JP2008127409A - Polymer bonded with mannosylerythritol lipid, method for producing the same and analyzing instrument using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微生物生産糖脂質であるマンノシルエリスリトールリピッド(以下、MELと呼ぶ場合がある。)を脂肪酸末端部位で、共有結合によってポリマー鎖に導入したポリマーとその製造方法、及びこれを利用した有用タンパク質等の認識、検出、分離精製、収集技術に関するものである。 The present invention relates to a polymer in which mannosyl erythritol lipid (hereinafter sometimes referred to as MEL), which is a microorganism-produced glycolipid, is introduced into a polymer chain by a covalent bond at a fatty acid terminal site, a method for producing the same, and a utility using the same The present invention relates to technology for recognizing, detecting, separating and purifying proteins and the like.
糖脂質は、脂質に1〜10数個の単糖が結合した物質であり、生体内において細胞間の情報伝達に関与し、神経系・免疫系の機能維持にも重要な役割を果たしていること等が明らかにされつつある。一方で、糖脂質は、糖の性質に由来する親水性と脂質の性質に由来する親油性の二つの性質を併せ持つ両親媒性物質であり、このような性質を有する物質は界面活性物質と呼ばれている。 Glycolipids are substances in which 1 to 10 monosaccharides are bound to lipids, are involved in the transmission of information between cells in vivo, and play an important role in maintaining the functions of the nervous system and immune system. Etc. are being revealed. On the other hand, glycolipids are amphiphilic substances that have both hydrophilic properties derived from sugar properties and lipophilic properties derived from lipid properties. Substances having such properties are called surfactant substances. It is.
一方、一部の微生物はこれらの界面活性物質を効率良く生産することが知られており、この生物由来界面活性剤(バイオサーファクタント)は、安全性が高く、環境に対する負荷が少ない生分解性に優れた環境先進型界面活性剤として研究が進められている。現在、微生物が生産する界面活性物質としては、糖脂質系、アシルペプチド系、リン脂質系、脂肪酸系及び高分子化合物系の5つに分類されているが、特にこの内の糖脂質系の界面活性剤については、最もよく研究され、細菌及び酵母によって生産された多くの種類の物質が報告されている。 On the other hand, some microorganisms are known to produce these surfactants efficiently, and this biological surfactant (biosurfactant) is highly safe and biodegradable with low environmental impact. Research is progressing as an excellent environmentally advanced surfactant. Currently, the surface active substances produced by microorganisms are classified into five groups: glycolipids, acylpeptides, phospholipids, fatty acids, and polymer compounds. For active agents, the most studied and many types of substances produced by bacteria and yeast have been reported.
これらの糖脂質等のバイオサーファクタントは、生分解性が高く、低毒性で環境に優しく、新規な生理機能を持つといわれている。このことから、食品工業、化粧品工業、医薬品工業、化学工業、環境分野等にこれらのバイオサーファクタントを幅広く適用することは、持続可能社会の実現と高機能製品の提供という、両面を兼ね備えており極めて有意義である。 These biosurfactants such as glycolipids are said to have high biodegradability, low toxicity, environmental friendliness, and novel physiological functions. For this reason, the wide application of these biosurfactants in the food industry, cosmetic industry, pharmaceutical industry, chemical industry, environmental field, etc. has both the realization of a sustainable society and the provision of high-performance products. Meaningful.
マンノシルエリスリトールリピッド(MEL)は糖脂質型バイオサーファクタントの一種であり、Ustilago nuda(ウスチラゴ ヌーダ)とShizonella melanogramma(シゾネラ メラノグラマ)から発見された(非特許文献1及び2参照)。その後、イタコン酸生産の変異株であるCandida属酵母(特許文献1及び非特許文献3参照)、Candida antarctica(キャンデダ アンダークチカ)(非特許文献4及び5参照)、Kurtzmanomyces(クルツマノマイセス)属(非特許文献6参照)等の酵母が生産することを報告している。現在では、長時間の連続培養・生産を行うことで300g/L以上の生産を可能にしている。 Mannosyl erythritol lipid (MEL) is a kind of glycolipid type biosurfactant, and was discovered from Ustilago nuda (Ustilago Nuda) and Shizonella melanogramma (see Non-Patent Documents 1 and 2). Subsequently, Candida genus yeast (see Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 3), Candida antarctica (see Candida Andalucica) (see Non-Patent Literatures 4 and 5), and Kurtzmannomices (Kurzmanomyces) genus (mutants of itaconic acid production) It is reported that yeast such as Non-Patent Document 6) produces. At present, it is possible to produce 300 g / L or more by performing continuous culture and production for a long time.
MELは、一般的に親水基である糖骨格にマンノースとエリスリトールを持ち、疎水基である脂質ドメインに1ないし2本の脂肪酸エステルを持つ特徴的な構造を有する。この特異な構造に起因する優れた界面物性を示すだけでなく、様々な幅広い生理機能を有することが報告されている(非特許文献7参照)。 MEL generally has a characteristic structure having mannose and erythritol in a sugar skeleton that is a hydrophilic group and one or two fatty acid esters in a lipid domain that is a hydrophobic group. In addition to exhibiting excellent interface physical properties due to this unique structure, it has been reported to have various physiological functions (see Non-Patent Document 7).
中でも、MELは抗体タンパク質(IgG)と特異的な相互作用をすることが確認されており、ポリマー粒子表面にMELを物理吸着させた樹脂は、IgGを特異的に吸着・脱離できることが報告されている(非特許文献8及び9参照)。したがって、MELで安定的に表面を修飾した微粒子を調製し、これを担体として利用することで、抗体タンパク質をはじめとする種々の有用なタンパク質を、高効率に検出・認識・吸着・分離・収集することができるアフィニティー担体及びそれに類する構造体、材料を提供することが出来る。 Among them, it has been confirmed that MEL has a specific interaction with antibody protein (IgG), and it has been reported that a resin in which MEL is physically adsorbed on the surface of polymer particles can specifically adsorb and desorb IgG. (See Non-Patent Documents 8 and 9). Therefore, by preparing fine particles whose surface is stably modified with MEL and using this as a carrier, various useful proteins such as antibody proteins can be detected, recognized, adsorbed, separated and collected with high efficiency. It is possible to provide an affinity carrier and a similar structure and material.
抗体タンパク質のアフィニティーリガンドとして、現在最も有力なものはプロテインAやプロテインGをはじめとする特殊なタンパク質である(非特許文献10及び11参照)。しかし、これらの生産には遺伝子組み換え技術を利用した高度な細胞培養技術が必須であり、また担体への固定化がランダム配向となるためリガンド効率も低いものとなっている。結果として、現在使用されているアフィニティー担体は極めて高価なものとなっており、分離精製等のダウンストリーム工程のコスト高が、抗体タンパク質等の有用タンパク質の商業的利用促進を妨げる大きな要因となっている。以上の理由から、ターゲットのタンパク質とのアフィニティーが高く、固定化の位置・配向を比較的制御しやすい低分子化合物リガンドの開発が求められており、MELはその候補として極めて有望である。 As protein antibody affinity ligands, the most prominent ones are special proteins such as protein A and protein G (see Non-Patent Documents 10 and 11). However, advanced cell culture techniques using genetic recombination techniques are essential for these productions, and the ligand efficiency is low due to the random orientation of the immobilization on the carrier. As a result, currently used affinity carriers are extremely expensive, and the high cost of downstream processes such as separation and purification is a major factor that hinders the commercial use of useful proteins such as antibody proteins. Yes. For these reasons, there is a need for the development of a low molecular weight compound ligand that has a high affinity for the target protein and that can relatively easily control the position and orientation of immobilization, and MEL is extremely promising as a candidate.
一方、MELで表面修飾した樹脂をアフィニティー担体として用いる場合、MELをポリマー鎖に対して物理的に吸着させるだけでは不安定であり、溶液中でMELの流出を防ぐことが出来ず、用途が著しく制限されてしまう。種々の用途に用いるためには、化学的に安定な共有結合でMELをポリマー鎖に結合させることが望まれていた。さらに、高い性能を実現するためには、生体分子との高い分子間相互作用を示す糖骨格が樹脂の外側に面するように結合することが望まれていた。したがって、MEL中の脂肪酸末端に反応性官能基を導入し、これを反応点として担体の基盤となるポリマー鎖に結合させることで、MELの配向を制御したポリマー及び樹脂の合成を行うことが強く望まれていた。 On the other hand, when a resin whose surface is modified with MEL is used as an affinity carrier, it is unstable just by physically adsorbing MEL to the polymer chain, and it cannot prevent the outflow of MEL in the solution, and its use is remarkable. It will be restricted. For use in various applications, it has been desired to bond MEL to a polymer chain with a chemically stable covalent bond. Furthermore, in order to realize high performance, it has been desired that the sugar skeleton showing a high intermolecular interaction with a biomolecule be bonded so as to face the outside of the resin. Therefore, it is strongly possible to synthesize polymers and resins with controlled MEL orientation by introducing a reactive functional group at the fatty acid terminal in MEL and binding it to the polymer chain that is the base of the carrier as a reactive site. It was desired.
本発明の目的は、高い生理活性、生体機能性を有するマンノシルエリスリトールリピッドの糖骨格を変えることなく、脂肪酸末端部位で共有結合によってポリマー鎖に結合させたマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーを提供することにある。また、親水性、分散性、耐腐食性に優れ、抗菌性、抗ウイルス性等の高い生理活性を示す上記マンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーをアフィニティー担体として利用することで、抗体タンパク質等の有用タンパク質の吸着、分離方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a mannosyl erythritol lipid-binding polymer that is covalently bonded to a polymer chain at a fatty acid terminal site without changing the sugar skeleton of mannosyl erythritol lipid having high physiological activity and biofunctionality. . Adsorption of useful proteins such as antibody proteins by using the above mannosyl erythritol lipid binding polymer, which is excellent in hydrophilicity, dispersibility, and corrosion resistance, and exhibits high physiological activities such as antibacterial and antiviral properties, as an affinity carrier It is to provide a separation method.
本発明者らは、上記課題を解決するための第一として、脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物の製造方法について検討した。目的のMEL化合物は従来の化学合成法では著しく製造困難であるが、微生物による生合成経路を経てMELの脂肪酸鎖中に導入された炭素−炭素二重結合に着目し、これを開裂、あるいはメタセシス反応により他の炭素−炭素二重結合と組み替えることで、糖骨格構造を変えることなく脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物を効率良く、煩雑な操作を要することなく製造しえることを見出した。
さらに、得られたMEL化合物を新規リガンドとして反応性官能基を有するポリマーと反応させることで、共有結合によってMELが配向制御された状態で導入されたポリマーを構築でき、このようにして得られたポリマーを担体として用いることで、抗体タンパク質、糖タンパク質等の生体分子との相互作用を利用し得ることを見出した。本発明はこれら知見に基づき、本発明をなすに至ったものである。
The present inventors examined the manufacturing method of the MEL compound which has a reactive functional group in the fatty-acid terminal as the 1st for solving the said subject. Although the target MEL compound is extremely difficult to produce by conventional chemical synthesis methods, it focuses on the carbon-carbon double bond introduced into the fatty acid chain of MEL via a biosynthetic pathway by microorganisms, and this is cleaved or metathesized. It has been found that by recombination with other carbon-carbon double bonds by reaction, MEL compounds having a reactive functional group at the fatty acid terminal can be produced efficiently and without complicated operations without changing the sugar skeleton structure. It was.
Furthermore, by reacting the obtained MEL compound with a polymer having a reactive functional group as a novel ligand, it was possible to construct a polymer in which MEL was introduced in a state in which orientation was controlled by a covalent bond. It has been found that by using a polymer as a carrier, interaction with biomolecules such as antibody proteins and glycoproteins can be utilized. The present invention has been made based on these findings.
すなわち、本発明は、以下に示す通りである。
〔1〕主鎖ないしは側鎖に反応性官能基を有するポリマーの前記反応性官能基の一部または全部に、マンノシルエリスリトールリピッド化合物が脂肪酸末端で共有結合を介して結合してなることを特徴とする、マンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマー。
〔2〕上記主鎖ないしは側鎖に反応性官能基を有するポリマーの主骨格を形成する高分子が、多糖類、タンパク質又は有機合成ポリマーであることを特徴とする、上記〔1〕に記載のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマー。
〔3〕上記主鎖ないしは側鎖に反応性官能基を有するポリマーが有する前記反応性官能基が、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アルデヒド基、チオール基、エポキシ基、イソシアネート基、エステル基、スルホン基、フェノール基、アジド基又は炭素−炭素二重結合であることを特徴とする、上記〔1〕に記載のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマー。
〔4〕下記一般式(1)又は(2)で表される脂肪酸末端アルデヒド化マンノシルエリスリトールリピッド化合物のアルデヒド基と、主鎖ないしは側鎖にアミノ基を有するポリマーのアミノ基とのシッフ塩基形成を介して、前記ポリマーに前記マンノシルエリスリトールリピッド化合物を共有結合してなる、マンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマー。
That is, the present invention is as follows.
[1] A mannosyl erythritol lipid compound is bonded to a part or all of the reactive functional group of a polymer having a reactive functional group in a main chain or a side chain via a covalent bond at a fatty acid terminal. Mannosyl erythritol lipid binding polymer.
[2] The polymer according to [1] above, wherein the polymer forming the main skeleton of the polymer having a reactive functional group in the main chain or side chain is a polysaccharide, a protein, or an organic synthetic polymer. Mannosyl erythritol lipid binding polymer.
[3] The reactive functional group of the polymer having a reactive functional group in the main chain or side chain is an amino group, carboxyl group, hydroxyl group, aldehyde group, thiol group, epoxy group, isocyanate group, ester group, The mannosyl erythritol lipid-bonded polymer according to [1] above, which is a sulfone group, a phenol group, an azide group or a carbon-carbon double bond.
[4] Formation of a Schiff base between the aldehyde group of the fatty acid-terminally aldehyded mannosylerythritol lipid compound represented by the following general formula (1) or (2) and the amino group of a polymer having an amino group in the main chain or side chain Then, a mannosyl erythritol lipid-bonded polymer obtained by covalently bonding the mannosyl erythritol lipid compound to the polymer.
(前記一般式(1)中、n、mは、それぞれ、1〜18の数であり、飽和脂肪族アルキレン基を構成し、R1、R2は、いずれか一方がアルデヒド基で他方がメチル基であるか、あるいは両方がアルデヒド基である。また、R3、R4は、それぞれ、水素原子又はアセチル基を表す。
また前記一般式(2)中、lは、1〜18の数であり、R5、R6、R7はそれぞれ独立して、水素原子又はアセチル基を表す。)
〔5〕前記主鎖ないしは側鎖に反応性官能基を有するポリマーと、脂肪酸末端に少なくとも1個の反応性官能基を有するマンノシルエリスリトールリピッド化合物とを、前記反応性官能基同士の反応により共有結合を介して結合させることを特徴とする、上記〔1〕に記載のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーを製造する方法。
〔6〕前記脂肪酸末端に少なくとも1個の反応性官能基を有するマンノシルエリスリトールリピッド化合物が有する前記反応性官能基が、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アルデヒド基、チオール基、エポキシ基、イソシアネート基、エステル基、スルホン基、フェノール基、アジド基又は炭素−炭素二重結合であることを特徴とする、上記〔5〕に記載のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーの製造方法。
〔7〕微生物によって生産されたマンノシルエリスリトールリピッド化合物を原料とし、その脂肪酸鎖中に含まれる炭素−炭素二重結合のオゾン酸化反応またはメタセシス反応により、脂肪酸末端に反応性官能基を導入することを特徴とする、〔5〕又は〔6〕に記載の脂肪酸末端に少なくとも1個の反応性官能基を有するマンノシルエリスリトールリピッド化合物を製造する方法。
〔8〕下記一般式(1)〜(4)のいずれかで表される脂肪酸末端に少なくとも1個の反応性官能基を有するマンノシルエリスリトールリピッド化合物。
(In the general formula (1), n and m are each a number of 1 to 18 and constitute a saturated aliphatic alkylene group, and one of R 1 and R 2 is an aldehyde group and the other is methyl. Or both are aldehyde groups, and R 3 and R 4 each represents a hydrogen atom or an acetyl group.
