JP2013162776A - Method for producing isoprenoid and isoprenoid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イソプレノイドの製造方法、及び該製造方法により得られるイソプレノイドに関する。 The present invention relates to a method for producing isoprenoids and an isoprenoid obtained by the production method.
天然ゴムなどのイソプレノイドの基本骨格はＣ５のイソプレン単位の重合体であるプレニル鎖であるが、このプレニル鎖の延長反応はプレニルトランスフェラーゼと総称される酵素によって触媒される。 The basic skeleton of isoprenoids such as natural rubber is a prenyl chain, which is a polymer of C5 isoprene units, and this prenyl chain extension reaction is catalyzed by enzymes generically called prenyltransferases.
プレニルトランスフェラーゼは、ヘベア・ブラジリエンシス樹（パラゴムノキ）のラテックスに含まれるが、該ラテックスを用いてインビトロでイソプレノイドを製造できることが知られている。 Prenyltransferase is contained in a latex of Hevea brasiliensis tree (para rubber tree), and it is known that isoprenoids can be produced in vitro using the latex.
例えば、特許文献１では、天然ゴムラテックスから得たプレニルトランスフェラーゼやイソペンテニル二リン酸などを用いてインビトロでゴムを製造することが記載されている。しかしながら、特許文献１では、イソペンテニル二リン酸の取り込みが評価されず、実際にイソペンテニル二リン酸の取り込みによりイソプレノイドが生成したのかが明確でなく、単にインビトロにおけるイソプレノイド合成の可能性を示しているに過ぎない。また、イソプレノイドを効率的に製造するという点については充分に検討されていない。 For example, Patent Document 1 describes that rubber is produced in vitro using prenyltransferase, isopentenyl diphosphate, or the like obtained from natural rubber latex. However, Patent Document 1 does not evaluate the uptake of isopentenyl diphosphate, and it is not clear whether the isoprenoid was actually produced by the uptake of isopentenyl diphosphate, and simply shows the possibility of isoprenoid synthesis in vitro. There are only. Moreover, the point of producing an isoprenoid efficiently is not fully examined.
本発明は、前記課題を解決し、イソプレノイドの効率的な製造方法、及び該製造方法により得られるイソプレノイドを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an isoprenoid efficient production method and an isoprenoid obtained by the production method.
本発明は、プレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素の存在下で、ファルネシル二リン酸を除く低分子アリル性二リン酸からプレニル鎖延長反応を行う、イソプレノイドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an isoprenoid in which a prenyl chain extension reaction is carried out from a low-molecular allylic diphosphate excluding farnesyl diphosphate in the presence of an enzyme exhibiting prenyl transferase activity.
前記低分子アリル性二リン酸が、下記式：
の構造からなることが好ましい。
The low-molecular allylic diphosphate is represented by the following formula:
It is preferable to consist of these structures.
前記低分子アリル性二リン酸が、ネリル二リン酸、ゲラニルゲラニル二リン酸、ヘプタプレニル二リン酸、デカプレニル二リン酸、およびウンデカプレニル二リン酸からなる群から選択されることが好ましい。 The low-molecular allylic diphosphate is preferably selected from the group consisting of neryl diphosphate, geranylgeranyl diphosphate, heptaprenyl diphosphate, decaprenyl diphosphate, and undecaprenyl diphosphate.
ｐＨ８．５以上の塩基性条件下でプレニル鎖延長反応を行うことが好ましい。前記ｐＨが９以上であることが好ましい。 It is preferable to perform the prenyl chain extension reaction under basic conditions of pH 8.5 or higher. The pH is preferably 9 or more.
ホスファターゼ阻害剤の存在下、前記プレニル鎖延長反応を行うことが好ましい。前記ホスファターゼ阻害剤がフッ化カリウムであることが好ましい。 The prenyl chain extension reaction is preferably performed in the presence of a phosphatase inhibitor. The phosphatase inhibitor is preferably potassium fluoride.
前記プレニル鎖延長反応は、イソペンテニル二リン酸が順次縮合する反応であり、前記イソペンテニル二リン酸の反応効率が０．８０ｎｍｏｌ／（時間・５０μｇ−ｐｒｏｔｅｉｎ）以上であることが好ましい。前記イソペンテニル二リン酸の反応効率が０．８５ｎｍｏｌ／（時間・５０μｇ−ｐｒｏｔｅｉｎ）以上であることがより好ましい。 The prenyl chain extension reaction is a reaction in which isopentenyl diphosphate is sequentially condensed, and the reaction efficiency of the isopentenyl diphosphate is preferably 0.80 nmol / (time · 50 μg-protein) or more. More preferably, the reaction efficiency of the isopentenyl diphosphate is 0.85 nmol / (time · 50 μg-protein) or more.
前記イソプレノイドの重量平均分子量が１０万以上であることが好ましい。 The isoprenoid preferably has a weight average molecular weight of 100,000 or more.
前記イソプレノイドの製造方法は、前記イソプレノイドを１．０ｍｇ／（時間・ｌ）以上の平均容積生産性で製造することが好ましい。また、前記イソプレノイドを１．２ｍｇ／（時間・ｌ）以上の平均容積生産性で製造することがより好ましい。 In the method for producing the isoprenoid, the isoprenoid is preferably produced with an average volumetric productivity of 1.0 mg / (time · l) or more. More preferably, the isoprenoid is produced with an average volumetric productivity of 1.2 mg / (time · l) or more.
前記プレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素は、下記工程１〜２により得られる下記小ゴム粒子層１に含まれることが好ましい。
工程１：ヘベア・ブラジリエンシス樹から採取したラテックスを遠心分離して２層に分離し、前記２層のうちの下層を得る工程。
工程２：得られた前記下層を遠心分離して５層に分離し、前記５層のうちの最上層から数えて２層目の小ゴム粒子層１を得る工程。
It is preferable that the enzyme which shows the said prenyl transferase activity is contained in the following small rubber particle layer 1 obtained by the following processes 1-2.
Step 1: A step of centrifuging latex collected from a Hevea brasiliensis tree and separating it into two layers to obtain a lower layer of the two layers.
Step 2: Centrifugating the obtained lower layer into five layers to obtain a second small rubber particle layer 1 counted from the uppermost layer among the five layers.
前記工程１の前記遠心分離が１００００〜１８０００Ｇで行われ、
前記工程２の前記遠心分離が３５０００〜５００００Ｇで行われることが好ましい。
The centrifugation in step 1 is performed at 10,000 to 18000G,
The centrifugation in the step 2 is preferably performed at 35000 to 50000G.
前記プレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素は、下記工程３により得られる下記小ゴム粒子層２に含まれることが好ましい。
工程３：前記小ゴム粒子層１を緩衝液で希釈し、希釈液を４７０００Ｇ以上で遠心分離し、小ゴム粒子層２を得る工程。
The enzyme exhibiting prenyltransferase activity is preferably contained in the following small rubber particle layer 2 obtained by the following
Step 3: A step of diluting the small rubber particle layer 1 with a buffer solution and centrifuging the diluted solution at 47000 G or more to obtain a small rubber particle layer 2.
前記工程１〜３の前記各遠心分離が０〜８℃で行われることが好ましい。 It is preferable that each said centrifugation of the said steps 1-3 is performed at 0-8 degreeC.
前記ラテックスは、タッピングを開始してから１０分以上経過した後に採取されたものであることが好ましい。また、前記ラテックスは、５℃以下で保存されたものであることが好ましい。 The latex is preferably collected after 10 minutes or more have elapsed since the start of tapping. The latex is preferably stored at 5 ° C. or lower.
前記イソプレノイドの製造方法は、金属イオンの存在下、前記プレニル鎖延長反応を行うことが好ましい。前記金属イオンがマグネシウムイオンであることが好ましい。 In the method for producing the isoprenoid, the prenyl chain extension reaction is preferably performed in the presence of a metal ion. The metal ion is preferably a magnesium ion.
本発明はまた、前記製造方法により製造されたイソプレノイドに関する。 The present invention also relates to an isoprenoid produced by the production method.
本発明によれば、単位時間当たり、及び酵素量当たりのイソプレノイド製造効率を改善することができる。 According to the present invention, the isoprenoid production efficiency per unit time and per enzyme amount can be improved.
