JP2021168693A - オリゴ糖の大規模酵素合成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】オリゴ糖の大規模酵素合成方法を提供する。【解決手段】本発明は、UDP−Gal再生の方法及びそれとガラクトース基転移酵素の組合せ使用を提供し、ガラクトースを好適な受容体基質に添加する。本発明は、さらにGlobo系列オリゴ糖を大規模に生産する合成方法を掲示し、その中、前記方法は、糖基転移酵素反応とヌクレオチド糖再生方法の組合せに係るものである。【選択図】図1

Description

本発明は、UDP−Gal再生の方法及びそれとガラクトース基転移酵素の組合せ使用を提供し、ガラクトースを好適な受容体基質に添加する。本発明は、さらにGlobo系列オリゴ糖を大規模に生産する合成方法を掲示し、その中、前記方法は、糖基転移酵素反応とヌクレオチド糖再生方法の組合せに係るものである。
Globo五糖(Globopentaose(Gb5))、フコース−Gb5(Globo H)及びシアル酸−Gb5(SSEA4)は、Globo系列のスフィンゴ糖脂質であり、それは1983年に初めて培養したヒト奇形癌腫細胞株中から発見され[1]、その後続々と数種の悪性腫瘍中から発見される[2,3]。報告によると、乳がん患者の身の上にGlobo Hの過剰発現は61%まで高く達し、Gb5の過剰発現は77.5%まで達し、SSEA4 の過剰発現は95%まで達することになる。[4]一方、遺伝子HER2(治療性トラスツズマブTrastuzumab(Herceptin)の標的であり、HER2/neu受容体を妨害する)では、乳がん患者の身の上の過剰発現は僅か25%である。[5]この比較によれば、スフィンゴ糖脂質抗原(Gb5及びその誘導体、Globo H及びSSEA4)は、がんワクチン発展のより好ましい選択であることが明白に示されている。そのため、今、幾つかの国では、既にGlobo Hをアオガイヘモシアニンタンパク(KLH)に共役してがんワクチンとし、第3期臨床試験を開始したところである[6]
現在、Gb5、Globo H及びSSEA4を合成するための方法には、幾つかの欠点が存在する。伝統的な化学合成法は、非常に煩雑で手間がかかる上、高純度及び正確な形式を獲得するためには幾つかの保護及び脱保護ステップを必要とするので、往々にして収量が著しく低下していく。今まで、Globo Hの化学合成に関する数多くの関連報告が発表された[7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] 。だが、SSEA4 の合成に関する報告がわずか2件である。Hsu氏らが発表された方法はワンポット(one−pot)化学合成法でSSEA−4の多糖部分を準備し、収率は24%[15] であり、Zhen氏らが発表された方法は化学酵素方法を利用してミリグラム規模SSEA−4を合成するものである。[16]一方、Leloir−type糖基転移酵素のGlobo Hの酵素的な合成に基づいて、ただヌクレオチド糖を供与体として活化して触媒化糖化反応を行うだけで済む。しかし、糖ヌクレオチドのコストが高すぎるため、大規模合成に適していない。さらに、副産物であるピロリン酸塩(pyrophosphate)及びヌクレオシド二リン酸(nucleoside diphosphate)により、ホスホリラーゼ及びLeloir−type 糖基のヌクレオチド糖における形成を抑制することになる。したがって、従来の技術の制限を克服するために、新たな手段を発展させると共に、ヌクレオチドを再びチャージして反応を続行するためにヌクレオチド糖産物の構成を達成する必要がある。過去数年間において、数多くのチームが糖ヌクレオチド再生の主要問題の解決に力を尽くしており、かつ糖ヌクレオチド再生に関する問題の大部分が既に解決した。しかしながら、糖ヌクレオチド再生に関する技術はまだ改善する余地が残されており、特に、UDP−Galの再生については非常に困難が伴う。例えば、初めてのUDP−Galの再生は、1982年に、Wong及びWhitesideから提出し、それはUDP−Glc C4 エピメラーゼ(epimerase)により、UDP−GlcとUDP−Galを相互に転換するものである。[17]10年が過ぎた後、本発明チームから第2級UDP−Gal再生方法を見出し、それはUDP−Glc C4 エピメラーゼを使用せずに、その代わりに大腸桿菌ラクトースオペロン中に位置するGlc−1−リン酸ウリジル転移酵素(uridylyltransferase)を利用してGal−1−リン酸塩及びUDP−GlcGlc−1−リン酸塩及びUDP−Galに交換するものである。[18]しかし、適合な酵素の欠乏のせいで、直接にUTP 及びGal−1−リン酸塩をUDP−Galに縮合形成するステップが最後までできなかった。標的化合物Gb5、Globo H及びSSEA4がGal関連分子であるので、如何にしてUDP−Gal再生の主要困難を克服すると共に、その効率を増加することが、Gb5、Globo H及びSSEA4の大規模酵素合成の決め手となる。