Moreover, in the said General formula (2), l is a number of 1-18, R < 5 >, R < 6 >, R < 7 > represents a hydrogen atom or an acetyl group each independently. )
[5] The polymer having a reactive functional group in the main chain or side chain and the mannosyl erythritol lipid compound having at least one reactive functional group at a fatty acid terminal are covalently bonded by a reaction between the reactive functional groups. The method for producing a mannosyl erythritol lipid-bonded polymer according to [1] above, wherein the polymer is bound via an acid.
[6] The reactive functional group of the mannosylerythritol lipid compound having at least one reactive functional group at the fatty acid terminal is an amino group, a carboxyl group, a hydroxyl group, an aldehyde group, a thiol group, an epoxy group, or an isocyanate group. , An ester group, a sulfone group, a phenol group, an azide group, or a carbon-carbon double bond. The method for producing a mannosylerythritol lipid-bonded polymer according to [5] above.
[7] Using a mannosyl erythritol lipid compound produced by a microorganism as a raw material, introducing a reactive functional group into a fatty acid terminal by an ozone oxidation reaction or a metathesis reaction of a carbon-carbon double bond contained in the fatty acid chain A method for producing a mannosyl erythritol lipid compound having at least one reactive functional group at a fatty acid terminal as described in [5] or [6].
[8] A mannosyl erythritol lipid compound having at least one reactive functional group at a fatty acid terminal represented by any one of the following general formulas (1) to (4).
(前記一般式(1)中、n、mは、それぞれ、1〜18の数であり、飽和脂肪族アルキレン基を構成し、R1、R2は、いずれか一方がアルデヒド基で他方がメチル基であるか、あるいは両方がアルデヒド基である。また、R3、R4は、それぞれ、水素原子又はアセチル基を表す。
前記一般式(2)中、lは、1〜18の数であり、R5、R6、R7はそれぞれ独立して、水素原子又はアセチル基を表す。
前記一般式(3)中、p、qは、それぞれ、1〜18の数であり、飽和脂肪族アルキレン基を構成し、R31、R32は、いずれか一方が2−アリルオキシメチルオキシラン基で他方がメチル基であるか、あるいは両方が2−アリルオキシメチルオキシラン基である。また、R33、R34は、それぞれ、水素原子又はアセチル基を表す。
また前記一般式(4)中、rは、1〜18の数であり、R35、R36、R37はそれぞれ独立して、水素原子又はアセチル基を表す。)
(In the general formula (1), n and m are each a number of 1 to 18 and constitute a saturated aliphatic alkylene group, and one of R 1 and R 2 is an aldehyde group and the other is methyl. Or both are aldehyde groups, and R 3 and R 4 each represents a hydrogen atom or an acetyl group.
In formula (2), l is the number of 1~18, R 5, R 6, R 7 each independently represent a hydrogen atom or an acetyl group.
In the general formula (3), p and q each represent a number of 1 to 18 and constitute a saturated aliphatic alkylene group, and one of R 31 and R 32 is a 2-allyloxymethyloxirane group. And the other is a methyl group, or both are 2-allyloxymethyloxirane groups. R 33 and R 34 each represent a hydrogen atom or an acetyl group.
Moreover, in said general formula (4), r is a number of 1-18, and R < 35 >, R < 36 >, R < 37 > represents a hydrogen atom or an acetyl group each independently. )
〔9〕上記〔1〕に記載のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーを用いることを特徴とする、生体分子を検出する方法。
〔10〕上記〔1〕に記載のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーを用いることを特徴とする、生体分子の分離方法。
〔11〕上記〔1〕に記載のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーを用いることを特徴とする、生体分子の収集方法。
〔12〕前記生体分子が抗体タンパク質、糖タンパク質又はレクチンであることを特徴とする、〔9〕〜〔11〕のいずれか1項に記載の方法。
〔13〕上記〔1〕に記載のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーを用いてなる生体分子吸着剤。
〔14〕親水性、高分散性、高流動性、帯電防止性ないしは耐腐食性の物性、又は抗菌性、抗ウイルス性、抗腫瘍性、抗血栓性、細胞癒着の抑制ないしはタンパク吸着の抑制の生理活性が付与されたことを特徴とする、〔13〕に記載の生体分子吸着剤。
〔15〕上記〔1〕に記載のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーを用いてなるアフィニティー担体。
〔16〕親水性、高分散性、高流動性、帯電防止性ないしは耐腐食性の物性、又は抗菌性、抗ウイルス性、抗腫瘍性、抗血栓性、細胞癒着の抑制ないしはタンパク吸着の抑制の生理活性が付与されたことを特徴とする、上記〔15〕に記載のアフィニティー担体。
〔17〕上記〔1〕に記載のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーを用いてなるアフィニティーカラム。
〔18〕親水性、高分散性、高流動性、帯電防止性ないしは耐腐食性の物性、又は抗菌性、抗ウイルス性、抗腫瘍性、抗血栓性、細胞癒着の抑制ないしはタンパク吸着の抑制の生理活性が付与されたことを特徴とする、〔17〕に記載のアフィニティーカラム。
〔19〕上記〔1〕に記載のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーを用いてなる検査用試薬。
〔20〕親水性、高分散性、高流動性、帯電防止性ないしは耐腐食性の物性、又は抗菌性、抗ウイルス性、抗腫瘍性、抗血栓性、細胞癒着の抑制ないしはタンパク吸着の抑制の生理活性が付与されたことを特徴とする、〔19〕に記載の検査用試薬。
〔21〕上記〔1〕に記載のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーを用いてなるセンサー。
〔22〕親水性、高分散性、高流動性、帯電防止性ないしは耐腐食性の物性、又は抗菌性、抗ウイルス性、抗腫瘍性、抗血栓性、細胞癒着の抑制ないしはタンパク吸着の抑制の生理活性が付与されたことを特徴とする、〔21〕に記載のセンサー。
[9] A method for detecting a biomolecule, comprising using the mannosyl erythritol lipid-binding polymer according to [1].
[10] A method for separating biomolecules, comprising using the mannosyl erythritol lipid-binding polymer according to [1].
[11] A method for collecting biomolecules, comprising using the mannosyl erythritol lipid-binding polymer according to [1].
[12] The method according to any one of [9] to [11], wherein the biomolecule is an antibody protein, a glycoprotein, or a lectin.
[13] A biomolecule adsorbent comprising the mannosyl erythritol lipid-binding polymer according to [1].
[14] Properties of hydrophilicity, high dispersibility, high fluidity, antistatic property or anticorrosion property, antibacterial property, antiviral property, antitumor property, antithrombotic property, inhibition of cell adhesion or inhibition of protein adsorption The biomolecule adsorbent according to [13], wherein the bioactivity is imparted.
[15] An affinity carrier comprising the mannosyl erythritol lipid-binding polymer according to [1].
[16] Hydrophilic property, high dispersibility, high fluidity, antistatic property or anticorrosion property, antibacterial property, antiviral property, antitumor property, antithrombotic property, inhibition of cell adhesion or inhibition of protein adsorption The affinity carrier according to [15] above, which is imparted with physiological activity.
[17] An affinity column using the mannosyl erythritol lipid-binding polymer according to [1].
[18] Hydrophilic property, high dispersibility, high fluidity, antistatic property or anticorrosion property, antibacterial property, antiviral property, antitumor property, antithrombotic property, inhibition of cell adhesion or inhibition of protein adsorption The affinity column according to [17], which is imparted with physiological activity.
[19] A test reagent comprising the mannosyl erythritol lipid-binding polymer according to [1].
[20] Hydrophilic property, high dispersibility, high fluidity, antistatic property or anticorrosion property, antibacterial property, antiviral property, antitumor property, antithrombotic property, inhibition of cell adhesion or inhibition of protein adsorption The test reagent according to [19], wherein physiological activity is imparted.
[21] A sensor using the mannosyl erythritol lipid-binding polymer according to [1].
[22] Hydrophilic property, high dispersibility, high fluidity, antistatic property or anticorrosion property, antibacterial property, antiviral property, antitumor property, antithrombotic property, inhibition of cell adhesion or inhibition of protein adsorption The sensor according to [21], wherein physiological activity is imparted.
〔23〕上記〔1〕に記載のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーを用いてなるマイクロアレイ。
〔24〕親水性、高分散性、高流動性、帯電防止性ないしは耐腐食性の物性、又は抗菌性、抗ウイルス性、抗腫瘍性、抗血栓性、細胞癒着の抑制ないしはタンパク吸着の抑制の生理活性が付与されたことを特徴とする、〔23〕に記載のマイクロアレイ。
〔25〕上記〔15〕に記載のアフィニティー担体、上記〔17〕に記載のアフィニティーカラム、上記〔21〕に記載のセンサー、または上記〔23〕に記載のマイクロアレイを用いてなる分離、定量ないしは検査用分析装置。
本明細書及び請求の範囲において、「脂肪酸末端」とは、マンノシルエリスリトールのマンノシル残基が有する水酸基に結合してなる脂肪酸エステル基の脂肪族基をいう。
[23] A microarray using the mannosyl erythritol lipid-binding polymer according to [1].
[24] Hydrophilic property, high dispersibility, high fluidity, antistatic property or anticorrosion property, antibacterial property, antiviral property, antitumor property, antithrombotic property, inhibition of cell adhesion or inhibition of protein adsorption The microarray according to [23], wherein physiological activity is imparted.
[25] Separation, quantification or inspection using the affinity carrier according to [15], the affinity column according to [17], the sensor according to [21], or the microarray according to [23] Analytical equipment.
In the present specification and claims, the “fatty acid terminal” refers to an aliphatic group of a fatty acid ester group formed by bonding to a hydroxyl group of a mannosyl residue of mannosylerythritol.
本発明のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーは、優れた界面物性、様々な生理活性を有する機能性糖脂質であるMELが、構造の著しい変化を伴うことなく化学的に安定な共有結合によって導入されている。特にその機能発現の鍵となる糖(マンノシルエリスリトール)骨格がポリマー表面に配列していることから、表面の親水化を促し水溶液中でのポリマーの分散性の向上をもたらすほか、様々な生体分子の分子認識、吸着挙動の制御が可能である。例えば、前記ポリマーは表面に配列した糖骨格の特異的な分子間相互作用によって、抗体タンパク質、糖タンパク質、レクチン等をはじめ、種々の生体分子と高いアフィニティーを示すことから、その物性、形状に応じて、生体物質の分析・検査試薬、吸着剤、分離・精製用アフィニティー担体等、種々の目的用途に対応することが可能である。
本発明のMEL結合ポリマーの製造方法によれば、脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物と、それに対応した反応性官能基を鎖中に有するポリマーの組み合わせによって、前記ポリマーが構成する素材、形状を問わずその目的・用途に応じて、任意の構造及び結合様式のMEL結合ポリマーの製造が可能である。また、その導入率の制御も可能である。
前記脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物は、種々の担体に導入可能な新規糖脂質リガンドとして、本発明のMEL結合ポリマーの製造に有用である。
本発明に用いる脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物の製造方法は、微生物の精巧な生合成経路を経てMELの脂肪酸鎖中に導入された不飽和基を反応点として利用することで、煩雑な操作を要することなく選択的に脂肪酸末端に任意の官能基を導入することができる。
In the mannosyl erythritol lipid-bonded polymer of the present invention, MEL, which is a functional glycolipid having excellent interfacial physical properties and various physiological activities, is introduced by a chemically stable covalent bond without significant structural change. . In particular, the sugar (mannosyl erythritol) skeleton, which is the key to its functional expression, is arranged on the polymer surface, which promotes hydrophilicity of the surface and improves the dispersibility of the polymer in aqueous solution. Molecular recognition and adsorption behavior can be controlled. For example, the polymer exhibits high affinity with various biomolecules including antibody proteins, glycoproteins, lectins, etc. due to specific intermolecular interactions of the sugar skeleton arranged on the surface. Thus, it can be used for various purposes such as biological substance analysis / test reagents, adsorbents, separation / purification affinity carriers.
According to the method for producing an MEL-bonded polymer of the present invention, a material comprising the polymer by a combination of an MEL compound having a reactive functional group at a fatty acid terminal and a polymer having a corresponding reactive functional group in the chain, Regardless of the shape, depending on the purpose and application, it is possible to produce a MEL-bonded polymer having an arbitrary structure and bonding mode. Also, the introduction rate can be controlled.
The MEL compound having a reactive functional group at the fatty acid terminal is useful for producing the MEL-binding polymer of the present invention as a novel glycolipid ligand that can be introduced into various carriers.
The method for producing a MEL compound having a reactive functional group at the fatty acid terminal used in the present invention uses an unsaturated group introduced into the fatty acid chain of MEL through a delicate biosynthetic pathway of microorganisms as a reaction point. Arbitrary functional groups can be selectively introduced at the fatty acid terminals without requiring complicated operations.
本発明の生体分子を検出する方法は、抗体タンパク質等の種々の有用な生体分子を特異的に検出できる。
本発明の生体分子を分離する方法は、有用な生体分子とMELとの特異的作用に基づき分離できる。
本発明の生体分子の収集方法は、有用な生体分子をMELとの特異的作用に基づき集めることができる。
本発明の生体分子吸着剤は、抗体タンパク質等の有用タンパク質を特異的に吸着できる。
上述のように、本発明のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーは、医薬、食品、化粧品工業をはじめ、生体機能の認識、制御に密接に結びつく幅広い分野で有用な素材の開発において期待される。
特に、本発明のアフィニティー担体、アフィニティーカラム並びにそれらを用いてなる装置は、生体分子分析技術に大きな改革をもたらす。有用タンパク質の分離工程では、一般的にそれらに特異的に相互作用する特殊なタンパク質をリガンドとする担体を用いることが多いが、これらのタンパク質生産には遺伝子組み換え技術の利用が必要であるなど極めて高価(>100万円/kg)であり、かつリガンドの担体への固定化方法もランダムなものであるため、アフィニティーを示す部位の配向を制御できず、リガンドの効率が低いもの(1〜数mol%)となっている。このダウンストリーム工程のコスト高が市場への普及を抑圧している現状がある。
The method for detecting a biomolecule of the present invention can specifically detect various useful biomolecules such as antibody proteins.
The method for separating biomolecules of the present invention can be separated based on the specific action of useful biomolecules and MEL.
The biomolecule collection method of the present invention can collect useful biomolecules based on specific action with MEL.
The biomolecule adsorbent of the present invention can specifically adsorb useful proteins such as antibody proteins.
As described above, the mannosyl erythritol lipid-bonded polymer of the present invention is expected in the development of materials useful in a wide range of fields closely related to recognition and control of biological functions, including the pharmaceutical, food and cosmetic industries.
In particular, the affinity carrier, the affinity column and the apparatus using the same according to the present invention bring about a major revolution in biomolecular analysis technology. In the separation process of useful proteins, in general, a carrier having a specific protein that specifically interacts with them as a ligand is often used. However, the production of these proteins requires the use of genetic recombination techniques. Since it is expensive (> 1 million yen / kg) and the method of immobilizing the ligand on the carrier is random, the orientation of the site showing affinity cannot be controlled, and the efficiency of the ligand is low (1 to several mol%). The high cost of this downstream process has suppressed the spread to the market.