本発明は、プレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素の存在下で、ファルネシル二リン酸を除く低分子アリル性二リン酸からプレニル鎖延長反応を行う、イソプレノイドの製造方法に関する。プレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素によるイソプレノイドの製造に使用される基質として、一般にアリル性二リン酸のうちファルネシル二リン酸（ＦＰＰ）が使用されているが、本発明の製法は、様々なアリル性二リン酸のうち、基質としてファルネシル二リン酸以外のアリル性二リン酸を使用することでイソプレノイドの製造効率を改善したものである。 The present invention relates to a method for producing an isoprenoid in which a prenyl chain extension reaction is carried out from a low-molecular allylic diphosphate excluding farnesyl diphosphate in the presence of an enzyme exhibiting prenyl transferase activity. Farnesyl diphosphate (FPP) among allylic diphosphates is generally used as a substrate used for the production of isoprenoids by an enzyme exhibiting prenyl transferase activity, but the production method of the present invention uses various allylic diphosphates. Among phosphoric acids, the production efficiency of isoprenoids is improved by using allylic diphosphates other than farnesyl diphosphate as a substrate.
ファルネシル二リン酸以外の低分子量アリル性二リン酸としては、イソペンテニル二リン酸との反応性から、炭素数が５５以下のアリル性二リン酸が好ましい。具体的には、ジメチルアリル二リン酸、ゲラニル二リン酸、ゲラニルゲラニル二リン酸、ゲラニルファルネシル二リン酸、ヘキサプレニル二リン酸、ヘプタプレニル二リン酸、オクタプレニル二リン酸、ソラネシル二リン酸、デカプレニル二リン酸、ネリル二リン酸、ウンデカプレニル二リン酸などを好適に使用でき、ゲラニル二リン酸、ゲラニルゲラニル二リン酸、ジメチルアリル二リン酸が特に好適である。 As low molecular weight allylic diphosphates other than farnesyl diphosphate, allylic diphosphates having 55 or less carbon atoms are preferred because of their reactivity with isopentenyl diphosphate. Specifically, dimethylallyl diphosphate, geranyl diphosphate, geranylgeranyl diphosphate, geranyl farnesyl diphosphate, hexaprenyl diphosphate, heptaprenyl diphosphate, octaprenyl diphosphate, solanesyl diphosphate, decaprenyl Diphosphoric acid, neryl diphosphoric acid, undecaprenyl diphosphoric acid and the like can be preferably used, and geranyl diphosphoric acid, geranylgeranyl diphosphoric acid, and dimethylallyl diphosphoric acid are particularly suitable.
ファルネシル二リン酸以外の低分子アリル性二リン酸のなかでも、下記式で示される構造を有する化合物を使用することがより望ましい。
これまでイソプレノイドの製造に基質として用いられるアリル性二リン酸として、全てがｔｒａｎｓ型のファルネシル二リン酸が最適と考えられてきたが、上記式で示されるような二リン酸側のプレニル基にｃｉｓ構造を有するファルネシル二リン酸以外のアリル性二リン酸を使用することにより、イソプレノイドの製造効率を顕著に改善できる。 So far, all-trans-type farnesyl diphosphate has been considered to be optimal as an allylic diphosphate used as a substrate for the production of isoprenoids. By using allylic diphosphate other than farnesyl diphosphate having a cis structure, the production efficiency of isoprenoid can be remarkably improved.
上記式の構造からなるファルネシル二リン酸以外の低分子アリル性二リン酸としては、ネリル二リン酸、ゲラニルゲラニル二リン酸、ヘプタプレニル二リン酸、デカプレニル二リン酸、ウンデカプレニル二リン酸などが挙げられ、具体的には、ｃｉｓ−（ｔｒａｎｓ）２ゲラニルゲラニル二リン酸、（ｃｉｓ）４−（ｔｒａｎｓ）２ヘプタプレニル二リン酸、（ｃｉｓ）６−（ｔｒａｎｓ）３デカプレニル二リン酸などが列挙される。 Low molecular allylic diphosphates other than farnesyl diphosphate having the structure of the above formula include neryl diphosphate, geranylgeranyl diphosphate, heptaprenyl diphosphate, decaprenyl diphosphate, undecaprenyl diphosphate, etc. mentioned, specifically, cis- (trans) 2 geranylgeranyl diphosphate, (cis) 4 - (trans ) 2 heptaprenyl diphosphate, (cis) 6 - (trans ) , such as 3 decaprenyl diphosphate are enumerated The
プレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素とは、単一のタンパク質（酵素）であってもよく、複数のタンパク質（酵素）からなるタンパク質群（酵素群）であってもよい。 The enzyme exhibiting prenyltransferase activity may be a single protein (enzyme) or a protein group (enzyme group) composed of a plurality of proteins (enzymes).
プレニル鎖延長反応は、イソペンテニル二リン酸（ＩＰＰ）が順次縮合する反応であり、具体的には、前記ファルネシル二リン酸を除く低分子量アリル性二リン酸にイソペンテニル二リン酸が順次縮合する反応、より具体的には該低分子量アリル性二リン酸にイソペンテニル二リン酸が順次シス縮合する反応である。 The prenyl chain extension reaction is a reaction in which isopentenyl diphosphate (IPP) is sequentially condensed. Specifically, isopentenyl diphosphate is sequentially condensed to a low molecular weight allylic diphosphate excluding the farnesyl diphosphate. More specifically, it is a reaction in which isopentenyl diphosphate is sequentially cis-condensed with the low molecular weight allylic diphosphate.
本発明では、プレニル鎖延長反応は、塩基性条件下で行われることが好ましい。
プレニル鎖延長反応におけるｐＨ条件に関して、従来は、もっぱら基質であるイソペンテニル二リン酸の消費量にのみ着目し、ホスファターゼによるイソペンテニル二リン酸の加水分解の影響や、一般的なプレニルトランスフェラーゼ活性、長鎖長のイソプレノイドを生合成する活性を区別して評価されていなかったので、まず、極性が互いに異なる３種の溶媒を用いて、プレニル鎖延長反応の反応生成物から、基質であるイソペンテニル二リン酸がホスファターゼにより脱リン酸化されて生じるイソペンテノール、プレニルトランスフェラーゼによって重合された中鎖長（Ｃ１０〜Ｃ１００程度）のイソプレノイドや長鎖長（Ｃ１００を超える）のイソプレノイドを分離することに成功した。
In the present invention, the prenyl chain extension reaction is preferably performed under basic conditions.
Regarding the pH conditions in the prenyl chain extension reaction, conventionally, focusing solely on the consumption of the substrate isopentenyl diphosphate, the influence of hydrolysis of isopentenyl diphosphate by phosphatase, general prenyl transferase activity, Since the activity of biosynthesizing long-chain isoprenoids has not been evaluated separately, first, using the three kinds of solvents having different polarities, the reaction product of the prenyl chain extension reaction is used as a substrate for isopentenyl disulfide. Isopentenol produced by dephosphorylation of phosphate by phosphatase, medium chain length (about C10 to C100) isoprenoid polymerized by prenyl transferase and isoprenoid of long chain length (over C100) were successfully separated. .
そして、１−１４Ｃラベルされたイソペンテニル二リン酸を用いて反応を行い、上述の方法で各反応生成物を分離し評価することで、中鎖長のイソプレノイド及び長鎖長のイソプレノイドそれぞれにおけるイソペンテニル二リン酸の取り込み量を区別して測定した。 Then, the reaction was carried out using 1-14 C labeled isopentenyl diphosphate, by the each reaction product is separated and evaluated in the manner described above, the medium chain length isoprenoid and long chain length in each isoprenoids Isopentenyl diphosphate uptake was measured separately.
