | |
| CN105543191B (zh) | 一种酯酶phe21及其编码基因和应用 | |
| Pohnert et al. | Biosynthesis of the algal pheromone hormosirene by the fresh-water diatom Gomphonema parvulum (Bacillariophyceae) | |
| CN107118976A (zh) | 阴沟肠杆菌及其应用 | |
| Chen et al. | Current understanding toward isonitrile group biosynthesis and mechanism | |
| Seki | Biological significance and development of practical synthesis of biotin | |
| CN105802935B (zh) | 一种酯酶phe14及其编码基因和应用 | |
| Kornguth et al. | β-Hydroxyaspartic acid: Synthesis and separation of its diastereoisomers | |
| BR122017006144A2 (pt) | enzima transaminase e processo para a fabricação de ácido (s)-3-aminometil-5-metil-hexanoico | |
| ES2343448B1 (es) | Procedimiento quimo-enzimatico para la sintesis de 1-deoxi-d-xilulosa. | |
| CN107460220A (zh) | 一种红景天苷及其类似物的制备方法 | |
| CN107326061B (zh) | 一种采用生物酶催化立体选择性拆分卡洛芬对映体的方法 | |
| Laurent et al. | Achiral hydroxypyruvaldehyde phosphate as a platform for multi-aldolases cascade synthesis of diuloses and for a quadruple acetaldehyde addition catalyzed by 2-deoxyribose-5-phosphate aldolases | |
| ES2861305T3 (es) | Biotransformación continua de ácidos carboxílicos aromáticos sustituidos a sus aldehídos y alcoholes correspondientes | |
| JP4858676B2 (ja) | Ｌ−スレオ−３，４−ジヒドロキシフェニルセリンの製造法 | |
| Kobes et al. | Variant properties of bovine liver 2-keto-4-hydroxyglutarate aldolase; its β-decarboxylase activity, lack of substrate stereospecificity, and structural requirements for binding substrate analogs | |
| JP4405631B2 (ja) | 共役リノール酸異性体の精製方法 | |
| Holm-Hansen et al. | Ornithine cycle enzymes in the blue-green alga Nostoc muscorum | |
| CN106085985B (zh) | 一种酯酶WDEst9及其编码基因和应用 | |
| US20220315967A1 (en) | Methods for producing d-tryptophan and substituted d-tryptophans | |
| CN107142227A (zh) | 产酸克雷伯菌及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20100730 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2343448 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20110620 |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180924 |