一方、本発明のMEL結合ポリマーを用いたアフィニティー担体は、リガンドとなる糖脂質(MEL)の生産量が高く、またタンパク等と比較して低分子量で、分子構造もシンプルであり、アフィニティー部位(糖骨格)が表面に配列した状態であることからリガンド効率も高い。従来のタンパク質をリガンドとするアフィニティー担体と比較して、そのコストは1/10〜1/100まで容易に抑えることができる。
以上のことから、本発明のMEL結合ポリマーは低コストかつ高効率のアフィニティー担体として優れていると言える。
On the other hand, the affinity carrier using the MEL-binding polymer of the present invention has a high production amount of glycolipid (MEL) as a ligand, a low molecular weight compared to proteins, etc., a simple molecular structure, and an affinity site ( Since the sugar skeleton is arranged on the surface, the ligand efficiency is also high. Compared with a conventional affinity carrier using a protein as a ligand, the cost can be easily reduced to 1/10 to 1/100.
From the above, it can be said that the MEL-bonded polymer of the present invention is excellent as a low-cost and high-efficiency affinity carrier.
また、本発明のMEL結合ポリマーを用いてなるアフィニティーカラムは、遠心分離せずとも糖タンパク質、レクチン等他の生体分子の分離を行うことができる。
本発明の分離、定量ないしは検査用分析装置は、抗体タンパク質等任意の生体分子の分離システムとして有用である。
本発明の検査用試薬は試料中に存在する特定の生体分子を捕捉、定量することができる。
本発明のセンサーは、微量サンプル中のタンパク質等生体分子を検知できる。
同様に、本発明のマイクロアレイは、微量サンプル中のタンパク質等生体分子を検知できる。
Further, the affinity column using the MEL-binding polymer of the present invention can separate other biomolecules such as glycoprotein and lectin without centrifugation.
The analyzer for separation, quantification, or inspection of the present invention is useful as a separation system for any biomolecule such as antibody protein.
The test reagent of the present invention can capture and quantify specific biomolecules present in a sample.
The sensor of the present invention can detect biomolecules such as proteins in a minute sample.
Similarly, the microarray of the present invention can detect biomolecules such as proteins in a minute sample.
まず、本発明のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマー(以下、単に「MEL結合ポリマー」ということもある。)について説明する。
本発明のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーは、ポリマー鎖上(主鎖)ないしは側鎖に反応性官能基を有するポリマーの前記反応性官能基の一部または全部に、マンノシルエリスリトールリピッド化合物が、それが有する脂肪酸末端で共有結合を介して結合してなるポリマーである。前記ポリマーは、ゲル、微粒子、プレート、フィルム、ファイバー等の形態であってもよく、MELを前記共有結合を介して配向を制御してポリマー表面に結合させる観点から、前記反応性官能基を表面に有する、ゲル、微粒子、プレート、フィルム、ファイバー等の形態であることが好ましい。
ここで、ゲルとは、ポリマー鎖が架橋によって三次元ネットワーク構造を形成した多孔質固体状のものであり、その主骨格を成すポリマーは、多糖類、タンパク質又は有機合成ポリマーのいずれであっても良い。
前記反応性官能基を有するポリマーは、反応性官能基を側鎖に有する樹脂の形態であってもよく、前述と同様にMELを配向を制御して表面に結合させる観点から、前記側鎖を表面に有する樹脂の形態が好ましい。
前記反応性官能基を有するポリマーの前記主鎖には、β1,4−結合又はα1,4−結合で結合したグルコース、グルコサミン、N−アセチルグルコサミン、ガラクトース、ガラクトサミン、N−アセチルガラクトサミン、グルクロン酸等の繰り返しからなる糖鎖等の多糖類鎖も含まれる。
First, the mannosyl erythritol lipid-bonded polymer of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “MEL-bonded polymer”) will be described.
The mannosyl erythritol lipid-bonded polymer of the present invention has a mannosyl erythritol lipid compound in part or all of the reactive functional group of the polymer having a reactive functional group on the polymer chain (main chain) or side chain. It is a polymer formed by bonding at a fatty acid terminal through a covalent bond. The polymer may be in the form of gel, fine particles, plate, film, fiber, etc., and from the viewpoint of controlling the orientation of the MEL to the polymer surface through the covalent bond, the reactive functional group is surfaced. It is preferably in the form of gel, fine particles, plate, film, fiber, etc.
Here, the gel is a porous solid in which a polymer chain forms a three-dimensional network structure by crosslinking, and the polymer constituting the main skeleton may be any of polysaccharides, proteins, or organic synthetic polymers. good.
The polymer having a reactive functional group may be in the form of a resin having a reactive functional group in the side chain. In the same manner as described above, from the viewpoint of binding the MEL to the surface by controlling the orientation, The form of the resin on the surface is preferable.
Glucose, glucosamine, N-acetylglucosamine, galactose, galactosamine, N-acetylgalactosamine, glucuronic acid, etc. bonded to the main chain of the polymer having reactive functional groups by β1,4-bond or α1,4-bond Also included are polysaccharide chains such as sugar chains consisting of repetition of the above.
前記反応性官能基を有するポリマーは、主骨格を形成する高分子が、多糖類、タンパク質又は有機合成ポリマーであることが好ましい。
前記主骨格を形成する高分子である多糖類としては、セルロース、キチン、キトサン等が挙げられる。前記主骨格を形成する高分子であるタンパク質としては、ゼラチン、コラーゲン等が挙げられる。前記主骨格を形成する高分子である有機合成ポリマーとしては、ビニルポリマー、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン及びこれらの共重合体等が挙げられる。
前記反応性官能基の例としては、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アルデヒド基、チオール基、エポキシ基、イソシアネート基、エステル基、スルホン基、フェノール基、アジド基、炭素−炭素二重結合等が挙げられる。
ポリマーに前記反応性官能基を導入して、前記反応性官能基を有するポリマーとする方法は、カルボジイミド(ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)等)を用いる脱水縮合法、エピクロロヒドリン導入後、エポキシの開環付加を行う方法等の任意の方法によって行うことができる。
In the polymer having a reactive functional group, the polymer forming the main skeleton is preferably a polysaccharide, protein, or organic synthetic polymer.
Examples of the polysaccharide that is a polymer that forms the main skeleton include cellulose, chitin, and chitosan. Examples of the protein that is a polymer forming the main skeleton include gelatin and collagen. Examples of the organic synthetic polymer that is a polymer that forms the main skeleton include vinyl polymers, polyethers, polyesters, polyamides, polyurethanes, and copolymers thereof.
Examples of the reactive functional group include amino group, carboxyl group, hydroxyl group, aldehyde group, thiol group, epoxy group, isocyanate group, ester group, sulfone group, phenol group, azide group, carbon-carbon double bond, etc. Is mentioned.
The method of introducing the reactive functional group into a polymer to obtain a polymer having the reactive functional group is a carbodiimide (dicyclohexylcarbodiimide (DCC), 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC)). Etc.), and after introduction of epichlorohydrin, it can be carried out by any method such as a method of ring-opening addition of epoxy.
前記主鎖ないしは側鎖に反応性官能基を有する前記ポリマー中、反応性官能基は、前記ポリマーの単位質量(g)当り0.1μmol〜1mol存在することが好ましく、10μmol〜1mol存在することがより好ましい。 In the polymer having a reactive functional group in the main chain or side chain, the reactive functional group is preferably present in an amount of 0.1 μmol to 1 mol, preferably 10 μmol to 1 mol, per unit mass (g) of the polymer. More preferred.
側鎖に前記反応性官能基を有するポリマーの具体例としては、ゲル単位体積(ml)当り15〜20μmolの2−ヒドロキシ−3−アミノプロピルオキシ基を表面に有するセルロースゲル、側鎖にホルミル基を10〜30質量%有するメタクリル酸系ポリマー等が挙げられる。例えば、アミノ−セルロファイン(商品名、生化学工業株式会社製)、トヨパールAFシリーズ(商品名、東ソー株式会社製)等が市販されている。
主鎖に前記反応性官能基を有するポリマーの具体例としては、片末端あるいは両末端にカルボキシル基を有する、ポリエチレンオキシド、ポリエステル等が挙げられる。
Specific examples of the polymer having the reactive functional group in the side chain include cellulose gel having 15 to 20 μmol of 2-hydroxy-3-aminopropyloxy group on the surface per unit gel volume (ml), and formyl group in the side chain. For example, a methacrylic acid polymer having 10 to 30% by mass. For example, amino-cellulofine (trade name, manufactured by Seikagaku Corporation), Toyopearl AF series (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) and the like are commercially available.
Specific examples of the polymer having the reactive functional group in the main chain include polyethylene oxide and polyester having a carboxyl group at one end or both ends.
次に、本発明のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーの製造方法について説明する。
本発明のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーは、脂肪酸末端に少なくとも1個の反応性官能基を有するマンノシルエリスリトールリピッド化合物と、前述した主鎖ないしは側鎖に前記反応性官能基を有するポリマーとを、前記反応性官能基同士の反応によって、共有結合を形成することにより製造できる。
本発明の製造方法に用いる前記マンノシルエリスリトールリピッド化合物(以下、「MEL化合物」ということもある。)が脂肪酸末端に有する反応性官能基の例としては、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アルデヒド基、チオール基、エポキシ基、イソシアネート基、エステル基、スルホン基、フェノール基、アジド基、炭素−炭素二重結合等が挙げられる。
前記反応性官能基同士の反応によって形成される共有結合の例としては、アミノ基とカルボキシル基の反応から成るアミド結合、アミノ基とアルデヒド基の反応から成るシッフ塩基、及びそれを還元することでできるカルボキシル基とヒドロキシル基の反応から成るエステル結合、チオール基同士の反応から成るジスルフィド結合、エポキシ基とアミノ基の反応から成るアミノ結合、及びヒドロキシル基との反応から成るエーテル結合等が挙げられる。これら共有結合により、結合するMELの配向が制御される。
ここで「配向」とは、糖骨格(マンノシルエリスリトール骨格)が前記ポリマーとの結合に関与せず、前記ポリマーの外側(表面)に面することをいう。これによって、立体障害を受けることなく糖骨格の特異的な分子間相互作用を利用することが可能となる。
Next, the manufacturing method of the mannosyl erythritol lipid binding polymer of this invention is demonstrated.
The mannosyl erythritol lipid-bonded polymer of the present invention is obtained by reacting the mannosyl erythritol lipid compound having at least one reactive functional group at a fatty acid terminal with the polymer having the reactive functional group in the main chain or side chain described above. It can manufacture by forming a covalent bond by reaction of a functional functional group.
Examples of the reactive functional group that the mannosyl erythritol lipid compound (hereinafter also referred to as “MEL compound”) used in the production method of the present invention has at the fatty acid terminal include an amino group, a carboxyl group, a hydroxyl group, and an aldehyde group. Thiol group, epoxy group, isocyanate group, ester group, sulfone group, phenol group, azide group, carbon-carbon double bond, and the like.
Examples of the covalent bond formed by the reaction between the reactive functional groups include an amide bond consisting of a reaction of an amino group and a carboxyl group, a Schiff base consisting of a reaction of an amino group and an aldehyde group, and reducing it. Examples thereof include an ester bond composed of a reaction between a carboxyl group and a hydroxyl group, a disulfide bond composed of a reaction between thiol groups, an amino bond composed of a reaction between an epoxy group and an amino group, and an ether bond composed of a reaction with a hydroxyl group. These covalent bonds control the orientation of the bound MEL.
Here, “orientation” means that the sugar skeleton (mannosylerythritol skeleton) does not participate in the binding with the polymer and faces the outside (surface) of the polymer. This makes it possible to utilize specific intermolecular interactions of the sugar skeleton without being sterically hindered.
本発明のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマー中、マンノシルエリスリトールリピッド化合物は、本発明のポリマーの質量当り0.01〜30質量%存在することが好ましく、1質量%〜30質量%存在することがより好ましい。 In the mannosyl erythritol lipid-bonded polymer of the present invention, the mannosyl erythritol lipid compound is preferably present at 0.01 to 30% by mass, more preferably 1% by mass to 30% by mass, based on the mass of the polymer of the present invention.
続いて、本発明のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーの製造方法の好ましい1つの実施態様として、側鎖にアミノ基が導入されたセルロースゲルに対して、脂肪酸末端アルデヒド化マンノシルエリスリトールリピッド化合物(以下、単に脂肪酸末端アルデヒド化MEL化合物ということもある。)を反応させる製造方法について説明する。
前記脂肪酸末端アルデヒド化MEL化合物の構造については詳細に後述するが、アミノ基を有する化合物と任意の方法によってシッフ塩基を形成することから、下記式Aに示すように、側鎖にアミノ基を有するポリマーに炭素−窒素結合によってMEL化合物を共有結合させることが出来る。
Subsequently, as one preferred embodiment of the method for producing a mannosyl erythritol lipid-bonded polymer of the present invention, a fatty acid-terminated aldehyde-modified mannosyl erythritol lipid compound (hereinafter simply referred to as a fatty acid) is applied to a cellulose gel having an amino group introduced in the side chain. A production method in which terminal aldehyded MEL compound is also reacted will be described.
Although the structure of the fatty acid-terminated aldehyded MEL compound will be described later in detail, a Schiff base is formed by an arbitrary method with a compound having an amino group, so that it has an amino group in the side chain as shown in the following formula A. The MEL compound can be covalently bonded to the polymer by a carbon-nitrogen bond.
具体的には、アミノ化セルロースゲル、脂肪酸末端アルデヒド化MELを水中に分散させ、シアノ水素化ホウ素ナトリウム(NaCNBH3)等の任意の還元剤を添加して、50〜〜80℃で12〜72時間撹拌する。反応終了後、ゲルを濾別し、十分に洗浄することでMEL結合セルロースゲルを回収することができる。これにより、MELが脂肪酸末端で炭素−窒素結合によってゲル中に結合させることができる。
MEL結合セルロースゲル中のMEL導入率の決定については、MEL結合セルロースゲルの元素分析を行い、炭素/窒素重量比(C/N比)を計算し、元のセルロースゲルについても同様にし、その差を求めることでアミノ基に対する炭素導入数を決定することができる。得られた値について、構造決定の際に概算した脂肪酸末端アルデヒド化MELの炭素数で割ることによってアミノ基全量に対するMEL結合率を算出することができる。
Specifically, an aminated cellulose gel and a fatty acid-terminated aldehyde-modified MEL are dispersed in water, and an arbitrary reducing agent such as sodium cyanoborohydride (NaCNBH 3 ) is added thereto. Stir for hours. After completion of the reaction, the gel is filtered off and washed thoroughly to recover the MEL-bonded cellulose gel. This allows MEL to be bound in the gel by a carbon-nitrogen bond at the fatty acid end.
Regarding the determination of the MEL introduction rate in the MEL-bonded cellulose gel, the elemental analysis of the MEL-bonded cellulose gel is performed, the carbon / nitrogen weight ratio (C / N ratio) is calculated, and the same is applied to the original cellulose gel. It is possible to determine the number of carbon introductions relative to the amino group. By dividing the obtained value by the number of carbon atoms of the fatty acid-terminated aldehyded MEL estimated at the time of structure determination, the MEL binding ratio relative to the total amount of amino groups can be calculated.
さらに、前記セルロースゲル以外の側鎖にアミノ基を有するポリマーを用いても、上記の方法と同様にして本発明のMEL結合ポリマーを製造し、かつMEL導入率の決定を行うことができる。 Furthermore, even when a polymer having an amino group in the side chain other than the cellulose gel is used, the MEL-bonded polymer of the present invention can be produced and the MEL introduction rate can be determined in the same manner as in the above method.