ここで、反応系のｐＨを変えて反応を行い、上述の方法により、各反応生成物を分析した結果、ヘベア・ブラジリエンシス樹のラテックスのホスファターゼ活性の至適ｐＨは、約８であり、中鎖長のイソプレノイドを生合成する反応の至適ｐＨは、約６であることが判明した。一方、長鎖長のイソプレノイドを生合成する反応の至適ｐＨは、約９〜９．５であることが判明した。このように、中鎖長のイソプレノイドを生合成する反応の至適ｐＨと、長鎖長のイソプレノイドを生合成する反応の至適ｐＨは異なるので、従来行われてきた中性条件下ではなく、ｐＨ８．５以上の塩基性条件下でプレニル鎖延長反応を行うことにより、長鎖長のポリイソプレノイドを効率的に製造できる。 Here, the reaction was carried out by changing the pH of the reaction system, and as a result of analyzing each reaction product by the above-mentioned method, the optimum pH of the phosphatase activity of the latex of Hevea brasiliensis tree was about 8, The optimum pH for the reaction to biosynthesize medium chain length isoprenoids was found to be about 6. On the other hand, it was found that the optimum pH for the reaction for biosynthesis of a long-chain isoprenoid was about 9 to 9.5. Thus, the optimum pH for the reaction for biosynthesizing medium chain length isoprenoids and the optimum pH for the reaction for biosynthesis of long chain length isoprenoids are different. By performing the prenyl chain extension reaction under basic conditions of pH 8.5 or higher, a long chain polyisoprenoid can be efficiently produced.
プレニル鎖延長反応は、ｐＨ８．５以上の塩基性条件下で行われることが好ましい。ｐＨ８．５未満では、イソプレノイドの製造効率が著しく悪化する傾向がある。該ｐＨは好ましくは９以上である。また、該ｐＨは、好ましくは１１以下、より好ましくは１０．５以下、更に好ましくは９．５以下である。１１を超えると、イソプレノイドの製造効率が著しく悪化する傾向がある。 The prenyl chain extension reaction is preferably performed under basic conditions of pH 8.5 or higher. If the pH is less than 8.5, the production efficiency of isoprenoids tends to deteriorate significantly. The pH is preferably 9 or more. Moreover, this pH becomes like this. Preferably it is 11 or less, More preferably, it is 10.5 or less, More preferably, it is 9.5 or less. When 11 is exceeded, there exists a tendency for the production efficiency of isoprenoid to deteriorate remarkably.
イソプレノイドの製造方法としては、緩衝液、プレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素、イソペンテニル二リン酸、及び低分子量アリル性二リン酸を含む混合液を用いて、ｐＨ８．５以上の塩基性条件下でプレニル鎖延長反応を行う方法が好適である。 The isoprenoid is produced by using a mixed solution containing a buffer solution, an enzyme exhibiting prenyltransferase activity, isopentenyl diphosphate, and low molecular weight allylic diphosphate under a basic condition of pH 8.5 or higher. A method of performing a chain extension reaction is preferred.
緩衝液としては特に限定されず、公知の緩衝液を使用できるが、効率的にイソプレノイドを製造できるという点から、ｐＨ８．５以上の緩衝液を使用することが好ましい。該緩衝液のｐＨは好ましくは９以上である。また、該緩衝液のｐＨは好ましくは１１以下、より好ましくは１０．５以下、更に好ましくは９．５以下である。このような緩衝液としては、トリス−塩酸バッファー、グリシン−水酸化ナトリウムバッファー、ホウ酸（カリウム）バッファー、ホウ酸（ナトリウム）バッファー、炭酸−重炭酸バッファー、２−(シクロヘキシルアミノ)エタンスルホン酸バッファー、３−(シクロヘキシルアミノ)−１−プロパンスルホン酸バッファーなどが挙げられる。なかでも、グリシン−水酸化ナトリウムバッファー、２−(シクロヘキシルアミノ)エタンスルホン酸バッファー、３−(シクロヘキシルアミノ)−１−プロパンスルホン酸バッファーが好ましい。なお、該緩衝液の濃度は適宜設定できる。 The buffer solution is not particularly limited, and a known buffer solution can be used. However, it is preferable to use a buffer solution having a pH of 8.5 or more from the viewpoint that an isoprenoid can be efficiently produced. The pH of the buffer is preferably 9 or higher. The pH of the buffer is preferably 11 or less, more preferably 10.5 or less, and still more preferably 9.5 or less. Such buffers include Tris-hydrochloric acid buffer, glycine-sodium hydroxide buffer, boric acid (potassium) buffer, boric acid (sodium) buffer, carbonic acid-bicarbonate buffer, 2- (cyclohexylamino) ethanesulfonic acid buffer , 3- (cyclohexylamino) -1-propanesulfonic acid buffer and the like. Of these, glycine-sodium hydroxide buffer, 2- (cyclohexylamino) ethanesulfonic acid buffer, and 3- (cyclohexylamino) -1-propanesulfonic acid buffer are preferable. The concentration of the buffer can be set as appropriate.
プレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素としては、前述のプレニル鎖延長反応を触媒するものであれば特に限定されないが、高分子量のイソプレノイドを良好に製造できるという点から、ヘベア・ブラジリエンシス樹から採取したラテックスに含まれるものが好ましい。なかでも、下記工程１〜２により得られる下記小ゴム粒子層１に含まれるものがより好ましい。
工程１：ヘベア・ブラジリエンシス樹から採取したラテックスを遠心分離して２層に分離し、上記２層のうちの下層を得る工程。
工程２：得られた上記下層を遠心分離して５層に分離し、上記５層のうちの最上層から数えて２層目の小ゴム粒子層１を得る工程。
The enzyme exhibiting prenyl transferase activity is not particularly limited as long as it catalyzes the aforementioned prenyl chain extension reaction. Latex collected from Hevea brasiliensis tree from the point that high molecular weight isoprenoid can be produced satisfactorily. What is contained in is preferable. Especially, what is contained in the following small rubber particle layer 1 obtained by the following process 1-2 is more preferable.
Step 1: A step of obtaining a lower layer of the two layers by centrifuging a latex collected from a Hevea brasiliensis tree and separating the latex into two layers.
Step 2: Centrifugating the obtained lower layer into five layers to obtain a second small rubber particle layer 1 counted from the uppermost layer among the five layers.
なお、上記５層のうちの最上層から数えて４層目の第４層に含まれるものを用いてもよい。 In addition, you may use what is contained in the 4th layer of the 4th layer counted from the uppermost layer among the said 5 layers.
ヘベア・ブラジリエンシス樹から採取したラテックスとしては特に限定されないが、例えば、タッピングを開始してから１０分以上経過した後に採取されたものなどを好適に使用できる。該ラテックスは、タッピング開始から１０分未満に得られた分を廃棄する方法などにより得られる。 The latex collected from the Hevea brasiliensis tree is not particularly limited. For example, a latex collected after 10 minutes or more from the start of tapping can be suitably used. The latex is obtained by, for example, a method of discarding a part obtained in less than 10 minutes from the start of tapping.
また、ラテックスは新鮮なものほど好ましく、例えば、使用時まで５℃以下で保存されたものなどを用いることができる。このようなラテックスとして、例えば、予め５℃以下に冷却した容器に採取され、採取直後から５℃以下で保存されたラテックスなどが好適である。 Further, the latex is preferably as fresh as possible, and for example, a latex stored at 5 ° C. or lower until use can be used. As such a latex, for example, a latex that is collected in a container previously cooled to 5 ° C. or less and stored at 5 ° C. or less immediately after the collection is suitable.
工程１では、ラテックスを、必要に応じて試験管に移し、遠心分離により２層に分離した後、該２層のうちの下層（ラテックス下層）を回収する。工程１の遠心分離の遠心加速度は、好ましくは１００００Ｇ以上、より好ましくは１１０００Ｇ以上である。該遠心加速度は、好ましくは１８０００Ｇ以下、より好ましくは１４０００Ｇ以下である。遠心加速度が上記範囲内であると、ラテックスを好適に２層に分離することができる。遠心分離の時間は特に限定されないが、好ましくは５〜６０分、より好ましくは１５〜４５分である。また、遠心分離は、０〜８℃で行われることが好ましい。 In step 1, the latex is transferred to a test tube as necessary and separated into two layers by centrifugation, and then the lower layer (latex lower layer) of the two layers is collected. The centrifugal acceleration of the centrifugation in step 1 is preferably 10,000 G or more, more preferably 11000 G or more. The centrifugal acceleration is preferably 18000 G or less, more preferably 14000 G or less. When the centrifugal acceleration is within the above range, the latex can be preferably separated into two layers. Although the time of centrifugation is not specifically limited, Preferably it is 5 to 60 minutes, More preferably, it is 15 to 45 minutes. Moreover, it is preferable that centrifugation is performed at 0-8 degreeC.