その他、オレフィンのメタセシス反応を利用して合成した、脂肪酸末端に種々の反応性官能基(例えばアミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アルデヒド基、チオール基、エポキシ基等)を有するMEL化合物についても、対応する反応性官能基を有するポリマーと適宜反応させることで、本発明のMEL結合ポリマーを製造することができる。 In addition, for MEL compounds synthesized using an olefin metathesis reaction and having various reactive functional groups (for example, amino group, carboxyl group, hydroxyl group, aldehyde group, thiol group, epoxy group, etc.) at the fatty acid terminal, The MEL-bonded polymer of the present invention can be produced by appropriately reacting with a polymer having a corresponding reactive functional group.
以上のように、本発明のMEL結合ポリマーの製造方法によれば、脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物と、それに対応した反応性官能基を鎖中に有するポリマーの組み合わせによって、前記ポリマーが構成する素材、形状を問わず目的用途に応じて、任意の構造及び結合様式のMEL結合ポリマーの製造が可能である。また、その導入率の制御も容易である。 As described above, according to the method for producing an MEL-bonded polymer of the present invention, the polymer is obtained by combining a MEL compound having a reactive functional group at a fatty acid terminal and a polymer having a corresponding reactive functional group in the chain. Regardless of the material and shape of the structure, it is possible to produce a MEL-bonded polymer of any structure and bonding mode depending on the intended use. Further, the introduction rate can be easily controlled.
本発明の製造方法に用いられる脂肪酸末端に少なくとも1個の反応性官能基を有するMEL化合物について説明する。
本発明の製造方法に用いる脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物は、脂肪酸末端に前述した反応性官能基を少なくとも1個有する限り特に制限はない。しかし、2’位又は3’位いずれかに限定して結合した脂肪酸末端に反応性官能基を有するため、得られる本発明のMEL結合ポリマーにおけるMEL部分の配向が制御される観点から、前記脂肪酸末端アルデヒド化MEL化合物又は脂肪酸末端エポキシ化マンノシルエリスリトールリピッド化合物(以下、単に脂肪酸末端エポキシ化MEL化合物ということもある。)であることが好ましい。
前記脂肪酸末端アルデヒド化MEL化合物は、下記一般式(1)または(2)で表され、脂肪酸末端にアルデヒド基が導入されてなる新規な化合物である。脂肪酸末端アルデヒド化MEL化合物は、原料であるMEL−A等のMELが置換基に不飽和脂肪酸残基を有することにより、その炭素−炭素二重結合が開裂して末端部分にアルデヒド基が導入されてなる構造を有する。
炭素−炭素二重結合の開裂によるオゾニドの生成とその後の任意の還元的処理によるアルデヒドの生成は下記式のように進行する。例えば、日本化学会編「第4版実験化学講座」第23巻、457〜459頁、(株)丸善等に記載の方法に準じて行うことができる。式中R41、R42は任意の基である。
The MEL compound having at least one reactive functional group at the fatty acid terminal used in the production method of the present invention will be described.
The MEL compound having a reactive functional group at the fatty acid terminal used in the production method of the present invention is not particularly limited as long as it has at least one reactive functional group described above at the fatty acid terminal. However, since it has a reactive functional group at the end of the fatty acid bound exclusively at the 2′-position or the 3′-position, the fatty acid is from the viewpoint of controlling the orientation of the MEL moiety in the resulting MEL-bonded polymer of the present invention. A terminal aldehyde-modified MEL compound or a fatty acid-terminated epoxidized mannosyl erythritol lipid compound (hereinafter sometimes simply referred to as a fatty acid-terminated epoxidized MEL compound) is preferable.
The fatty acid-terminated aldehyded MEL compound is a novel compound represented by the following general formula (1) or (2) and having an aldehyde group introduced at the fatty acid terminal. In the fatty acid terminal aldehyded MEL compound, the MEL such as MEL-A which is a raw material has an unsaturated fatty acid residue as a substituent, whereby the carbon-carbon double bond is cleaved and an aldehyde group is introduced into the terminal part. It has the structure which becomes.
Ozonide formation by carbon-carbon double bond cleavage and subsequent aldehyde formation by any reductive treatment proceed as follows: For example, it can be performed according to the method described in “Chemical Course of 4th Edition”, Vol. 23, pp. In the formula, R 41 and R 42 are arbitrary groups.
前記一般式(1)中、n、mは、それぞれ、1〜18の数であり、飽和脂肪族アルキレン基を構成し、R1、R2は、いずれか一方がアルデヒド基で他方がメチル基であるか、あるいは両方がアルデヒド基である。また、R3、R4は、それぞれ、水素原子又はアセチル基を表す。
また前記一般式(2)中、lは、1〜18の数であり、R5、R6、R7はそれぞれ独立して、水素原子又はアセチル基を表す。
本発明において、l、m、nは、それぞれ、1〜18である飽和脂肪族アルキレン基を構成することが好ましく、1〜10である飽和脂肪族アルキレン基を構成することがより好ましい。
前記脂肪酸末端エポキシ化MEL化合物は、下記一般式(3)または(4)で表され、脂肪酸末端にエポキシ基が導入されてなる新規な化合物である。脂肪酸末端エポキシ化MEL化合物は、原料であるMEL−A等のMELが置換基に不飽和脂肪酸残基を有することにより、アリルグリシジルエーテルとのオレフィンのメタセシス反応によって、その炭素‐炭素二重結合間で組み替えが起こり、末端部分にエポキシ基が導入されてなる構造を有する。前記オレフィンのメタセシス反応については、J.Am.Chem.Soc.,125巻,p11360−11370(2003)及びその引用文献に記載の方法等に準じて行うことができる。
In the general formula (1), n and m each represent a number of 1 to 18 and constitute a saturated aliphatic alkylene group, and one of R 1 and R 2 is an aldehyde group and the other is a methyl group. Or both are aldehyde groups. R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom or an acetyl group.
Moreover, in the said General formula (2), l is a number of 1-18, R < 5 >, R < 6 >, R < 7 > represents a hydrogen atom or an acetyl group each independently.
In the present invention, each of l, m, and n preferably constitutes a saturated aliphatic alkylene group that is 1 to 18, and more preferably constitutes a saturated aliphatic alkylene group that is 1 to 10.
The fatty acid-terminated epoxidized MEL compound is represented by the following general formula (3) or (4), and is a novel compound in which an epoxy group is introduced at the fatty acid terminal. Fatty acid-terminated epoxidized MEL compounds have an unsaturated fatty acid residue in the substituent of MEL such as MEL-A as a raw material, so that an olefin metathesis reaction with allyl glycidyl ether causes a carbon-carbon double bond Recombination takes place and has a structure in which an epoxy group is introduced into the terminal portion. For the olefin metathesis reaction, see J. et al. Am. Chem. Soc. 125, p11360-11370 (2003) and the method described in the cited document.
前記一般式(3)中、p、qは、それぞれ、1〜18の数であり、飽和脂肪族アルキレン基を構成し、R31、R32は、いずれか一方が2−アリルオキシメチルオキシラン基( In the general formula (3), p and q each represent a number of 1 to 18 and constitute a saturated aliphatic alkylene group, and one of R 31 and R 32 is a 2-allyloxymethyloxirane group. (
)で他方がメチル基であるか、あるいは両方が2−アリルオキシメチルオキシラン基である。また、R33、R34は、それぞれ、水素原子又はアセチル基を表す。
また前記一般式(4)中、rは、1〜18の数であり、R35、R36、R37はそれぞれ独立して、水素原子又はアセチル基を表す。
本発明において、p、q、rは、それぞれ、1〜18である飽和脂肪族アルキレン基を構成することが好ましく、1〜10である飽和脂肪族アルキレン基を構成することがより好ましい。
) And the other is a methyl group, or both are 2-allyloxymethyloxirane groups. R 33 and R 34 each represent a hydrogen atom or an acetyl group.
Moreover, in said general formula (4), r is a number of 1-18, and R < 35 >, R < 36 >, R < 37 > represents a hydrogen atom or an acetyl group each independently.
In the present invention, each of p, q, and r preferably constitutes a saturated aliphatic alkylene group that is 1 to 18, and more preferably constitutes a saturated aliphatic alkylene group that is 1 to 10.
次に、本発明のマンノシルエリスリトールリピッド結合ポリマーの製造に用いる脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物の製造方法について説明する。
前記脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物の製造の原料として用いるマンノシルエリスリトールリピッド(以下、単にMELということもある。)は、酵母等の微生物を用いて長時間の連続培養・生産を行うことで300g/L以上の生産ができるので、原料として用いるMELは微生物を用いて生産することが好ましい。
特に、前記脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物の製造の原料として用いるMELは、シュードザイマ・アンタクティカ(Pseudozyma antarctica T-34株)、シュードザイマ・ルグローサ(Pseudozyma rugulosa株)、シュードザイマ・パラアンタクティカ(Pseudozyma parantarctica株)等のMEL生産菌の任意の方法による培養によって得るのがより好ましい。
例えば、シュードザイマ・アンタクティカ(Pseudozyma antarctica T-34株)を用い、大豆油を炭素源として培養することで得られた生産物から任意の方法で分離・精製して、原料としてのMEL−Aを得ることができる。
Next, the manufacturing method of the MEL compound which has a reactive functional group in the fatty acid terminal used for manufacture of the mannosyl erythritol lipid binding polymer of this invention is demonstrated.
Mannosyl erythritol lipid (hereinafter sometimes simply referred to as MEL) used as a raw material for the production of an MEL compound having a reactive functional group at the fatty acid terminal is continuously cultured and produced for a long time using a microorganism such as yeast. Therefore, it is preferable that MEL used as a raw material is produced using microorganisms.
In particular, MEL used as production raw materials of MEL compound having a reactive functional group in said fatty acid terminus, Pseudozyma Antakutika (Pseudozyma antarctica T-34 strain), Pseudozyma Rugurosa (Pseudozyma rugulosa Ltd.), Pseudozyma para Anta click Rustica More preferably, it is obtained by culturing MEL-producing bacteria such as ( Pseudozyma parantarctica strain) by any method.
For example, using a Pseudozyma Antakutika (Pseudozyma antarctica T-34 strain), it was separated and purified by any method from the resulting product by culturing soybean oil as a carbon source to obtain a MEL-A as a raw material be able to.
不飽和基含有率の高いMELが原料として好ましいが、MELの脂肪酸鎖の組成は、生産培地に含有させる炭素源の種類、生産菌の資化様式によって変化することから、生産培地に含有させる炭素源として、不飽和基含有率の高いリノール酸、リノレン酸等を多く含む油脂を用いることで、不飽和基含有率の高いMELを生産することができる。さらに、MEL生産菌は油脂以外に、中〜長鎖脂肪族炭化水素、中〜長鎖脂肪族アルコール、中〜長鎖脂肪酸エステル等の化合物に関しても資化できることから、特に、特定の位置に不飽和基を有する上記化合物をMEL生産培地に含有させることで、脂肪酸鎖中の特定の位置に二重結合を導入したMELの調製も可能である。 MEL having a high unsaturated group content is preferable as a raw material, but the composition of the fatty acid chain of MEL varies depending on the type of carbon source contained in the production medium and the utilization mode of the production bacteria. By using fats and oils containing a large amount of linoleic acid, linolenic acid, etc. having a high unsaturated group content as a source, MEL having a high unsaturated group content can be produced. In addition to fats and oils, MEL-producing bacteria can also assimilate compounds such as medium to long chain aliphatic hydrocarbons, medium to long chain aliphatic alcohols, medium to long chain fatty acid esters, etc. By including the above-mentioned compound having a saturated group in the MEL production medium, it is possible to prepare MEL in which a double bond is introduced at a specific position in the fatty acid chain.
前記脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物の製造の原料として用いるMELは、下記一般式(5)または(6)で表される構造の化合物であり、4−O−β−D−マンノピラノシル−meso−エリスリトールをその基本構造とするものである。 MEL used as a raw material for producing an MEL compound having a reactive functional group at the fatty acid terminal is a compound having a structure represented by the following general formula (5) or (6), and 4-O-β-D-mannopyranosyl -Meso-erythritol is the basic structure.
前記一般式(5)及び(6)中、置換基R11、R12、R22は、それぞれ独立して、炭素数3〜21のアルキル基又は二重結合を少なくとも1個有する不飽和脂肪族炭化水素基であり、炭素数5〜17のアルキル基又は二重結合を少なくとも1個有する不飽和直鎖炭化水素基であることが好ましい。さらに、前記脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物の製造の原料として用いるMELは、R11、R12又はR22が二重結合を1個有する不飽和直鎖炭化水素基であることがより好ましく、特に末端近くに二重結合を1個有する不飽和直鎖炭化水素基であることがさらに好ましい。
前記R11、R12又はR22を表すアルキル基の具体例として、ペンチル基、ヘプチル基、ノニル基、ウンデシル基、トリデシル基等が挙げられる。
前記R11、R12又はR22を表す二重結合を少なくとも1個有する不飽和炭化水素基の具体例として、2−ノネル基、2−ウンデセル基、4−ウンデセル基、6−ウンデセル基、8−ウンデセル基等が挙げられる。
前記R21、R23又はR24は、それぞれ独立して水素原子又はアセチル基を表す。
前記一般式(5)または(6)において、上記各MELにおける置換基R11、R12、R22の炭素数は、MEL生産培地に含有させる油脂類中のトリグリセリドを構成する脂肪酸の炭素数及び使用するMEL生産菌の脂肪酸の資化様式の程度により変化する。また、上記トリグリセリドが不飽和脂肪酸残基を有する場合、MEL生産菌が上記不飽和脂肪酸の二重結合部分まで資化しないことにより、前記R11、R12、R22が不飽和脂肪酸残基となることが好ましい。
以上の説明から明らかなように、原料となるMELは、通常、前記R11、R12、R22の脂肪酸残基部分が異なる化合物の混合物の形態である。
In the general formulas (5) and (6), the substituents R 11 , R 12 and R 22 are each independently an unsaturated aliphatic group having at least one alkyl group having 3 to 21 carbon atoms or a double bond. A hydrocarbon group, preferably an alkyl group having 5 to 17 carbon atoms or an unsaturated linear hydrocarbon group having at least one double bond. Further, the MEL used as a raw material for producing the MEL compound having a reactive functional group at the fatty acid terminal is an unsaturated linear hydrocarbon group in which R 11 , R 12 or R 22 has one double bond. More preferably, an unsaturated straight chain hydrocarbon group having one double bond near the terminal is even more preferable.
Specific examples of the alkyl group representing R 11 , R 12 or R 22 include a pentyl group, a heptyl group, a nonyl group, an undecyl group, and a tridecyl group.
Specific examples of the unsaturated hydrocarbon group having at least one double bond representing R 11 , R 12 or R 22 include 2-nonel group, 2-undecel group, 4-undecel group, 6-undecel group, 8 -An undecel group etc. are mentioned.
Said R <21> , R < 23 > or R < 24 > represents a hydrogen atom or an acetyl group each independently.
In the general formula (5) or (6), the carbon number of the substituents R 11 , R 12 , and R 22 in each MEL is the number of carbon atoms of the fatty acid constituting the triglyceride in the fats and oils contained in the MEL production medium. It varies depending on the degree of utilization of fatty acids of MEL-producing bacteria to be used. Further, when the triglyceride has an unsaturated fatty acid residue, the MEL-producing bacterium does not assimilate up to the double bond portion of the unsaturated fatty acid, so that R 11 , R 12 , and R 22 are an unsaturated fatty acid residue. It is preferable to become.
As is apparent from the above description, the MEL used as a raw material is usually in the form of a mixture of compounds in which the fatty acid residue portions of R 11 , R 12 and R 22 are different.
脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物の一例として、前記脂肪酸末端アルデヒド化MEL化合物の製造方法について説明する。
脂肪酸末端アルデヒド化MEL化合物は、上述のように微生物によって生産されたMELを出発原料とし、その脂肪酸鎖中に含まれる不飽和基をオゾン酸化することで製造できる。これにより、煩雑な操作を要することなく選択的に脂肪酸末端にアルデヒド基を導入できることが特徴である。
具体的には、MEL化合物(例えばMEL−A(前記一般式(5)参照))を溶媒(例えば、メタノール)に溶解し、50〜75℃において、一般的なオゾン発生装置によって発生させたオゾンをMEL化合物に対して1〜3当量吹き込むことで、選択的に二重結合部分の酸化開裂を行うことができる。任意の還元条件化で反応を進行させることで二重結合が開裂し、アルデヒドが生成される。既知のカラムクロマトグラフィー法によって生成物の分離、精製を行うことで、アルデヒド化物を回収することができる。
As an example of the MEL compound having a reactive functional group at the fatty acid terminal, a method for producing the fatty acid terminal aldehyded MEL compound will be described.
The fatty acid-terminated aldehyded MEL compound can be produced by using MEL produced by a microorganism as described above as a starting material and ozone-oxidizing unsaturated groups contained in the fatty acid chain. This is characterized in that an aldehyde group can be selectively introduced at the fatty acid terminal without requiring a complicated operation.
Specifically, MEL compounds (for example, MEL-A (see the general formula (5))) dissolved in a solvent (for example, methanol) and ozone generated by a general ozone generator at 50 to 75 ° C. Can be selectively oxidatively cleaved at the double bond portion. By allowing the reaction to proceed under any reducing conditions, the double bond is cleaved and an aldehyde is produced. The aldehyde product can be recovered by separating and purifying the product by a known column chromatography method.
脂肪酸末端アルデヒド化MEL化合物の構造決定等同定については次のようにして行う。
原料であるMEL−A等のMELの分子構造(糖骨格、脂肪酸組成等)及びその決定方法については既知である。
単離した糖脂質成分は、TLCプレート上で、アンスロン硫酸試薬で青緑色に呈色することにより糖脂質成分であると判断できる。この糖脂質についてNMR解析を行い、得られたスペクトルと、出発原料として用いたMEL−A等(前記一般式(5)あるいは(6)参照)のスペクトルとを比較することで、構造解析を行うことができる。
The identification of the structure determination and the like of the fatty acid-terminated aldehyded MEL compound is performed as follows.
The molecular structure (sugar skeleton, fatty acid composition, etc.) of MEL such as MEL-A as a raw material and the determination method thereof are known.
The isolated glycolipid component can be judged to be a glycolipid component by being colored blue-green with an anthrone sulfate reagent on a TLC plate. This glycolipid is subjected to NMR analysis, and the resulting spectrum is compared with the spectrum of MEL-A or the like used as a starting material (see the general formula (5) or (6)) to perform structural analysis. be able to.
具体的には、下記1)及び2)によって、脂肪酸末端アルデヒド化MEL化合物が同定できる。
1)アルデヒド基導入の確認
1H−NMRスペクトル(DMSO−d6)では、MEL脂肪酸鎖中の不飽和基に結合しているプロトンが5.4ppm付近にブロードなピークとして検出されるが、オゾン酸化の進行に伴って二重結合が開裂し、このシグナルが消失する。また、9.8ppm付近にアルデヒド基由来のプロトンのシグナルが新たに現れる。さらに、脂肪酸末端の消失によって、0.9ppm前後の末端メチル基由来のプロトンのシグナルが減少あるいは消失する。以上のシグナルの動きで、アルデヒド基が脂肪酸末端に導入されたことが容易に確認できる。
Specifically, fatty acid-terminated aldehyded MEL compounds can be identified by the following 1) and 2).
1) Confirmation of aldehyde group introduction
In the 1 H-NMR spectrum (DMSO-d 6 ), protons bonded to the unsaturated group in the MEL fatty acid chain are detected as broad peaks around 5.4 ppm. The heavy bond is cleaved and this signal disappears. In addition, a proton signal derived from an aldehyde group appears newly in the vicinity of 9.8 ppm. Furthermore, the disappearance of the fatty acid terminal reduces or eliminates the signal of protons derived from the terminal methyl group at around 0.9 ppm. From the movement of the above signal, it can be easily confirmed that the aldehyde group has been introduced into the fatty acid terminal.
2)分子量測定によるアルデヒド化物の構造及び脂肪酸鎖長の確認
得られた糖脂質は脂質部分の脂肪酸鎖長が異なる成分の混合物として回収されるが、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法質量分析(MALDI−TOF/MS)を行うことで、アルデヒド化物の分子量及び脂肪酸鎖長の分布が分かり、主成分の構造が決定される。
2) Confirmation of structure and fatty acid chain length of aldehyde compound by molecular weight measurement The obtained glycolipid is recovered as a mixture of components having different fatty acid chain lengths in the lipid portion, but matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry (MALDI-) By performing TOF / MS), the molecular weight of the aldehyde and the distribution of the fatty acid chain length are known, and the structure of the main component is determined.
さらにこれは、逆相カラム(ODSカラム)を用いたHPLC分析を行うことで、単一の脂肪酸を有する化合物に容易に分離することもできる。 Furthermore, this can also be easily separated into a compound having a single fatty acid by performing HPLC analysis using a reverse phase column (ODS column).
さらに、MEL−A以外の他のMEL類縁体(MEL−B〜D(前記一般式(5)参照))や脂肪酸鎖が一本のタイプのMEL化合物(前記一般式(6)参照)、異なる炭素源から培養された脂肪酸組成の異なるMELを出発物質に用いた場合でも、上記の方法と同様にして脂肪酸末端アルデヒド化MEL化合物の製造及び同定を行うことが可能である。 Furthermore, other MEL analogs (MEL-B to D (see the general formula (5))) and fatty acid chains other than MEL-A are different from one type of MEL compound (see the general formula (6)). Even when MEL having a different fatty acid composition cultured from a carbon source is used as a starting material, it is possible to produce and identify a fatty acid-terminated aldehyded MEL compound in the same manner as described above.
脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物の別の例として、前記脂肪酸末端エポキシ化MEL化合物の製造方法について説明する。 As another example of the MEL compound having a reactive functional group at the fatty acid terminal, a method for producing the fatty acid terminal epoxidized MEL compound will be described.
脂肪酸末端エポキシ化MEL化合物は、上述のように微生物によって生産されたMEL化合物を原料とし、アリルグリシジルエーテルとのオレフィンメタセシス反応を行うことで製造できる。
具体的には、MEL化合物(例えばMEL−A(前記一般式(5)参照)を溶媒(例えば、ジクロロメタン)に溶解し、触媒として一般的にオレフィンメタセシス反応に用いられるグラブス触媒を1〜10mol%程度加え、室温において1〜3日間撹拌することで脂肪酸末端エポキシ化MEL化合物を合成することができる。既知のカラムクロマトグラフィー法によって生成物の分離、精製を行うことで、エポキシ化物を回収することができる。前記グラブス触媒としては、下記式で、それぞれ、表される第1世代グラブス触媒(CAS 172222−30−9)、第2世代グラブス触媒(CAS 246047−72−3)等が挙げられる。
The fatty acid-terminated epoxidized MEL compound can be produced by performing an olefin metathesis reaction with allyl glycidyl ether using a MEL compound produced by a microorganism as described above as a raw material.
Specifically, an MEL compound (for example, MEL-A (see the above general formula (5)) is dissolved in a solvent (for example, dichloromethane), and 1 to 10 mol% of a Grubbs catalyst generally used for an olefin metathesis reaction is used as a catalyst. The fatty acid-terminated epoxidized MEL compound can be synthesized by adding about a degree and stirring at room temperature for 1 to 3 days, and recovering the epoxidized product by separating and purifying the product by a known column chromatography method. Examples of the Grubbs catalyst include a first generation Grubbs catalyst (CAS 172222-30-9) and a second generation Grubbs catalyst (CAS 246047-72-3) represented by the following formulae, respectively.
前記式中Cyはシクロヘキシル基を表す。
脂肪酸末端エポキシ化MEL化合物の構造決定等同定については、上述の脂肪酸末端アルデヒド化MEL化合物の場合と同様に、次のようにして行う。
具体的には、下記3)及び4)によって、脂肪酸末端エポキシ化MELが同定できる。
3)エポキシ基導入の確認
1H−NMRスペクトル(CDCl3)では、エポキシ由来のプロトンのシグナルが2.6ppm付近、2.8ppm付近、3.2ppm付近に現れる。さらに、脂肪酸末端の消失によって、0.9ppm前後の末端メチル基由来のプロトンのシグナルが減少あるいは消失する。また、13C−NMRスペクトル(CDCl3)では、エポキシ由来のカーボンのシグナルが44ppm付近と51ppm付近に現れる。以上のシグナルの動きで、エポキシ基が脂肪酸末端に導入されたことが容易に確認できる。
In the above formula, Cy represents a cyclohexyl group.
The identification of the structure determination and the like of the fatty acid-terminated epoxidized MEL compound is performed as follows in the same manner as in the case of the fatty acid-terminated aldehyded MEL compound.
Specifically, fatty acid-terminated epoxidized MEL can be identified by the following 3) and 4).
3) Confirmation of epoxy group introduction
In the 1 H-NMR spectrum (CDCl 3 ), an epoxy-derived proton signal appears around 2.6 ppm, around 2.8 ppm, and around 3.2 ppm. Furthermore, the disappearance of the fatty acid terminal reduces or eliminates the signal of protons derived from the terminal methyl group at around 0.9 ppm. Further, in the 13 C-NMR spectrum (CDCl 3 ), signals of epoxy-derived carbon appear around 44 ppm and around 51 ppm. From the above signal movement, it can be easily confirmed that the epoxy group has been introduced into the fatty acid terminal.
4)分子量測定によるエポキシ化物の構造及び脂肪酸鎖長の確認
上述の脂肪酸末端アルデヒド化MEL化合物の場合と同様に、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法質量分析(MALDI−TOF/MS)を行うことで、エポキシ化物の分子量及び脂肪酸鎖長の分布が分かり、主成分の構造が決定される。
4) Confirmation of structure and fatty acid chain length of epoxidized product by molecular weight measurement As in the case of the above-mentioned fatty acid-terminated aldehyded MEL compound, by performing matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry (MALDI-TOF / MS), The molecular weight and fatty acid chain length distribution of the epoxidized product is known, and the structure of the main component is determined.
さらにこれは、逆相カラム(ODSカラム)を用いたHPLC分析を行うことで、単一の脂肪酸を有する化合物に容易に分離することもできる。 Furthermore, this can also be easily separated into a compound having a single fatty acid by performing HPLC analysis using a reverse phase column (ODS column).
さらに、MEL−A以外の他のMEL類縁体(MEL−B〜D(前記一般式(5)参照))や脂肪酸鎖が一本のタイプのMEL化合物(前記一般式(6)参照)、異なる炭素源から培養された脂肪酸組成の異なるMELを出発物質に用いた場合でも、上記の方法と同様にして脂肪酸末端エポキシ化MEL化合物の製造及び同定を行うことが可能である。 Furthermore, other MEL analogs (MEL-B to D (see the general formula (5))) and fatty acid chains other than MEL-A are different from one type of MEL compound (see the general formula (6)). Even when MEL having a different fatty acid composition cultured from a carbon source is used as a starting material, the fatty acid-terminated epoxidized MEL compound can be produced and identified in the same manner as described above.
複雑な分子構造を有するMEL化合物において、糖脂質の立体構造を維持したまま、MEL化合物の脂肪酸末端へ官能基を選択的に導入することは通常の化学合成法では著しく困難である。 In a MEL compound having a complex molecular structure, it is extremely difficult to selectively introduce a functional group to the fatty acid terminal of the MEL compound while maintaining the three-dimensional structure of the glycolipid.
しかし、上述のように本発明に用いる脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物の製造方法は、微生物の生合成経路を経てMELの脂肪酸鎖中に導入された不飽和基を反応点として利用することで、煩雑な操作を要することなく選択的に脂肪酸末端に任意の官能基を導入することができる。
また、微生物の生合成機構を利用し、原料、培養条件を適切に設定することで、生産されるMELの脂肪酸鎖中の不飽和基の位置をある程度制御できることから、最終的に得られる脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物の構造についても、ある程度設計が可能となる。
However, as described above, the method for producing a MEL compound having a reactive functional group at the fatty acid terminal used in the present invention uses an unsaturated group introduced into a fatty acid chain of MEL through a biosynthetic pathway of a microorganism as a reactive site. Thus, an arbitrary functional group can be selectively introduced at the fatty acid terminal without requiring a complicated operation.
Moreover, the position of the unsaturated group in the fatty acid chain of the produced MEL can be controlled to some extent by appropriately setting the raw materials and culture conditions using the biosynthetic mechanism of microorganisms. The structure of the MEL compound having a reactive functional group can be designed to some extent.
以上のように、前記脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物は、種々の担体に導入可能な新規糖脂質リガンドとして、本発明のMEL結合ポリマーの製造に有用である。 As described above, the MEL compound having a reactive functional group at the fatty acid terminal is useful for producing the MEL-binding polymer of the present invention as a novel glycolipid ligand that can be introduced into various carriers.
前記脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物は、前記一般式(5)または(6)で表されるような従来のMELと同様に優れた界面活性能を有し、バイオサーファクタントとして用いることができる。
さらに、前記脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL化合物の製造方法において、前述のようにオレフィンメタセシス反応によって前記反応性官能基を所望の官能基にすることができる。例えば、アミノ基を末端に有する不飽和炭化水素(アリルアミン等)を反応に用いれば、脂肪酸末端にアミノ基を有するMEL化合物、チオール基を末端に有する不飽和炭化水素(アリルメルカプタン等)を反応に用いれば、脂肪酸末端にチオール基を有するMEL化合物等を製造することができる。これによりMELが本来有するバイオサーファクタントとしての機能の改質を系統的に行うこともできる。
The MEL compound having a reactive functional group at the end of the fatty acid has an excellent surface activity like the conventional MEL represented by the general formula (5) or (6), and should be used as a biosurfactant. Can do.
Furthermore, in the method for producing an MEL compound having a reactive functional group at the fatty acid terminal, the reactive functional group can be converted into a desired functional group by an olefin metathesis reaction as described above. For example, if an unsaturated hydrocarbon having an amino group at the end (such as allylamine) is used in the reaction, an MEL compound having an amino group at the end of a fatty acid or an unsaturated hydrocarbon having an thiol group at the end (such as allyl mercaptan) will be used in the reaction. If it uses, the MEL compound etc. which have a thiol group at the fatty-acid terminal can be manufactured. Thereby, the modification | reformation of the function as a biosurfactant which MEL originally has can also be performed systematically.
界面活性能については、下記の方法で簡便に観察することができる。
すなわち、単離した脂肪酸末端に反応性官能基を有するMEL(例えば脂肪酸末端アルデヒド化MEL)の水溶液を疎水性のフィルム上にスポットし、その表面張力の変化を観察することができる。また、コントロールとして水、及び従来型MELの水溶液をそれぞれスポットして比較することができる。
The surface activity can be easily observed by the following method.
That is, an isolated aqueous solution of MEL having a reactive functional group at the terminal of fatty acid (for example, fatty acid-terminated aldehyded MEL) can be spotted on a hydrophobic film, and the change in the surface tension can be observed. Further, as a control, water and an aqueous solution of conventional MEL can be spotted for comparison.
以下、本発明のMEL結合ポリマーの用途について説明する。
本発明のMEL結合ポリマーは下記用途において、ポリマー表面にMELが配列して共有結合していることが好ましい。
Hereinafter, the use of the MEL binding polymer of the present invention will be described.
The MEL-bonded polymer of the present invention is preferably covalently bonded by arranging MEL on the polymer surface in the following applications.