下層の回収方法としては特に限定されず公知の方法により回収でき、例えば、上層を廃棄した後で下層を回収する方法などが挙げられる。 The method for recovering the lower layer is not particularly limited and can be recovered by a known method. For example, a method of recovering the lower layer after discarding the upper layer can be mentioned.
工程２では、得られた下層を遠心分離して５層に分離し、５層のうちの最上層から数えて２層目の小ゴム粒子層１を回収する。工程２の遠心分離の遠心加速度は、好ましくは３５０００Ｇ以上、より好ましくは４００００Ｇ以上である。該遠心加速度は、好ましくは５００００Ｇ以下、より好ましくは４５０００Ｇ以下である。遠心加速度が上記範囲内であると、希釈液を好適に５層に分離することができる。
遠心分離の好ましい時間、温度は工程１と同様である。
In step 2, the obtained lower layer is centrifuged and separated into five layers, and the second small rubber particle layer 1 is collected from the uppermost layer of the five layers. The centrifugal acceleration of the centrifugation in step 2 is preferably 35000 G or more, more preferably 40000 G or more. The centrifugal acceleration is preferably 50000G or less, more preferably 45000G or less. When the centrifugal acceleration is within the above range, the diluent can be preferably separated into five layers.
The preferred time and temperature for centrifugation are the same as those in step 1.
遠心分離により下層が５層に分離された様子を図１に示す。図１に示すように、該５層の最上層から順に、第１層としてラバーフラクション層、第２層として小ゴム粒子層１、第３層としてフレイウィスリング層（Ｆｒｅｙ−Ｗｙｓｓｌｉｎｇ層）、第４層としてＣ−セラム層（可溶タンパク質層）、第５層としてボトムフラクション層（膜タンパク質層）を形成するように、工程２により下層は分離される。なお、該５層は容易に見分けることができる。特に、小ゴム粒子層１は青く光っているため、容易に見分けることができる。 A state in which the lower layer is separated into five layers by centrifugation is shown in FIG. As shown in FIG. 1, in order from the top layer of the five layers, a rubber fraction layer as a first layer, a small rubber particle layer 1 as a second layer, a Frey-Wissling layer as a third layer, a first layer The lower layer is separated by step 2 so that a C-serum layer (soluble protein layer) is formed as the fourth layer and a bottom fraction layer (membrane protein layer) is formed as the fifth layer. The five layers can be easily distinguished. In particular, since the small rubber particle layer 1 is shining blue, it can be easily distinguished.
小ゴム粒子層１は、ＳＲＰ（Ｓｍａｌｌ Ｒｕｂｂｅｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼ばれる小ゴム粒子を含む層である。 The small rubber particle layer 1 is a layer containing small rubber particles called SRP (Small Rubber Particles).
小ゴム粒子層１の回収方法としては特に限定されず、小ゴム粒子層１をピペットやスパチュラなどで回収する方法などにより回収できる。 A method for collecting the small rubber particle layer 1 is not particularly limited, and the small rubber particle layer 1 can be collected by a method of collecting the small rubber particle layer 1 with a pipette or a spatula.
前述の通り、プレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素として、上記小ゴム粒子層１に含まれる酵素を好適に使用できるが、イソプレノイドを極めて効率的に製造できるという点から、小ゴム粒子層１を下記工程３により処理して得られる下記小ゴム粒子層２に含まれる酵素を使用することがより好ましい。
工程３：上記小ゴム粒子層１を緩衝液（希釈用緩衝液）で希釈し、希釈液を４７０００Ｇ以上で遠心分離し、小ゴム粒子層２を得る工程。
As described above, the enzyme contained in the small rubber particle layer 1 can be suitably used as an enzyme exhibiting prenyltransferase activity. However, from the viewpoint that isoprenoids can be produced very efficiently, the small rubber particle layer 1 is formed in the following
Step 3: A step of diluting the small rubber particle layer 1 with a buffer solution (dilution buffer solution) and centrifuging the diluted solution at 47000 G or more to obtain the small rubber particle layer 2.
工程３では、小ゴム粒子層１を緩衝液（希釈用緩衝液）で希釈し、希釈液を調製する。該緩衝液としては特に限定されず、公知の緩衝液を使用できる。緩衝液のｐＨは好ましくは６．５〜８．０、より好ましくは７．０〜７．５である。このような緩衝液としては、トリス−塩酸バッファー、リン酸カリウムバッファー、リン酸ナトリウムバッファーなどが挙げられる。該緩衝液の濃度は適宜設定できる。また希釈方法は特に限定されず、公知の方法により希釈できる。
In
その後、希釈液は、４７０００Ｇ以上で遠心分離され、小ゴム粒子層２が回収される。 Thereafter, the diluted solution is centrifuged at 47000 G or more, and the small rubber particle layer 2 is recovered.
工程３の遠心分離の遠心加速度は、好ましくは４７０００Ｇ以上、より好ましくは４９０００Ｇ以上である。４７０００Ｇ未満であると、小ゴム粒子層２が緩衝液と充分に分離されない傾向がある。該遠心加速度の上限は特に限定されないが、例えば、６００００Ｇ以下である。遠心分離の好ましい時間、温度は工程１と同様である。
The centrifugal acceleration of the centrifugation in
遠心分離後の希釈液の様子を図２に示す。図２に示すように、遠心分離により希釈液は、小ゴム粒子層２と緩衝液層の２層に分離される。小ゴム粒子層２は２層のうちの上層に形成される。小ゴム粒子層２は他の層と容易に見分けられる。小ゴム粒子層２は、小ゴム粒子層１と同様にＳＲＰを含む層である。小ゴム粒子層２の回収方法としては特に限定されず、小ゴム粒子層２をピペットやスパチュラなどで回収する方法などにより回収できる。 The state of the diluted solution after centrifugation is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the diluted solution is separated into two layers of a small rubber particle layer 2 and a buffer solution layer by centrifugation. The small rubber particle layer 2 is formed in the upper layer of the two layers. The small rubber particle layer 2 can be easily distinguished from other layers. Similar to the small rubber particle layer 1, the small rubber particle layer 2 is a layer containing SRP. The method for collecting the small rubber particle layer 2 is not particularly limited, and the small rubber particle layer 2 can be collected by a method of collecting the small rubber particle layer 2 with a pipette or a spatula.
なお、得られた小ゴム粒子層２を再度、同様の緩衝液（希釈用緩衝液）で希釈し、希釈液を同様の条件（４７０００Ｇ以上）で遠心分離し、小ゴム粒子層２を回収してもよい。 The obtained small rubber particle layer 2 is again diluted with the same buffer solution (dilution buffer solution), and the diluted solution is centrifuged under the same conditions (47000 G or more) to recover the small rubber particle layer 2. May be.
混合液の混合方法としては特に限定されず、公知の方法で混合でき、例えば、緩衝液に、プレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素、イソペンテニル二リン酸及び低分子量アリル性二リン酸を添加して混合液を調製し、撹拌する方法などが挙げられる。撹拌方法は特に限定されず、公知の方法で実施できる。 The mixing method of the mixed solution is not particularly limited and can be mixed by a known method. For example, an enzyme exhibiting prenyl transferase activity, isopentenyl diphosphate and low molecular weight allylic diphosphate are added to a buffer solution and mixed. The method of preparing a liquid and stirring is mentioned. The stirring method is not particularly limited and can be carried out by a known method.