本発明のMEL結合ポリマーを用いることで、MELの糖骨格の分子間相互作用を利用して、抗体タンパク質、糖タンパク質、レクチン等の種々の生体分子を特異的に樹脂に吸着することが可能である。
これにより、本発明のMEL結合ポリマーを用いて、生体分子を検出することができるし、生体分子を分離することもでき、生体分子を集めることもできる。
上述の特異的な吸着作用から、本発明のMEL結合ポリマーは、例えば生体分子吸着剤として用いることができる。
MELを物理的に吸着させた樹脂には、疎水性相互作用によるタンパク質(血清アルブミン等)の非特異的吸着を抑制し、かつ抗体タンパク質等、ある種の有用タンパク質を特異的に吸着する機能が発現するという報告例(ジェイ.エイチ.イム(J.−H.Im),ティ.イケガミ(T.Ikegami),エイチ.ヤナギシタ(H.Yanagishita),ティ.ナカネ(T.Nakane),ディ.キタモト(D.Kitamoto)「ビーエムシーバイオテクノロジー(BMC Biotechnology)」,(Web Journal),バイオメッド セントラル(Biomed Central),1:5巻,p1−7(2001).及びジェイ.エイチ.イム(J.−H.Im),エイチ.ヤナギシタ(H.Yanagishita),ティ.イケガミ(T.Ikegami),ワイ.タケヤマ(Y.Takeyama),ワイ.イデモト(Y.Idemoto),エヌ.コウラ(N.Koura),ディ.キタモト(D.Kitamoto)「ジャーナル オブ マイクロバイオロジー アンド バイオテクノロジー(J.Biomed.Mater.Res.)」,(米国),ワイリー(Wiley),65巻,p379−385(2003).)がある。しかし、物理的な吸着方法では、樹脂から溶媒中へのMELの溶出が懸念され、溶媒中での長時間の使用や、高純度での分離精製に適さない。
一方、本発明のMEL結合ポリマーは、共有結合によって担体にMELが強固に結合していることから、溶媒へのMELの溶出が起こることはない。よって、様々な溶媒条件での取り扱いが可能であることから、分離操作に塩濃度やpH等、劇的な溶媒条件の変化を伴う生体分子のアフィニティー担体として極めて有効である。また、有機溶媒に対しても耐性があることから幅広い用途に対応できる。
By using the MEL binding polymer of the present invention, it is possible to specifically adsorb various biomolecules such as antibody proteins, glycoproteins, lectins, etc. to the resin by utilizing the intermolecular interaction of the sugar skeleton of MEL. is there.
Thereby, biomolecules can be detected using the MEL binding polymer of the present invention, biomolecules can be separated, and biomolecules can be collected.
From the specific adsorption action described above, the MEL-binding polymer of the present invention can be used as, for example, a biomolecule adsorbent.
The resin that physically adsorbs MEL has the function of suppressing nonspecific adsorption of proteins (serum albumin, etc.) due to hydrophobic interaction and specifically adsorbing certain useful proteins such as antibody proteins. Examples of reports of expression (J.-H. Im, T. Ikegami, H. Yanagishita, T. Nakane, D. Kitamoto) (D. Kitamoto) “BMC Biotechnology” (Web Journal), Biomed Central, 1: 5, p1-7 (2001). -H. Im), H. Yanagishita (H. Yanagi) Shita, T. Ikegami, Y. Takeyama, Y. Idemoto, N. Koura, D. Kitamoto “Journal of Microbiology and Biotechnology (J. Biomed. Mater. Res.) "(USA), Wiley, Vol. 65, p379-385 (2003). However, the physical adsorption method is concerned about elution of MEL from the resin into the solvent, and is not suitable for long-time use in the solvent or high-purity separation and purification.
On the other hand, the MEL-bonded polymer of the present invention does not cause elution of MEL into the solvent because MEL is firmly bonded to the carrier by covalent bond. Therefore, since it can be handled under various solvent conditions, it is extremely effective as an affinity carrier for biomolecules that involve dramatic changes in solvent conditions such as salt concentration and pH in the separation operation. Moreover, since it is resistant to organic solvents, it can be used for a wide range of applications.
前述のように、本発明のMEL結合ポリマーは、アフィニティー担体として用いることができるが、本発明のMEL結合ポリマーを用いてなるアフィニティー担体の具体例として、MEL結合セルロースゲルを用いた抗体タンパク質の選択的吸着及び溶出方法について以下に説明する。
遠心管にMEL結合セルロースゲルを所定量秤取し、下記手順で抗体タンパク質の選択的吸着及び溶出試験を行うことができる。
(1)非特異的吸着面のブロック(血清アルブミンによるブロッキング処理)
血清アルブミン(SA)の水溶液をゲルに添加し、振とう機で2時間撹拌することで吸着操作を行う。その後、遠心分離によってゲルを沈殿させ、上澄み液を回収する。
続いて、吸着に用いた溶液を同じ溶媒でゲルを洗浄し、遠心分離後、上澄み液を回収する。
(2)抗体タンパク質の吸着
免疫グロブリン(IgG)の水溶液をゲルに添加し、振とう機で2時間撹拌することで吸着操作を行う。その後、遠心分離によってゲルを沈殿させ、上澄み液を回収する。
続いて、吸着に用いた溶液を同じ溶媒でゲルを洗浄し、遠心分離後、上澄み液を回収する。
(3)抗体タンパク質の溶出
ゲルに溶出溶液を添加し、十分洗浄し、遠心分離後、上澄み液を回収する。
(4)タンパク質の定量
回収した全ての上澄み液について、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)用カラム、またはイオン交換カラム等を用いた高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析によって、溶液中のタンパク質の定量を行う。投与した全タンパク質量に対する溶出量から、ゲルへの吸着量を求めることができる。
さらに、上述の方法はMEL結合セルロースゲルに限らず、本発明のMEL結合ポリマー全てに対して適用できる。
As described above, the MEL-binding polymer of the present invention can be used as an affinity carrier. As a specific example of the affinity carrier using the MEL-binding polymer of the present invention, antibody protein selection using a MEL-bonded cellulose gel is used. The method for selective adsorption and elution is described below.
A predetermined amount of MEL-bonded cellulose gel is weighed in a centrifuge tube, and selective adsorption and elution test of antibody protein can be performed by the following procedure.
(1) Blocking non-specific adsorption surface (blocking treatment with serum albumin)
An aqueous solution of serum albumin (SA) is added to the gel, and the adsorption operation is performed by stirring for 2 hours on a shaker. Thereafter, the gel is precipitated by centrifugation, and the supernatant is recovered.
Subsequently, the gel used for the solution used for adsorption is washed with the same solvent, and after centrifugation, the supernatant is recovered.
(2) Adsorption of antibody protein An adsorption operation is performed by adding an aqueous solution of immunoglobulin (IgG) to the gel and stirring for 2 hours on a shaker. Thereafter, the gel is precipitated by centrifugation, and the supernatant is recovered.
Subsequently, the gel used for the solution used for adsorption is washed with the same solvent, and after centrifugation, the supernatant is recovered.
(3) Elution of antibody protein Add the elution solution to the gel, thoroughly wash it, centrifuge it, and collect the supernatant.
(4) Protein quantification The protein in the solution is quantified by high-performance liquid chromatography (HPLC) analysis using a column for size exclusion chromatography (SEC) or an ion exchange column for all the collected supernatants. . The amount adsorbed on the gel can be determined from the amount eluted with respect to the total amount of protein administered.
Furthermore, the above-described method is not limited to the MEL-bonded cellulose gel but can be applied to all the MEL-bonded polymers of the present invention.
また、本発明のMEL結合ポリマーを用いることで、上述の方法と同様の操作で糖タンパク質、レクチン等他の生体分子の吸着や分離を行うことができる。
上述の方法以外に、中圧オープンカラム、HPLCシステム用エンプティーカラムにMEL結合セルロースゲルを充填し、上述(1)〜(3)で用いた溶液を連続的に流入させることで、遠心分離の手順を省略することが可能となる。
これにより、本発明のMEL結合ポリマーを用いてなるアフィニティーカラムを提供できる。
また流出口に示差屈折率(RI)検出器、紫外−可視吸光(UV)検出器を接続することで、抗体タンパク質等任意の生体分子の分離システムを作成することができる。
これにより、前記アフィニティーカラムないしは前記アフィニティー担体を用いてなる本発明の分離、定量ないしは検査用分析装置を提供できる。
In addition, by using the MEL-binding polymer of the present invention, other biomolecules such as glycoproteins and lectins can be adsorbed and separated by the same operation as that described above.
In addition to the above-described method, the procedure for centrifugation is performed by filling the medium pressure open column and the empty column for HPLC system with the MEL-bonded cellulose gel and continuously flowing the solution used in the above (1) to (3). Can be omitted.
Thereby, the affinity column which uses the MEL binding polymer of this invention can be provided.
In addition, by connecting a differential refractive index (RI) detector and an ultraviolet-visible light absorption (UV) detector to the outlet, a separation system for any biomolecule such as an antibody protein can be created.
Thus, the separation, quantification or test analyzer of the present invention using the affinity column or the affinity carrier can be provided.
また同様に、本発明のMEL結合ポリマーは、試料中に存在する特定の生体分子を捕捉、定量することができる検査用試薬としても用いることができ、微量サンプル中のタンパク質等、生体分子を検知するセンサー、マイクロアレイとしても利用できる。具体的には、血漿をはじめとする血液由来試料から特定の抗体タンパク質を選択的に捕捉し、蛍光ラベルした二次抗体を組み合わせることで、検出、定量、分析等を行うことのできる検査用装置等に本発明のMEL結合ポリマーを導入することが可能である。 Similarly, the MEL-binding polymer of the present invention can also be used as a test reagent capable of capturing and quantifying specific biomolecules present in a sample, and detects biomolecules such as proteins in a minute sample. It can also be used as a sensor or microarray. Specifically, a test apparatus that can detect, quantify, analyze, etc. by selectively capturing a specific antibody protein from a blood-derived sample such as plasma and combining it with a fluorescently labeled secondary antibody. It is possible to introduce the MEL binding polymer of the present invention into the above.
また、前記生体分子吸着剤、前記検査用試薬、前記センサー、前記マイクロアレイ、前記アフィニティー担体又は前記アフィニティーカラムは、本発明のMEL結合ポリマーを用いることにより、親水性、高分散性、高流動性、帯電防止性、耐腐食性などの物性が付与されえる。
さらに、前記生体分子吸着剤、前記検査用試薬、前記センサー、前記マイクロアレイ、前記アフィニティー担体又は前記アフィニティーカラムは、本発明のMEL結合ポリマーを用いることにより、抗菌性、抗ウイルス性、抗腫瘍性、抗血栓性、細胞癒着の抑制、タンパク吸着の抑制などの生理活性が付与されえる。
In addition, the biomolecule adsorbent, the test reagent, the sensor, the microarray, the affinity carrier, or the affinity column are hydrophilic, highly dispersible, highly fluid, by using the MEL binding polymer of the present invention. Physical properties such as antistatic properties and corrosion resistance can be imparted.
Furthermore, the biomolecule adsorbent, the test reagent, the sensor, the microarray, the affinity carrier or the affinity column can be used for antibacterial, antiviral, antitumor, Physiological activities such as antithrombogenicity, inhibition of cell adhesion, and inhibition of protein adsorption can be imparted.
具体的には、本発明のMEL結合ポリマーは、極めて優れた界面活性を示すMELが直接導入されたことによって、素材表面の親水性が付与され、水溶液中での分散性の向上が見込まれるほか、素材表面の滑らかさが増すことで帯電防止効果が表れるなど、操作性の向上が見込まれる。
これらの性能を素材に付与するために、一般的には、界面活性剤による表面のコーティング処理などが施されるが、本発明のMEL結合ポリマーでは素材自体に界面活性剤が組み込まれており、その工程が不要である。
また、一般的に、アフィニティー担体は水溶液中での使用が基本となるため防腐剤等の添加が必要とされるが、MELをはじめとする糖脂質型バイオサーファクタントには、脂質類に対する可溶化能が高く、細胞膜への膜透過性等の効果で高い抗菌性、抗ウイルス性等を示す。そのため前記生体分子吸着剤、前記検査用試薬、前記センサー、前記マイクロアレイ、前記アフィニティー担体又は前記アフィニティーカラムは、本発明のMEL結合ポリマーを用いることにより、素材自体にこれらの抗微生物作用が付与されており、耐腐食性に優れるため他成分の付加を必要としない。
さらに、上述のように素材表面に高い親水性が付与されることで、疎水性相互作用によるタンパク質非特異的な吸着や細胞の癒着が抑制されるばかりでなく、腫瘍細胞の分化誘導、増殖抑制効果等を有するMELが表面に配列していることで、素材表面での細胞増殖を抑制できるなど、本発明のMEL結合ポリマーを用いてなる前記生体分子吸着剤、前記検査用試薬、前記センサー、前記マイクロアレイ、前記アフィニティー担体又は前記アフィニティーカラムは、生体機能性素材としての性能を満たすものと考えられる(例えば、オレオサイエンス,第3巻,p663−672(2003)、J.Biosci.Bioeng.,94巻,p187−201(2002)、及びこれに記載の引用文献を参照。)。
以上の性能は広く医工学材料に求められるものであるが、本発明のMEL結合ポリマーは素材自体にこれらの性能が付与されており、極めて有用な素材として幅広い利用が期待される。
以下に、本発明について実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
Specifically, the MEL-bonded polymer of the present invention can be imparted with hydrophilicity on the surface of the material by directly introducing MEL showing extremely excellent surface activity, and is expected to improve dispersibility in an aqueous solution. Improvement in operability is expected, such as an antistatic effect appearing due to the smoothness of the material surface.
In order to impart these performances to the material, the surface is generally coated with a surfactant, etc., but the MEL binding polymer of the present invention incorporates a surfactant into the material itself, That process is unnecessary.
In general, the affinity carrier is basically used in an aqueous solution, so that it is necessary to add a preservative or the like. However, glycolipid biosurfactants such as MEL have a solubilizing ability for lipids. High antibacterial and antiviral properties due to effects such as membrane permeability to cell membranes. Therefore, the biomolecule adsorbent, the test reagent, the sensor, the microarray, the affinity carrier, or the affinity column are provided with the antimicrobial action on the material itself by using the MEL binding polymer of the present invention. In addition, it has excellent corrosion resistance and does not require the addition of other components.
Furthermore, as described above, high hydrophilicity is imparted to the material surface, so that not only protein-specific adsorption and cell adhesion due to hydrophobic interaction are suppressed, but also differentiation induction and growth inhibition of tumor cells are suppressed. The biomolecule adsorbent using the MEL-binding polymer of the present invention, the test reagent, the sensor, and the like, such that cell growth on the material surface can be suppressed by arranging MELs having effects and the like on the surface, The microarray, the affinity carrier, or the affinity column is considered to satisfy the performance as a biofunctional material (for example, Oreoscience, Vol. 3, p663-672 (2003), J. Biosci. Bioeng., 94). Vol., P187-201 (2002), and references cited therein).
The above performance is widely required for medical engineering materials, but the MEL-bonded polymer of the present invention has these properties added to the material itself and is expected to be widely used as an extremely useful material.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
参考例1
(不飽和MELの生産)
本発明ではMELの脂肪酸鎖中に含まれる炭素−炭素二重結合を反応点として利用するため、微生物生産の原料となる炭素源に単一構造の不飽和脂肪族アルコールを添加することで、二重結合の含有量及び結合位置の制御されたMELの生産を行った。(J.Jpn.Oil Chem.Soc.,42巻,p346−358(1993)参照)
a)保存培地(麦芽エキス3g/L、酵母エキス3g/L、ペプトン5g/Lグルコース10g/L、寒天30g/L)に保存しておいたPseudozyma antarctica T-34株を、グルコース20g/L、酵母エキス1g/L、硝酸ナトリウム1g/L、リン酸2水素カリウム0.5g/L、及び硫酸マグネシウム0.5g/Lの組成の液体培地4mLが入った試験管に1白金耳接種し30℃で振とう培養を行い、次いで、
b)得られた菌体培養液を6% cis−11−テトラデセン−1−オールと酵母エキス1g/L、硝酸ナトリウム1g/L、リン酸2水素カリウム0.5g/L、及び硫酸マグネシウム0.5g/Lの組成の液体培地20mLの入った坂口フラスコに接種して、30℃で振とう培養を行った。
上記a)の培養を1日間行った後、b)の培養を7日間行った後の培養液を採取し、等量の酢酸エチルを添加・攪拌して、酢酸エチル抽出物を得た。得られた糖脂質を含む酢酸エチル抽出物から既知の精製手法によってMELを分離した。すなわち、上記酢酸エチル抽出物をシリカゲルカラムに供し、クロロホルムとアセトンの混合液を展開溶媒とするカラムクロマトグラフィーで精製した。クロロホルムとアセトンの割合を、80:20から30:70まで変化させながら投入することで、原料及びMEL−A、−B、−Cを順に分離回収した。得られたフラクションの中に含まれる成分については薄層クロマトグラフィーで確認した。展開溶媒はクロロホルム:メタノール:7Nアンモニア水=65:15:2を用い、指示薬には糖脂質を青緑色に発色させるアンスロン硫酸試薬を用いた。
Reference example 1
(Production of unsaturated MEL)
In the present invention, since a carbon-carbon double bond contained in the fatty acid chain of MEL is used as a reaction point, a single-structure unsaturated aliphatic alcohol is added to a carbon source as a raw material for microbial production. Production of MEL with controlled content and position of heavy bonds was performed. (See J. Jpn. Oil Chem. Soc., 42, p346-358 (1993)).
a) Pseudozyma antarctica T-34 strain stored in a storage medium (malt extract 3 g / L, yeast extract 3 g / L, peptone 5 g / L glucose 10 g / L, agar 30 g / L), glucose 20 g / L, 1 platinum ear was inoculated into a test tube containing 4 mL of a liquid medium composed of 1 g / L of yeast extract, 1 g / L of sodium nitrate, 0.5 g / L of potassium dihydrogen phosphate, and 0.5 g / L of magnesium sulfate. Incubate with shaking and then
b) 6% cis-11-tetradecene-1-ol and yeast extract 1 g / L, sodium nitrate 1 g / L, potassium dihydrogen phosphate 0.5 g / L, and magnesium sulfate 0. A Sakaguchi flask containing 20 mL of a liquid medium having a composition of 5 g / L was inoculated and cultured at 30 ° C. with shaking.
After culturing a) for 1 day, the culture solution after culturing b) for 7 days was collected, and an equal amount of ethyl acetate was added and stirred to obtain an ethyl acetate extract. MEL was separated from the obtained ethyl acetate extract containing glycolipid by a known purification method. That is, the ethyl acetate extract was applied to a silica gel column and purified by column chromatography using a mixed solution of chloroform and acetone as a developing solvent. The raw materials and MEL-A, -B, and -C were sequentially separated and recovered by changing the ratio of chloroform and acetone while changing the ratio from 80:20 to 30:70. Components contained in the obtained fraction were confirmed by thin layer chromatography. As the developing solvent, chloroform: methanol: 7N aqueous ammonia = 65: 15: 2 was used, and as the indicator, an anthrone sulfate reagent that colored the glycolipid to blue-green was used.
参考例2
参考例1と同様にして、生産菌株にPseudozyma antarctica JCM 10317株、Pseudozyma rugulosa NBRC 10877株、Pseudozyma parantarctica JCM 11752株を用いてMELの生産を行った。回収したMEL全量は、P.antarctica T-34株:64.4mg、P.antarctica JCM 10317株:111.4mg、P.rugulosa株:51.4mg、P.parantarctica株:120.8mgであり、P.parantarctica株でMELの生産量が最も高くなった。
以後の反応、測定等はP.parantarctica株を用いて生産し、分離精製したMEL−Aを用いて行った。
Reference example 2
In the same manner as in Reference Example 1, MEL was produced using Pseudozyma antarctica JCM 10317 strain, Pseudozyma rugulosa NBRC 10877 strain, and Pseudozyma parantarctica JCM 11752 strain as production strains. It recovered MEL total amount, P.antarctica T-34 strain: 64.4mg, P.antarctica JCM 10317 strain: 111.4mg, P.rugulosa strains: 51.4mg, P.parantarctica strains: a 120.8mg, P The production of MEL was the highest in the .parantarctica strain.
Subsequent reactions, measurements, etc. were performed using MEL-A produced and separated and purified using the P. parantarctica strain.
参考例3
回収したMEL−Aについて、1H、13C、1H−1H COSY、HMQC(Heteronuclear Multiple Quantum Coherence)、HMBC(Heteronuclear Multiple Bond Coherence)の各NMRスペクトル解析を行うことで、その構造解析を行った。
図1にMEL−Aの1H NMRスペクトルを示す。図1から明らかなように、炭素−炭素二重結合(図1中c)に帰属されるプロトンのシグナルが5.5〜5.0ppmに、脂肪酸末端から2個目の炭素原子に結合するプロトンのシグナルが2.1ppm付近に、脂肪酸末端のメチル基(図1中a)のプロトンのシグナルが0.9ppm付近に、それぞれ観測されたことからMEL−Aの構造が確認された。
また、上記各種NMR測定の結果から、得られたMEL−Aは、脂肪酸末端から3個目と4個目の炭素の間に不飽和二重結合が存在するMEL−Aであることが確認された。
また、上記MEL−Aの脂質部分の組成は、塩酸メタノール加水分解物からヘキサンで抽出して得られた脂肪酸メチルエステルのGC/MS分析により行った。本糖脂質では、炭素数8の不飽和脂肪酸(5−オクテン酸)が33%、炭素数10の不飽和脂肪酸(7−デセン酸)が34%、炭素数12の不飽和脂肪酸(9−ドデセン酸)が13%、全体として不飽和脂肪酸が80%含まれていることが示された。
以上の微生物を用いた生産により二重結合の含有量及び結合位置の制御されてMELが生産されたことが分かる。
なお、5−オクテン酸、7−デセン酸、9−ドデセン酸はいずれも脂肪酸ω末端から3個目と4個目の炭素の間に不飽和二重結合が存在する。
Reference example 3
The recovered MEL-A is subjected to 1 H, 13 C, 1 H- 1 H COSY, HMQC (Heteronical Multiple Quantum Coherence), and HMBC (Heteronomic Multiple Bond Coherence) to perform each NMR spectrum analysis. It was.
FIG. 1 shows the 1 H NMR spectrum of MEL-A. As is clear from FIG. 1, the proton signal assigned to the carbon-carbon double bond (c in FIG. 1) is 5.5 to 5.0 ppm, and the proton is bonded to the second carbon atom from the end of the fatty acid. Was observed at around 2.1 ppm, and a proton signal of the fatty acid terminal methyl group (a in FIG. 1) was observed at around 0.9 ppm, confirming the structure of MEL-A.
In addition, from the results of the above various NMR measurements, it was confirmed that the obtained MEL-A was MEL-A in which an unsaturated double bond was present between the third and fourth carbons from the fatty acid terminal. It was.
The composition of the lipid part of MEL-A was determined by GC / MS analysis of a fatty acid methyl ester obtained by extraction with hexane from hydrochloric acid methanol hydrolyzate. In this glycolipid, unsaturated fatty acid having 8 carbon atoms (5-octenoic acid) is 33%, unsaturated fatty acid having 10 carbon atoms (7-decenoic acid) is 34%, unsaturated fatty acid having 12 carbon atoms (9-dodecene). Acid) was 13% and 80% unsaturated fatty acids were included as a whole.
It can be seen that MEL was produced by controlling the content and position of the double bond by the production using the above microorganisms.
Note that 5-octenoic acid, 7-decenoic acid, and 9-dodecenoic acid all have an unsaturated double bond between the third and fourth carbons from the fatty acid ω terminal.
実施例1−1
(MEL−Aのオゾン酸化)
MEL−A 0.65gを脱水メタノール10mLに溶かし、−90℃に冷却した。オゾン発生器(エコデザイン社製、商品名ED−OG−R4)を用いて発生させたオゾンを、このメタノール溶液に冷却撹拌しながら吹き込んだ。この際、あらかじめヨウ化カリウム水溶液でオゾンの発生速度を定量しておき、MEL−Aと等量分のオゾンを吹き込んだ。20分後トリメチル亜リン酸を加え、その後ゆっくりと室温(25℃)に戻し、70分間撹拌を続けた。酢酸エチルとメタノールの混合溶媒(9:1)で希釈して水洗いし、油相に硫酸マグネシウムを加え乾燥し、溶媒を留去した。酢酸エチルを展開溶媒としたカラムクロマトグラフィー法により不純物を取り除いた後、展開溶媒にエタノールを10%(v/v)加え無色粘性液体0.12gを精製した。
Example 1-1
(Ozone oxidation of MEL-A)
0.65 g of MEL-A was dissolved in 10 mL of dehydrated methanol and cooled to -90 ° C. Ozone generated using an ozone generator (trade name ED-OG-R4, manufactured by Ecodesign) was blown into the methanol solution while cooling and stirring. At this time, the generation rate of ozone was quantified in advance with an aqueous potassium iodide solution, and ozone equivalent to MEL-A was blown in. After 20 minutes, trimethyl phosphorous acid was added, and then slowly returned to room temperature (25 ° C.) and stirring was continued for 70 minutes. The mixture was diluted with a mixed solvent of ethyl acetate and methanol (9: 1), washed with water, magnesium sulfate was added to the oil phase and dried, and the solvent was distilled off. After removing impurities by column chromatography using ethyl acetate as a developing solvent, 10% (v / v) ethanol was added to the developing solvent to purify 0.12 g of a colorless viscous liquid.
(NMR測定による生成物の構造解析)
図2は、目的物である脂肪酸末端アルデヒド化MELの1H NMRスペクトルを示す図である。図2bから明らかなように、炭素‐炭素二重結合に特異的な5.4ppmのピークが消え、図2aに示したように、代わりに9.8ppm付近にアルデヒド基に由来するピークが出現した。また、脂肪酸末端メチル基由来プロトンの積分値が約6から3.7へと大きく減少した。以上のスペクトル変化から、目的物である脂肪酸末端アルデヒド化MELの生成が確認された。以下に化学シフトをまとめて記す。
1H NMR(DMSO,δ):0.87(t,3.7H,CH 3CH2CH2),1.2-1.4(m,14H,CH2),1.5(m,1.2H,-CH 2CH2COO),1.64(m,1.5H,-CH 2CH2COO),1.97-2.03(m,7H,CH 2-CHO,CH3COO),2.24(t,1.2H,CH2COO),2.30-2.60(m,2H,CH2COO)2.60-2.80(m,2H),3.40-3.55(m,3.5H),3.89(m,2H),4.00(d,1H),4.16(dd,2H),4.37(s,1H),4.58(s,1H),4.65(s,1H),4.97(s,1H),5.04(d,1H),5.15(d,1H),5.36(m,1H),9.60-9.70(m,0.82H,CHO)
(Structural analysis of product by NMR measurement)
FIG. 2 is a diagram showing a 1 H NMR spectrum of the target product, fatty acid-terminated aldehyded MEL. As is clear from FIG. 2b, the 5.4 ppm peak specific to the carbon-carbon double bond disappeared, and as shown in FIG. 2a, a peak derived from an aldehyde group appeared near 9.8 ppm. . In addition, the integral value of protons derived from fatty acid terminal methyl groups was greatly reduced from about 6 to 3.7. From the above spectral change, the production of the target fatty acid-terminated aldehyded MEL was confirmed. The chemical shifts are summarized below.
1 H NMR (DMSO, δ): 0.87 (t, 3.7H, C H 3 CH 2 CH 2 ), 1.2-1.4 (m, 14H, CH 2 ), 1.5 (m, 1.2H, -C H 2 CH 2 COO), 1.64 (m, 1.5H, -C H 2 CH 2 COO), 1.97-2.03 (m, 7H, C H 2 -CHO, CH 3 COO), 2.24 (t, 1.2H, CH 2 COO), 2.30-2.60 (m, 2H, CH 2 COO) 2.60-2.80 (m, 2H), 3.40-3.55 (m, 3.5H), 3.89 (m, 2H), 4.00 (d, 1H), 4.16 (dd, 2H ), 4.37 (s, 1H), 4.58 (s, 1H), 4.65 (s, 1H), 4.97 (s, 1H), 5.04 (d, 1H), 5.15 (d, 1H), 5.36 (m, 1H) , 9.60-9.70 (m, 0.82H, CHO)
(脂肪酸末端アルデヒド化MELの分子量測定)
図3は、前記得られた脂肪酸末端アルデヒド化MELのMALDI−TOF/MS測定結果である、主成分の擬似分子イオンの分子量付近のスペクトルを示す図である。
図3から明らかなように、この糖脂質はMALDI−TOF/MS分析において、擬似分子イオン[M+Na]+ m/z 630.0、及び601.9が検出された。したがって、本発明の脂肪酸末端アルデヒド化MELは、下記式(7)で表される、マンノシルエリスリトール骨格の2’、3’位のどちらか一方の水酸基にC10の直鎖飽和脂肪酸がエステル結合しており、もう一方にエチレン鎖の末端にアルデヒド基が存在するエステルが結合した構造の化合物が主成分であり、続いて、同様に下記式(8)で表される、直鎖飽和脂肪酸がC8である化合物が多く含まれていることが分かった。
(Molecular weight measurement of fatty acid terminal aldehyde MEL)
FIG. 3 is a diagram showing a spectrum in the vicinity of the molecular weight of the quasi-molecular ion of the main component, which is a MALDI-TOF / MS measurement result of the obtained fatty acid-terminated aldehyded MEL.
As apparent from FIG. 3, pseudomolecular ions [M + Na] + m / z 630.0 and 601.9 were detected in this glycolipid in MALDI-TOF / MS analysis. Therefore, in the fatty acid terminal aldehyde MEL of the present invention, a C10 linear saturated fatty acid is ester-bonded to either the 2 ′ or 3 ′ hydroxyl group of the mannosylerythritol skeleton represented by the following formula (7). The main component is a compound having a structure in which an ester having an aldehyde group at the end of the ethylene chain is bonded to the other end, and the linear saturated fatty acid represented by the following formula (8) is C8. It turns out that a certain compound is contained a lot.
実施例1−2
(MEL−Aのオレフィンメタセシス反応)
Example 1-2
(Olefin metathesis reaction of MEL-A)
前記式中Cyはシクロへキシル基を表す。
MEL−A 68mg(0.1mmol)、アリルグリシジルエーテル57mg(0.5mmol)、前記式で表される第2世代グラブス触媒(C46H65Cl2N2PRu、FW:848.98、CAS 246047−72−3)4mg(5μmol)を、ジクロロメタン2.5mLに溶かし、窒素置換した後密栓し、室温で3日間撹拌した。反応後の生成物のTLCチャートを図4に示す。
図4から明らかなように、MEL−AのRf値0.71に対し、Rf値0.65に生成物である脂肪酸末端エポキシ化MELのスポットが現れた。
反応後、エバポレーターで溶媒を除去し、クロロホルムとアセトンの混合溶媒を展開溶媒としたカラムクロマトグラフィー法により、アリルグリシジルエーテルのホモカップリング物(クロロホルム)及び未反応MEL(クロロホルム/アセトン=70/30(vol/vol))を取り除いた後、無色粘性液体(クロロホルム/アセトン=50/50(vol/vol))16mgを精製した。
In the above formula, Cy represents a cyclohexyl group.