また、上記混合液には、ジチオトレイトール（ＤＴＴ）などの還元剤、ホスファターゼ阻害剤、金属イオンなどを適宜添加できる。なかでも、基質であるイソペンテニル二リン酸がホスファターゼにより脱リン酸化されるのを防止し、イソプレノイドを効率的に製造できるという理由から、ホスファターゼ阻害剤を混合液に添加することが好ましい。また、良好な製造効率が得られるという理由から、金属イオンを添加することが好ましい。 In addition, a reducing agent such as dithiothreitol (DTT), a phosphatase inhibitor, a metal ion, or the like can be appropriately added to the mixed solution. Especially, it is preferable to add a phosphatase inhibitor to a liquid mixture from the reason that isopentenyl diphosphate which is a substrate is prevented from being dephosphorylated by phosphatase and isoprenoid can be efficiently produced. Moreover, it is preferable to add a metal ion from the reason that good production efficiency is obtained.
ホスファターゼ阻害剤としては特に限定されないが、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、モリブデン（ＩＶ）酸二ナトリウム、オルトバナジン（Ｖ）酸ナトリウム、バナジン酸ナトリウム、テトラミゾール塩酸塩、レバミゾール塩酸塩、アデノシン二リン酸（ＡＤＰ）などが挙げられる。なかでも、イソペンテニル二リン酸の脱リン酸化を良好に抑制でき、プレニルトランスフェラーゼ反応を阻害しないという点から、フッ化カリウムが好ましい。 Although it does not specifically limit as a phosphatase inhibitor, Potassium fluoride, sodium fluoride, disodium molybdenum (IV) acid, sodium orthovanadate (V), sodium vanadate, tetramizole hydrochloride, levamisole hydrochloride, adenosine diphosphate (ADP). Among these, potassium fluoride is preferable because it can satisfactorily suppress dephosphorylation of isopentenyl diphosphate and does not inhibit the prenyl transferase reaction.
金属イオンとしては特に限定されないが、本発明の効果が良好に得られるという点から、マグネシウムイオン、マンガンイオン、カルシウムイオンなどの２価金属イオンが好ましく、マグネシウムイオンがより好ましい。 Although it does not specifically limit as metal ion, From the point that the effect of this invention is acquired favorably, bivalent metal ions, such as magnesium ion, manganese ion, and calcium ion, are preferable, and magnesium ion is more preferable.
得られた混合液のｐＨは、好ましくはｐＨ８．５以上である。ｐＨ８．５未満では、イソプレノイドの製造効率が著しく悪化する傾向がある。該ｐＨは好ましくは９以上である。また、該ｐＨは、好ましくは１１以下、より好ましくは１０．５以下、更に好ましくは９．５以下である。１１を超えると、イソプレノイドの製造効率が著しく悪化する傾向がある。 The pH of the obtained mixed solution is preferably pH 8.5 or more. If the pH is less than 8.5, the production efficiency of isoprenoids tends to deteriorate significantly. The pH is preferably 9 or more. Moreover, this pH becomes like this. Preferably it is 11 or less, More preferably, it is 10.5 or less, More preferably, it is 9.5 or less. When 11 is exceeded, there exists a tendency for the production efficiency of isoprenoid to deteriorate remarkably.
混合液のｐＨを８．５以上に調整する方法としては特に限定されず、例えば、前述のｐＨ８．５以上の緩衝液を用いることで上記範囲に調整できる。また、反応を行いながら、混合液に、アンモニアなどを添加して上記範囲に調整してもよい。 The method of adjusting the pH of the mixed solution to 8.5 or higher is not particularly limited, and can be adjusted to the above range by using, for example, the above-described buffer solution having a pH of 8.5 or higher. Moreover, you may adjust to the said range by adding ammonia etc. to a liquid mixture, carrying out reaction.
混合液中のイソペンテニル二リン酸の濃度は、好ましくは２０μＭ以上、より好ましくは５０μＭ以上、更に好ましくは８０μＭ以上である。２０μＭ未満であると、イソプレノイドの製造効率上好ましくない。また、該濃度の上限は特に限定されない。 The concentration of isopentenyl diphosphate in the mixed solution is preferably 20 μM or more, more preferably 50 μM or more, and further preferably 80 μM or more. If it is less than 20 μM, it is not preferable in terms of production efficiency of isoprenoid. Further, the upper limit of the concentration is not particularly limited.
混合液中の低分子量アリル性二リン酸の濃度は、好ましくは５μＭ以上、より好ましくは１０μＭ以上、更に好ましくは１２μＭ以上である。また、該濃度は、好ましくは５０μＭ以下、より好ましくは３０μＭ以下、更に好ましくは１５μＭ以下である。５０μＭを超えると、長鎖長イソプレノイドの製造効率上好ましくない。 The concentration of the low molecular weight allylic diphosphate in the mixed solution is preferably 5 μM or more, more preferably 10 μM or more, and further preferably 12 μM or more. The concentration is preferably 50 μM or less, more preferably 30 μM or less, and still more preferably 15 μM or less. When it exceeds 50 μM, it is not preferable in terms of production efficiency of a long chain length isoprenoid.
混合液中のプレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素の濃度は、好ましくは０．１ｇ／ｌ以上、より好ましくは０．３ｇ／ｌ以上である。０．１ｇ／ｌ未満であると、充分な製造効率が得られないおそれがある。該濃度の上限は特に限定されない。
なお、本明細書において、プレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素として、該酵素以外に他のタンパク質成分を含むものを使用する場合（前述の小ゴム粒子層１に含まれる酵素や前述の小ゴム粒子層２に含まれる酵素などを使用する場合）、該濃度は、全タンパク質量（該酵素及び他のタンパク質成分の合計量）を該酵素量として算出される。該濃度は、後述の実施例に記載の方法により測定できる。
The concentration of the enzyme exhibiting prenyltransferase activity in the mixed solution is preferably 0.1 g / l or more, more preferably 0.3 g / l or more. If it is less than 0.1 g / l, sufficient production efficiency may not be obtained. The upper limit of the concentration is not particularly limited.
In addition, in this specification, when using what contains other protein components other than this enzyme as an enzyme which shows prenyl transferase activity (the enzyme contained in the above-mentioned small rubber particle layer 1, or the above-mentioned small rubber particle layer 2) The concentration is calculated using the total protein amount (total amount of the enzyme and other protein components) as the enzyme amount. The concentration can be measured by the method described in Examples below.
プレニル鎖延長反応を行う方法としては特に限定されず、例えば、上記混合液を、所定温度で静置及び／又は撹拌することで、プレニル鎖延長反応を行うことができる。 The method for performing the prenyl chain extension reaction is not particularly limited. For example, the prenyl chain extension reaction can be performed by allowing the above mixed solution to stand and / or stir at a predetermined temperature.
反応の温度は適宜設定できるが、好ましくは１０〜５０℃、より好ましくは２０〜４０℃、更に好ましくは２５〜３５℃である。反応の時間は適宜設定できる。また、撹拌方法は特に限定されず、公知の方法で実施できる。 Although the temperature of reaction can be set suitably, Preferably it is 10-50 degreeC, More preferably, it is 20-40 degreeC, More preferably, it is 25-35 degreeC. The reaction time can be appropriately set. Moreover, the stirring method is not specifically limited, It can implement by a well-known method.
本発明の製造方法において、イソペンテニル二リン酸の反応効率は、好ましくは０．８０ｎｍｏｌ／（時間・５０μｇ−ｐｒｏｔｅｉｎ）以上、より好ましくは０．８５ｎｍｏｌ／（時間・５０μｇ−ｐｒｏｔｅｉｎ）以上である。特に塩基性条件下でプレニル鎖延長反応を行う場合、このように優れた反応効率が得られる。
なお、本明細書において、イソペンテニル二リン酸の反応効率は、プレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素を５０μｇ使用した場合に、単位時間当たりにイソプレノイドへ取り込まれるイソペンテニル二リン酸の物質量であり、後述の実施例に記載の方法により測定、算出される。
In the production method of the present invention, the reaction efficiency of isopentenyl diphosphate is preferably 0.80 nmol / (hour · 50 μg-protein) or more, more preferably 0.85 nmol / (hour · 50 μg-protein) or more. In particular, when the prenyl chain extension reaction is performed under basic conditions, such excellent reaction efficiency can be obtained.
In this specification, the reaction efficiency of isopentenyl diphosphate is the amount of isopentenyl diphosphate incorporated into an isoprenoid per unit time when 50 μg of an enzyme exhibiting prenyl transferase activity is used. It is measured and calculated by the method described in the examples.
また、本発明の製造方法は、通常、イソプレノイドを１．００ｍｇ／（時間・ｌ）以上の平均容積生産性で製造し、好ましくは１．２０ｍｇ／（時間・ｌ）以上の平均容積生産性で製造する。特に塩基性条件下でプレニル鎖延長反応を行う場合、このように優れた平均容積生産性が得られる。なお、本明細書において、イソプレノイドの平均容積生産性は、後述の実施例に記載の方法により測定、算出される。 The production method of the present invention usually produces isoprenoids with an average volumetric productivity of 1.00 mg / (time · l) or more, preferably with an average volumetric productivity of 1.20 mg / (time · l) or more. To manufacture. In particular, when the prenyl chain extension reaction is carried out under basic conditions, such excellent average volume productivity can be obtained. In this specification, the average volume productivity of isoprenoids is measured and calculated by the method described in the examples described later.
本発明の製造方法により得られたイソプレノイドの重量平均分子量（Ｍｗ）は、好ましくは１０万以上であり、より好ましくは５０万以上である。該Ｍｗの上限は特に限定されないが、好ましくは１０００万以下、より好ましくは７００万以下である。なお、本明細書において、重量平均分子量（Ｍｗ）は、後述の実施例に記載の方法により測定される。 The weight average molecular weight (Mw) of the isoprenoid obtained by the production method of the present invention is preferably 100,000 or more, more preferably 500,000 or more. The upper limit of the Mw is not particularly limited, but is preferably 10 million or less, more preferably 7 million or less. In addition, in this specification, a weight average molecular weight (Mw) is measured by the method as described in the below-mentioned Example.
以上のように、本発明の製造方法では、イソプレノイドを効率的に製造できる。このような効果は、例えば、１−１４Ｃラベルされたイソペンテニル二リン酸をモノマーとして用い、その放射活性を測定することなどにより、明らかにできる。また、極性が互いに異なる３種の溶媒を用いて、プレニル鎖延長反応後の溶液から、高分子量のイソプレノイドを分離抽出することで、高分子量イソプレノイドの製造効率を明らかにできる。 As described above, the production method of the present invention can efficiently produce isoprenoids. Such effects are, for example, a 1-14 C labeled isopentenyl diphosphate used as a monomer, such as by measuring the radioactivity, can be clarified. Moreover, the production efficiency of a high molecular weight isoprenoid can be clarified by separating and extracting a high molecular weight isoprenoid from the solution after the prenyl chain extension reaction using three solvents having different polarities.
以下に、プレニル鎖延長反応後の溶液から、高分子量のイソプレノイドを分離抽出する方法について具体的に説明する。反応後の溶液に、まず、飽和ＮａＣｌ水溶液及びジエチルエーテルを加え、ジエチルエーテル層にイソペンテノールを抽出する。そして、このジエチルエーテル層を除去することにより、イソペンテノールの分離を行う。次いで、残った水層に水飽和ブタノールを加え、ブタノール層に中鎖長（Ｃ１０〜Ｃ１００程度）のイソプレノイドを抽出する。このブタノール層を除去することにより、中鎖長のイソプレノイドの分離を行う。その後さらに、水層とブタノール層の界面で凝固した高分子量のイソプレノイド（長鎖長（Ｃ１００を超える）のイソプレノイド）をトルエン／ヘキサン（１：１）溶液に溶解させ、トルエン／ヘキサン層に高分子量のイソプレノイドを抽出することができる。 Hereinafter, a method for separating and extracting a high molecular weight isoprenoid from the solution after the prenyl chain extension reaction will be specifically described. First, saturated NaCl aqueous solution and diethyl ether are added to the solution after the reaction, and isopentenol is extracted into the diethyl ether layer. Then, isopentenol is separated by removing the diethyl ether layer. Next, water-saturated butanol is added to the remaining aqueous layer, and an isoprenoid having a medium chain length (about C 10 to C 100 ) is extracted from the butanol layer. By removing this butanol layer, medium chain length isoprenoids are separated. Then further water layer and (isoprenoids Nagakusaricho (greater than C 100)) interface with the solidified high molecular weight isoprenoids butanol layer with toluene / hexane (1: 1) dissolved in a solution, high toluene / hexane layer Molecular weight isoprenoids can be extracted.
ラテックス中には、ホスファターゼが含まれており、該ホスファターゼがイソペンテニル二リン酸をイソペンテノールへ加水分解する。そのため、ジエチルエーテル抽出を行わなかった場合（イソペンテノールの分離を行わなかった場合）、イソペンテノールがトルエン／ヘキサン層に抽出されてしまい、ホスファターゼ活性の影響を除去できず、トルエン／ヘキサン層のイソプレノイド合成活性を正確に評価できない。 The latex contains phosphatase, which hydrolyzes isopentenyl diphosphate to isopentenol. Therefore, when diethyl ether extraction is not performed (when isopentenol is not separated), isopentenol is extracted into the toluene / hexane layer, and the influence of phosphatase activity cannot be removed. The isoprenoid synthesis activity cannot be accurately evaluated.
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。 The present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
なお、各種バッファーは、表１に示すｐＨに調整した。
精製ＳＲＰ層（小ゴム粒子層２）：調製例３
Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｂｕｆｆｅｒ：リン酸カリウムバッファー
Ｔｒｉｓ−ＨＣＬ ｂｕｆｆｅｒ：トリス−塩酸バッファー
Ｇｌｙｃｉｎｅ−ＮａＯＨ ｂｕｆｆｅｒ：グリシン−水酸化ナトリウムバッファー
アリル性二リン酸（ＦＰＰ）：ファルネシル二リン酸
アリル性二リン酸（ＤＭＡＰＰ）：ジメチルアリル二リン酸
アリル性二リン酸（ＧＰＰ）：ゲラニル二リン酸
アリル性二リン酸（ＧＧＰＰ）：ゲラニルゲラニル二リン酸
アリル性二リン酸（ｃｉｓ−ｔｒａｎｓ−ｔｒａｎｓ−ＧＧＰＰ）：ｃｉｓ−ｔｒａｎｓ−ｔｒａｎｓ−ゲラニルゲラニル二リン酸
［１−１４Ｃ］ＩＰＰ：１−１４Ｃラベルされたイソペンテニル二リン酸（比活性：５Ｃｉ／ｍｏｌ）
Hereinafter, various chemicals used in Examples and Comparative Examples will be described together.
Various buffers were adjusted to the pH shown in Table 1.
Purified SRP layer (small rubber particle layer 2): Preparation Example 3
Potassium phosphate buffer: Potassium phosphate buffer Tris-HCL buffer: Tris-HCl buffer Glycine-NaOH buffer: Glycine-sodium hydroxide buffer Allyl diphosphate (FPP): Farnesyl diphosphate allyl diphosphate (DMAPP): Dimethylallyl diphosphate allylic diphosphate (GPP): geranyl diphosphate allylic diphosphate (GGPP): geranylgeranyl diphosphate allyl diphosphate (cis-trans-trans-GGPP): cis-trans- trans- geranylgeranyl diphosphate [1- 14 C] IPP: 1- 14 C -labeled isopentenyl diphosphate (specific activity: 5 Ci / mol)
（調製例１）
（天然ゴムラテックスの採取）
定期的に天然ゴムラテックスを採集しているパラゴムノキ（ヘベア・ブラジリエンシス樹）をタッピングして、新鮮な天然ゴムラテックスを採取した。なお、タッピング開始から１０分未満に得られた分を廃棄し、それ以降に得られた分を使用した。得られた天然ゴムラテックスを５℃以下に冷却された容器に集め、使用するまで冷蔵（５℃以下）で保管した。
(Preparation Example 1)
(Natural rubber latex collection)
Fresh natural rubber latex was collected by tapping para rubber tree (Hevea brasiliensis tree), which regularly collects natural rubber latex. In addition, the part obtained in less than 10 minutes from the start of tapping was discarded, and the part obtained after that was used. The obtained natural rubber latex was collected in a container cooled to 5 ° C. or lower and stored in a refrigerator (5 ° C. or lower) until use.