MEL-A 68 mg (0.1 mmol), allyl glycidyl ether 57 mg (0.5 mmol), second generation Grubbs catalyst represented by the above formula (C 46 H 65 Cl 2 N 2 PRu, FW: 848.98, CAS 246047) -72-3) 4 mg (5 μmol) was dissolved in 2.5 mL of dichloromethane, purged with nitrogen, sealed, and stirred at room temperature for 3 days. A TLC chart of the product after the reaction is shown in FIG.
As apparent from FIG. 4, a spot of fatty acid-terminated epoxidized MEL as a product appeared at an Rf value of 0.65 with respect to an Rf value of 0.71 of MEL-A.
After the reaction, the solvent was removed by an evaporator, and a homo-coupled product of allyl glycidyl ether (chloroform) and unreacted MEL (chloroform / acetone = 70/30) by column chromatography using a mixed solvent of chloroform and acetone as a developing solvent. (Vol / vol)) was removed, and then 16 mg of colorless viscous liquid (chloroform / acetone = 50/50 (vol / vol)) was purified.
(NMR測定による生成物の構造解析)
前記精製した脂肪酸末端エポキシ化MELの1H NMR測定の結果、2.6ppm、2.85ppm、3.2ppm付近にエポキシ基に由来するピークが出現した。また、脂肪酸末端メチル基由来プロトンの積分値が約6から2.8へと大きく減少した。以上のスペクトル変化から、目的物である脂肪酸末端エポキシ化MELの生成が確認された。以下に化学シフトをまとめて記す。
1H NMR(CDCl3,δ):0.85-1.0(m,2.8H,CH 3CH2CH2),1.2-1.5(br,7H,CH2),1.55-1.7(m,4H,-CH 2CH2COO),1.97-2.1(m,7H,CH 2-CHO,CH3COO),2.2-2.3(t,2H,CH2COO),2.4-2.5(t,2H,CH2COO),2.6-2.7(br,1H,epoxy),2.8-2.9(br,1H,epoxy),3.2-3.4(br,1H,epoxy),3.6-3.85(br,6H),4.0(dd,1H),4.16-4.3(m,2H),4.78(s,1H),5.09(dd,1H),5.25(t,1H),5.3-5.45(br,4H),5.52(d,1H).
(Structural analysis of product by NMR measurement)
As a result of 1 H NMR measurement of the purified fatty acid-terminated epoxidized MEL, a peak derived from an epoxy group appeared in the vicinity of 2.6 ppm, 2.85 ppm, and 3.2 ppm. In addition, the integral value of protons derived from fatty acid terminal methyl groups was greatly reduced from about 6 to 2.8. From the above spectrum change, it was confirmed that the target product, fatty acid-terminated epoxidized MEL, was produced. The chemical shifts are summarized below.
1 H NMR (CDCl 3 , δ): 0.85-1.0 (m, 2.8H, C H 3 CH 2 CH 2 ), 1.2-1.5 (br, 7H, CH 2 ), 1.55-1.7 (m, 4H, -C H 2 CH 2 COO), 1.97-2.1 (m, 7H, C H 2 -CHO, CH 3 COO), 2.2-2.3 (t, 2H, CH 2 COO), 2.4-2.5 (t, 2H, CH 2 COO ), 2.6-2.7 (br, 1H, epoxy), 2.8-2.9 (br, 1H, epoxy), 3.2-3.4 (br, 1H, epoxy), 3.6-3.85 (br, 6H), 4.0 (dd, 1H) 4.16-4.3 (m, 2H), 4.78 (s, 1H), 5.09 (dd, 1H), 5.25 (t, 1H), 5.3-5.45 (br, 4H), 5.52 (d, 1H).
(脂肪酸末端エポキシ化MELの分子量測定)
前記得られた脂肪酸末端エポキシ化MELのMALDI−TOF/MS測定の結果、擬似分子イオン[M+Na]+ m/z 725.7が検出された。したがって、本発明の脂肪酸末端エポキシ化MELは、下記式(9)で表される、マンノシルエリスリトール骨格の2’、3’位のどちらか一方の水酸基に炭素原子数8の直鎖不飽和脂肪酸がエステル結合しており、もう一方に末端にグリシジルエーテル基が結合した炭素原子数9の直鎖不飽和脂肪酸エステルが結合した構造の化合物が主成分であることが分かった。
(Molecular weight measurement of fatty acid-terminated epoxidized MEL)
As a result of MALDI-TOF / MS measurement of the obtained fatty acid-terminated epoxidized MEL, pseudo molecular ion [M + Na] + m / z 725.7 was detected. Therefore, in the fatty acid-terminated epoxidized MEL of the present invention, a linear unsaturated fatty acid having 8 carbon atoms is present at either the 2 ′ or 3 ′ hydroxyl group of the mannosylerythritol skeleton represented by the following formula (9). It was found that the main component is a compound having a structure in which a linear unsaturated fatty acid ester having 9 carbon atoms having an ester bond and a glycidyl ether group bonded to the other end is bonded to the other end.
(界面活性能の観察)
上記得られた脂肪酸末端アルデヒド化MELの希釈水溶液を作成し、疎水性のフィルム上にスポットすることで、その表面張力の変化を観察した。また、コントロールとして水、及び出発物質として用いたMEL−Aの水溶液をそれぞれスポットして比較した。
その結果、溶液スポット後3分後の滴の直径を測定したところ、水のスポットは直径5mm、脂肪酸末端アルデヒド化MELのスポットは6.5mm、MEL−Aのスポットは8mmであった。
脂肪酸末端アルデヒド化MELは水溶液の表面張力が低下しており、界面活性剤としての機能を有することが示された。また、脂肪酸末端アルデヒド化MELの水溶液のスポットは、MEL−Aと比較するとスポットの広がりは小さくなった。脂肪酸末端アルデヒド化MELは疎水基である脂肪酸エステルの末端にアルデヒド基が導入されているため、より親水的なバイオサーファクタントであると推測される。従って、疎水性フィルムとの親和力は従来型MELと比べて低く、スポットの広がりはやや小さくなるものと予想されたが、本観察の結果はそれに則するものであった。
(Observation of surface activity)
A dilute aqueous solution of the above-obtained fatty acid-terminated aldehyded MEL was prepared and spotted on a hydrophobic film, and the change in the surface tension was observed. Further, water was compared as a control, and an aqueous solution of MEL-A used as a starting material was spotted for comparison.
As a result, when the diameter of the droplet 3 minutes after the solution spot was measured, the water spot was 5 mm in diameter, the fatty acid-terminated aldehyded MEL spot was 6.5 mm, and the MEL-A spot was 8 mm.
It was shown that fatty acid-terminated aldehyded MEL has a reduced surface tension of aqueous solution and has a function as a surfactant. In addition, the spot spread of the aqueous solution of fatty acid-terminated aldehyded MEL was smaller than that of MEL-A. Fatty acid-terminated aldehyded MEL is presumed to be a more hydrophilic biosurfactant because an aldehyde group is introduced at the end of a fatty acid ester which is a hydrophobic group. Therefore, the affinity with the hydrophobic film was lower than that of the conventional MEL, and the spread of the spot was expected to be slightly smaller, but the result of this observation was in accordance with that.
実施例1−3
(MEL結合セルロースゲルの製造)
側鎖アミノ化セルロースゲル(商品名アミノ−セルロファイン:生化学工業株式会社製)1g(湿潤重量)を0.1mol/Lリン酸緩衝液(pH7)2mLに分散させ、実施例1で得られた脂肪酸末端アルデヒド化MEL60mg、シアノ水素化ホウ素ナトリウム31mgを添加し、70℃油浴中で3日間撹拌した。反応終了後、水、エタノールで十分洗浄し、減圧下乾燥後、白色粉末状ゲルを約100mg得た。
Example 1-3
(Production of MEL-bonded cellulose gel)
1 g (wet weight) of side chain aminated cellulose gel (trade name Amino-Cellulofine: manufactured by Seikagaku Corporation) was dispersed in 2 mL of 0.1 mol / L phosphate buffer (pH 7) and obtained in Example 1. 60 mg of fatty acid-terminated aldehyded MEL and 31 mg of sodium cyanoborohydride were added and stirred in a 70 ° C. oil bath for 3 days. After completion of the reaction, the product was sufficiently washed with water and ethanol, and dried under reduced pressure to obtain about 100 mg of a white powdered gel.
(MEL結合セルロースゲルの元素分析)
前記得られたゲルの元素分析を行った。結果を表1にまとめる。結果より求めたC/N比(mol/mol)は、元のセルロースゲルの117.2に対して、本発明のゲルで143.8となり、一つのアミノ基に26.6個の炭素が導入されたことが確認された。実施例1−1で行った分子量測定の結果より、導入に用いた脂肪酸末端アルデヒド化MELの主成分は、前記一般式(7)で表される構造の炭素原子数28の化合物である。したがって、その導入率は26.6/28×100=95(%)となり、MELを高効率に導入できたことが確認された。
(Elemental analysis of MEL-bonded cellulose gel)
Elemental analysis of the obtained gel was performed. The results are summarized in Table 1. The C / N ratio (mol / mol) obtained from the result was 143.8 in the gel of the present invention with respect to 117.2 of the original cellulose gel, and 26.6 carbons were introduced into one amino group. Was confirmed. From the results of the molecular weight measurement performed in Example 1-1, the main component of the fatty acid-terminated aldehyded MEL used for the introduction is a compound having 28 carbon atoms having a structure represented by the general formula (7). Therefore, the introduction rate was 26.6 / 28 × 100 = 95 (%), and it was confirmed that MEL could be introduced with high efficiency.
実施例2
(MEL結合セルロースゲルを用いた抗体分離)
実施例1−3で得られたゲルを用いて抗体タンパク質の選択的吸着・溶出試験を行った。ゲル80mg(乾燥重量)を遠心管に秤取し、次の手順で実験を行った。コントロール実験として、MELを吸着させていない元のゲル160mg(湿潤重量)を遠心管に秤取し、同様の実験を行った。
Example 2
(Antibody separation using MEL-conjugated cellulose gel)
Using the gel obtained in Example 1-3, selective adsorption / elution test of antibody protein was performed. 80 mg (dry weight) of the gel was weighed into a centrifuge tube, and an experiment was performed according to the following procedure. As a control experiment, 160 mg (wet weight) of the original gel not adsorbed with MEL was weighed into a centrifuge tube, and the same experiment was performed.
(1)血清アルブミンによるブロッキング処理
40mg/mLヒト血清アルブミン(HSA)溶液1.5mLを添加し、2時間撹拌した。溶媒には、1mol/Lとなるように硫酸ナトリウムを溶解した50mmol/Lリン酸緩衝溶液(pH4.6)を用いた。撹拌後、遠心分離を行い、上澄み液を回収した。
続いて、同溶媒3.3mLずつで3回(合計10mL)洗浄を行い、遠心分離後上澄み液を回収した。
回収した上澄み液のHPLC分析を行い、波長280nmのUV検出器によってピーク面積からタンパク質の定量を行ったところ、どちらのゲルにおいても操作後の上澄み液中に、添加したHSAがほぼ全量含有していることが確認された。以上のことから、実施例1−3で得られたゲルが疎水性相互作用によるHSAの非特異的吸着をほとんど起こさないことが確認された。
(1) Blocking treatment with serum albumin 1.5 mL of 40 mg / mL human serum albumin (HSA) solution was added and stirred for 2 hours. As the solvent, a 50 mmol / L phosphate buffer solution (pH 4.6) in which sodium sulfate was dissolved so as to be 1 mol / L was used. After stirring, the mixture was centrifuged and the supernatant was recovered.
Subsequently, the solution was washed with 3.3 mL of the same solvent three times (total 10 mL), and the supernatant was recovered after centrifugation.
The collected supernatant was subjected to HPLC analysis, and protein was quantified from the peak area using a UV detector with a wavelength of 280 nm. In both gels, almost all of the added HSA was contained in the supernatant after operation. It was confirmed that From the above, it was confirmed that the gel obtained in Example 1-3 hardly caused non-specific adsorption of HSA due to hydrophobic interaction.
(2)抗体タンパク質の吸着
続いて、(1)操作後のゲルに1mg/mLヒト免疫グロブリン(IgG)溶液3mLを添加し、2時間撹拌した。溶媒は(1)と同様の緩衝液を用いた。撹拌後、遠心分離を行い、上澄み液を回収した。
続いて、同溶媒3.3mLずつで3回(合計10mL)洗浄を行い、遠心分離後上澄み液を回収した。
(2) Adsorption of antibody protein Subsequently, (1) 3 mL of a 1 mg / mL human immunoglobulin (IgG) solution was added to the gel after the operation and stirred for 2 hours. As the solvent, the same buffer as in (1) was used. After stirring, the mixture was centrifuged and the supernatant was recovered.
Subsequently, the solution was washed with 3.3 mL of the same solvent three times (total 10 mL), and the supernatant was recovered after centrifugation.
(3)抗体タンパク質の溶出
前記(2)の操作に続けて、50mmol/Lリン酸緩衝溶液(pH7)3.3mLずつで3回(合計10mL)洗浄を行い、遠心分離後上澄み液を回収した。
回収した上澄み液のHPLC分析を行い、波長280nmのUV検出器によってピーク面積からタンパク質の定量を行った。結果を表2にまとめる。MELを結合させたゲルはコントロールと比較して抗体の回収量が約7倍と大幅に増加した。
(3) Elution of antibody protein Following the operation of (2) above, washing with 3.3 mL each of 50 mmol / L phosphate buffer solution (pH 7) was performed three times (total 10 mL), and the supernatant was recovered after centrifugation. .
The collected supernatant was subjected to HPLC analysis, and protein was quantified from the peak area using a UV detector with a wavelength of 280 nm. The results are summarized in Table 2. The gel to which MEL was bound significantly increased the amount of recovered antibody by about 7 times compared to the control.
Claims (25)
また前記一般式(2)中、lは、1〜18の数であり、R5、R6、R7はそれぞれ独立して、水素原子又はアセチル基を表す。) Through the formation of a Schiff base between the aldehyde group of the fatty acid-terminated aldehyde-modified mannosyl erythritol lipid compound represented by the following general formula (1) or (2) and the amino group of a polymer having an amino group in the main chain or side chain, A mannosyl erythritol lipid-bonded polymer obtained by covalently bonding the mannosyl erythritol lipid compound to the polymer.
Moreover, in the said General formula (2), l is a number of 1-18, R < 5 >, R < 6 >, R < 7 > represents a hydrogen atom or an acetyl group each independently. )
前記一般式(2)中、lは、1〜18の数であり、R5、R6、R7はそれぞれ独立して、水素原子又はアセチル基を表す。
前記一般式(3)中、p、qは、それぞれ、1〜18の数であり、飽和脂肪族アルキレン基を構成し、R31、R32は、いずれか一方が2−アリルオキシメチルオキシラン基で他方がメチル基であるか、あるいは両方が2−アリルオキシメチルオキシラン基である。また、R33、R34は、それぞれ、水素原子又はアセチル基を表す。
また前記一般式(4)中、rは、1〜18の数であり、R35、R36、R37はそれぞれ独立して、水素原子又はアセチル基を表す。) A mannosyl erythritol lipid compound having at least one reactive functional group at a fatty acid terminal represented by any one of the following general formulas (1) to (4).
In formula (2), l is the number of 1~18, R 5, R 6, R 7 each independently represent a hydrogen atom or an acetyl group.
In the general formula (3), p and q each represent a number of 1 to 18 and constitute a saturated aliphatic alkylene group, and one of R 31 and R 32 is a 2-allyloxymethyloxirane group. And the other is a methyl group, or both are 2-allyloxymethyloxirane groups. R 33 and R 34 each represent a hydrogen atom or an acetyl group.
Moreover, in said general formula (4), r is a number of 1-18, and R < 35 >, R < 36 >, R < 37 > represents a hydrogen atom or an acetyl group each independently. )
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