（調製例２）
（天然ゴムラテックスの遠心分離、ＳＲＰ層及びＣ−セラム層の回収）
新鮮な天然ゴムラテックスを遠心管に入れ、１２０００Ｇで３０分間遠心を行い、天然ゴムラテックスを２層に分離した。上層のゴム層を除去し、下層を回収した。
次いで、該下層を４３０００Ｇで６０分間遠心し、５層に分離した。上記５層は、最上層から順に、ラバーフラクション層（ゴム層）、ＳＲＰ層（小ゴム粒子層１）、フレイウィスリング層（Ｆｒｅｙ−Ｗｙｓｓｌｉｎｇ層）、Ｃ−セラム層（可溶タンパク質層）、ボトムフラクション層（膜タンパク質層）であった（図１）。
このうち、ＳＲＰ層を回収した。
(Preparation Example 2)
(Centrifuge separation of natural rubber latex, recovery of SRP layer and C-serum layer)
Fresh natural rubber latex was placed in a centrifuge tube and centrifuged at 12,000 G for 30 minutes to separate the natural rubber latex into two layers. The upper rubber layer was removed and the lower layer was recovered.
The lower layer was then centrifuged at 43000 G for 60 minutes and separated into 5 layers. The five layers are, in order from the uppermost layer, a rubber fraction layer (rubber layer), an SRP layer (small rubber particle layer 1), a Frey whistling layer (Frey-Wissling layer), a C-serum layer (soluble protein layer), It was a bottom fraction layer (membrane protein layer) (FIG. 1).
Of these, the SRP layer was recovered.
（調製例３）
（精製ＳＲＰ（小ゴム粒子）層の回収）
得られたＳＲＰ層に５倍量の５０ｍＭトリス−塩酸バッファー（ｐＨ７．４）を加え、５００００Ｇで３０分間遠心を行い、ＳＲＰ層を精製、回収した。同様の操作を３回繰り返してＳＲＰ層を精製し、精製ＳＲＰ層（小ゴム粒子層２）を回収した（図２）。
(Preparation Example 3)
(Recovery of purified SRP (small rubber particle) layer)
To the obtained SRP layer, 5 volumes of 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) was added and centrifuged at 50000 G for 30 minutes to purify and collect the SRP layer. The same operation was repeated three times to purify the SRP layer, and the purified SRP layer (small rubber particle layer 2) was recovered (FIG. 2).
（タンパク質濃度の測定）
精製ＳＲＰ層のタンパク質濃度は、ブラッドフォード法（Ｐｒｏｔｅｉｎ Ａｓｓａｙ：ＢＩＯ−ＲＡＤ社）を用いて測定した。
(Measurement of protein concentration)
The protein concentration of the purified SRP layer was measured using the Bradford method (Protein Assay: BIO-RAD).
（実施例１）ジメチルアリル二リン酸からのプレニル鎖延長反応
表１に従い、２ｍｌマイクロチューブに反応溶液（トータル１００μｌ）を調製した。基質としてジメチルアリル二リン酸を使用した。反応溶液を３０℃で所定時間反応させた。
(Example 1) Prenyl chain extension reaction from dimethylallyl diphosphate According to Table 1, a reaction solution (total 100 µl) was prepared in a 2 ml microtube. Dimethylallyl diphosphate was used as a substrate. The reaction solution was reacted at 30 ° C. for a predetermined time.
（実施例２）ゲラニル二リン酸からのプレニル鎖延長反応
基質としてゲラニル二リン酸（ＧＰＰ）を使用して反応溶液を調製した以外は、実施例１と同様の操作を行った。
(Example 2) The same operation as in Example 1 was carried out except that a reaction solution was prepared using geranyl diphosphate (GPP) as a substrate for extending a prenyl chain from geranyl diphosphate.
（実施例３）ゲラニルゲラニル二リン酸からのプレニル鎖延長反応
基質としてゲラニルゲラニル二リン酸（ＧＧＰＰ）を使用して反応溶液を調製した以外は、実施例１と同様の操作を行った。
(Example 3) The same operation as in Example 1 was carried out except that a reaction solution was prepared using geranylgeranyl diphosphate (GGPP) as a prenyl chain extension reaction substrate from geranylgeranyl diphosphate.
（実施例４）cis-trans-transゲラニルゲラニル二リン酸からのプレニル鎖延長反応
基質としてcis-trans-transゲラニルゲラニル二リン酸（cis-trans-trans ＧＧＰＰ）を使用して反応溶液を調製した以外は、実施例１と同様の操作を行った。
Example 4 A reaction solution was prepared except that cis-trans-trans geranylgeranyl diphosphate (cis-trans-trans GGPP) was used as a prenyl chain extension reaction substrate from cis-trans-trans geranylgeranyl diphosphate. The same operation as in Example 1 was performed.
（比較例１）ファルネシル二リン酸からのプレニル鎖延長反応
基質としてファルネシル二リン酸（ＦＰＰ）を使用して反応溶液を調製した以外は、実施例１と同様の操作を行った。
(Comparative Example 1) The same operation as in Example 1 was carried out except that a reaction solution was prepared using farnesyl diphosphate (FPP) as a substrate for extending a prenyl chain from farnesyl diphosphate.
（製造されたイソプレノイドの解析）
実施例１〜４及び比較例１の反応後の溶液を用いて、下記方法により、ジエチルエーテル層（イソペンテノールを含む層）、ブタノール層（Ｃ１０〜Ｃ１００程度の中鎖長のポリプレニル二リン酸を含む層）、トルエン／ヘキサン層（高分子量ゴム（Ｃ１００を超える長鎖長のイソプレノイド）を含む層）を得て、各層について放射活性の測定を行った。
放射活性の測定結果から、ＩＰＰ取り込み率、反応効率、平均容積生産性を下記方法により算出した。また、得られたイソプレノイドの重量平均分子量Ｍｗを下記方法により測定した。
結果を表１に示す。
(Analysis of manufactured isoprenoids)
Using the solutions after the reaction in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, a diethyl ether layer (a layer containing isopentenol) and a butanol layer (a medium chain length polyprenyl disilane having a chain length of about C 10 to C 100 were obtained by the following method. layer containing phosphoric acid), to obtain a toluene / hexane layer a layer containing a (high molecular weight rubber (isoprenoid than the C 100 long chain length)) were measured for radioactivity layers.
From the measurement results of radioactivity, the IPP uptake rate, reaction efficiency, and average volume productivity were calculated by the following methods. Moreover, the weight average molecular weight Mw of the obtained isoprenoid was measured by the following method.
The results are shown in Table 1.
（放射活性の測定）
反応後の溶液に、飽和ＮａＣｌ２００μｌ及びジエチルエーテル１ｍｌを加え、イソペンテノールの抽出を行った。ジエチルエーテル層は他の容器に取り除き、放射活性の測定に用いた。なお、イソペンテノールは、ホスファターゼ活性によりＩＰＰの二リン酸が脱離しアルコールへと変換されることで生成する。
次いで、水層に水飽和ブタノール０．５ｍｌを加え、水飽和ブタノールを用いた中鎖長のポリプレニル二リン酸の抽出操作を２回行った。ブタノール層は他の容器に取り除き、放射活性の測定に用いた。
その後さらに、水層とブタノール層との界面、又は水層に存在していた高分子量ゴムをトルエン／ヘキサン（１：１）０．５ｍｌに抽出した。トルエン／ヘキサンを用いた高分子量ゴムの抽出操作を２回行った。これにより高分子量ゴムを含むトルエン／ヘキサン層を得た。
ジエチルエーテル層、ブタノール層、トルエン／ヘキサン層について、液体シンチレーションカウンターを用いて１４Ｃの放射活性を測定した。
(Measurement of radioactivity)
To the solution after the reaction, 200 μl of saturated NaCl and 1 ml of diethyl ether were added, and isopentenol was extracted. The diethyl ether layer was removed in another container and used for radioactivity measurement. In addition, isopentenol is produced | generated when the diphosphate of IPP remove | eliminates by phosphatase activity, and is converted into alcohol.
Next, 0.5 ml of water-saturated butanol was added to the aqueous layer, and an extraction operation of polyprenyl diphosphate having a medium chain length using water-saturated butanol was performed twice. The butanol layer was removed in another container and used for measurement of radioactivity.
Thereafter, the high molecular weight rubber present in the interface between the aqueous layer and the butanol layer or in the aqueous layer was extracted into 0.5 ml of toluene / hexane (1: 1). The extraction operation of high molecular weight rubber using toluene / hexane was performed twice. Thus, a toluene / hexane layer containing a high molecular weight rubber was obtained.
The diethyl ether layer, butanol layer, and toluene / hexane layer were measured for 14 C radioactivity using a liquid scintillation counter.
（ＩＰＰ取り込み率（天然ゴム生合成酵素活性）の算出）
２時間反応させた反応溶液のジエチルエーテル層、ブタノール層、トルエン／ヘキサン層を用いて、放射活性の測定を行い、下記式によりＩＰＰ取り込み率（％）を算出した。
ＩＰＰ取り込み率（％）＝取り込まれたＩＰＰの放射活性量／添加したＩＰＰの放射活性量×１００
(Calculation of IPP uptake rate (natural rubber biosynthetic enzyme activity))
Radioactivity was measured using the diethyl ether layer, butanol layer, and toluene / hexane layer of the reaction solution reacted for 2 hours, and the IPP uptake rate (%) was calculated by the following formula.
IPP uptake rate (%) = radioactivity of incorporated IPP / radioactivity of added IPP × 100
（反応効率の算出）
反応開始２時間まで（反応開始後０時間、０．５時間、１時間、２時間）の反応溶液のトルエン／ヘキサン層を用いて、放射活性の測定を行い、反応時間を横軸、放射活性を縦軸にプロットした。これにより、反応溶液のトルエン／ヘキサン層の放射活性は、反応開始２時間まで、反応時間に対して直線的に増加することがわかった。そこで、これらのプロットを直線近似し、反応初速度（ｄｐｍ／時間）を算出し、上記反応初速度を下記条件に従い換算し、精製ＳＲＰ層のタンパク質５０μｇあたりの反応効率（ｎｍｏｌ／（時間・５０μｇ−ｐｒｏｔｅｉｎ））を算出した。
１ｄｐｍ＝４．５０５Ｘ１０−１３Ｃｉ
ＩＰＰの比活性：５Ｃｉ／ｍｏｌ
(Calculation of reaction efficiency)
Radioactivity is measured using the toluene / hexane layer of the reaction solution up to 2 hours after the start of the reaction (0 hours, 0.5 hours, 1 hour, 2 hours after the start of the reaction). Is plotted on the vertical axis. Thereby, it was found that the radioactivity of the toluene / hexane layer of the reaction solution increased linearly with respect to the reaction time until 2 hours from the start of the reaction. Accordingly, these plots are linearly approximated, the initial reaction rate (dpm / hour) is calculated, the initial reaction rate is converted according to the following conditions, and the reaction efficiency (nmol / (time / 50 μg per 50 μg) of protein in the purified SRP layer is calculated. -Protein)) was calculated.
1 dpm = 4.505 × 10 −13 Ci
Specific activity of IPP: 5 Ci / mol
（平均容積生産性（生成物収量）の算出）
前述の反応効率（ｎｍｏｌ／（時間・５０μｇ−ｐｒｏｔｅｉｎ））を、イソプレン（Ｃ５Ｈ８）単位当たりの分子量を６８として、平均容積生産性（ｍｇ／（時間・５０μｇ−ｐｒｏｔｅｉｎ・ｌ））を算出した。
(Calculation of average volumetric productivity (product yield))
When the molecular weight per unit of isoprene (C 5 H 8 ) is 68 and the average volume productivity (mg / (time · 50 μg-protein · l)) is the reaction efficiency (nmol / (time · 50 μg-protein)) described above. Calculated.
（重量平均分子量Ｍｗの測定）
２時間反応させた反応溶液のトルエン／ヘキサン層を用いて、トルエン／ヘキサン層中の高分子量ゴムについて、Ｒａｄｉｏ ＨＰＬＣ（下記条件）により重量平均分子量Ｍｗを測定した。
ＨＰＬＣシステム：ＧＩＬＳＯＮ社製
カラム：ＴＯＳＯＨ社製のＴＳＫｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎ ＭＰ（ＸＬ），ＴＳＫｇｅｌ Ｍｕｌｔｉｐｏｒｅ ＨＸＬ−Ｍ（２本）
カラム温度：４０℃
溶媒：Ｍｅｒｃｋ社製のＴＨＦ
流速：１ｍｌ／分
ＵＶ検出：２１５ｎｍ
ＲＩ検出：Ｒａｍｏｎａ Ｓｔａｒ（Ｒａｙｔｅｓｔ ＧｍｂＨ）
(Measurement of weight average molecular weight Mw)
Using the toluene / hexane layer of the reaction solution reacted for 2 hours, the weight average molecular weight Mw of the high molecular weight rubber in the toluene / hexane layer was measured by Radio HPLC (the following conditions).
HPLC system: GILSON column: TOSguardcolumn MP (XL), TSKgel Multipore HXL-M (two) manufactured by TOSOH
Column temperature: 40 ° C
Solvent: THF from Merck
Flow rate: 1 ml / min UV detection: 215 nm
RI detection: Ramona Star (Raytest GmbH)
表１に示す通り、比較例１において基質としてファルネシル二リン酸を使用した場合、充分な反応効率及び平均容積生産性を達成することができなかった。これに対して、実施例１〜４では、反応効率及び平均容積生産性の両方を大幅に改善することができた。 As shown in Table 1, when farnesyl diphosphate was used as a substrate in Comparative Example 1, sufficient reaction efficiency and average volume productivity could not be achieved. On the other hand, in Examples 1-4, both reaction efficiency and average volume productivity could be improved significantly.
Claims (21)
の構造からなる、請求項１に記載のイソプレノイドの製造方法。 The low-molecular allylic diphosphate is represented by the following formula:
The manufacturing method of the isoprenoid of Claim 1 which consists of these structures.
前記イソペンテニル二リン酸の反応効率が０．８ｎｍｏｌ／（時間・５０μｇ−ｐｒｏｔｅｉｎ）以上である、請求項１〜７のいずれかに記載のイソプレノイドの製造方法。 The prenyl chain extension reaction is a reaction in which isopentenyl diphosphate is condensed sequentially,
The method for producing an isoprenoid according to any one of claims 1 to 7, wherein the reaction efficiency of the isopentenyl diphosphate is 0.8 nmol / (time · 50 µg-protein) or more.
工程１：ヘベア・ブラジリエンシス樹から採取したラテックスを遠心分離して２層に分離し、前記２層のうちの下層を得る工程。
工程２：得られた前記下層を遠心分離して５層に分離し、前記５層のうちの最上層から数えて２層目の小ゴム粒子層１を得る工程。 The method for producing an isoprenoid according to any one of claims 1 to 12, wherein the enzyme exhibiting the prenyl transferase activity is contained in the following small rubber particle layer 1 obtained by the following steps 1-2.
Step 1: A step of centrifuging latex collected from a Hevea brasiliensis tree and separating it into two layers to obtain a lower layer of the two layers.
Step 2: Centrifugating the obtained lower layer into five layers to obtain a second small rubber particle layer 1 counted from the uppermost layer among the five layers.
前記工程２の前記遠心分離が３５０００〜５００００Ｇで行われる、請求項１３に記載のイソプレノイドの製造方法。 The centrifugation in step 1 is performed at 10,000 to 18000G,
The method for producing isoprenoid according to claim 13, wherein the centrifugation in the step 2 is performed at 35000 to 50000G.
工程３：前記小ゴム粒子層１を緩衝液で希釈し、希釈液を４７０００Ｇ以上で遠心分離し、小ゴム粒子層２を得る工程。 The method for producing an isoprenoid according to claim 14, wherein the enzyme exhibiting the prenyl transferase activity is contained in the following small rubber particle layer 2 obtained by the following step 3.
Step 3: A step of diluting the small rubber particle layer 1 with a buffer solution and centrifuging the diluted solution at 47000 G or more to obtain a small rubber particle layer 2.
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