以上を総合すると、現在、Gb5、Globo H及びSSEA4の大規模合成方法は、依然として諸多の制限が存在している。そのため、より効率的にGb5、Globo H、SSEA4及びその中間物を準備するための新規な合成方法を提供する必要がある。
本発明は、ヌクレオチド糖再生の方法及びそれにおける糖類合成の応用に関するものである。前記糖類合成方法は、少なくとも1種のヌクレオチド糖再生システム(例えば本文に記述するUDP−Gal再生システム)及び少なくとも1種の糖基転移酵素(例えばガラクトース基転移酵素)の組合せに係り、かつ前記糖類合成方法は、予期不可な高効率で、アリル基−末端Gb3、Gb4、Gb5(SSEA3としても認識される)、フコース−Gb5(Globo Hとしても認識される)及びシアル酸−Gb5(SSEA4としても認識される)を含む各種のオリゴ糖(末端(tailed))を合成するために用いられる。具体的に言えば、本発明の合成方法は、連鎖式反応で例えばGlobo H及びSSEA4などの最終産物を生成することを許容し、中間物を純化する必要がない。
そのため、本発明の一態様は、ガラクトース転移酵素とUDP−Gal再生方法の反応を連結することでガラクトース残基を基質中に添加する方法に関し、その方法は、(i)UDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを生成し、その中、前記UDP−Gal再生酵素群は、ガラクトースキナーゼ、UDP−糖ピロホスホリラーゼ(UDP−sugar pyrophosphorylase)、ピルビン酸キナーゼ及び状況に応じるピロホスファターゼを含むことと、(ii)UDP−Galと基質分子(例えば多糖、オリゴ糖、糖タンパク、糖脂またはアグリコン(aglycone))をガラクトース転移酵素(例えばα1,4−ガラクトース転移酵素、β1,4−ガラクトース転移酵素、α1,3−ガラクトース転移酵素またはβ1,3−ガラクトース転移酵素)により、反応を行い、前記基質分子上にガラクトース残基を添加することと、必要に応じて(iii)生成するガラクトース化産物を分離することとを含む。ステップ(i)及び(ii)は、前記UDP−Gal再生酵素群、前記ガラクトース転移酵素、前記基質分子、ガラクトース、ATP及びUTPを含む反応混合物中に行われる。幾らかの実例中において、前記基質分子は、セラミドまたはグリコスフィンゴリピドである。
本発明の別の態様は、オリゴ糖を合成する方法に関し、それは少なくとも1種のヌクレオチド糖再生方法(例えばUDP−Gal再生)及び少なくとも1種の糖基転移酵素(例えばガラクトース転移酵素、フコース転移酵素、シアル酸転移酵素またはN−アセチルガラクトサミン転移酵素)の活性により、単糖(例えばガラクトース(Gal)、N−アセチルガラクトサミン(GalNAc)、フコース(Fuc)及びシアル酸(Neu5Ac))を適切な受容体に添加する反応に係る。
幾らかの実例中において、本発明の方法は、ラクトース(例えば末端)を出発物として利用して酵素的な方式でオリゴ糖を合成する。前記方法は、(i)UDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを生成し、その中、前記UDP−Gal再生酵素群は、ガラクトースキナーゼ(例えば大腸桿菌から由来する)、UDP−糖ピロホスホリラーゼ(例えばシロイヌナズナ(A. thaliana)から由来する)、ピルビン酸キナーゼ(例えば大腸桿菌から由来する)及び状況に応じるピロホスファターゼ(例えば大腸桿菌から由来する)を含むことと、(ii)UDP−Gal及びα−1,4ガラクトース転移酵素(例えばLgtC(例えばナイセリア・メニンジティディス(N.
meningitides)から由来する)の存在下、Lac−OR1AをGb3−OR1Aに転換し、その中、R1Aは、水素、置換または未置換されたアルキル基、置換または未置換されたアルケニル基、置換または未置換されたアルキニル基、置換または未置換された炭素環基、置換または未置換された複素環基、置換または未置換されたアリール基、置換または未置換されたヘテロアリール基または酸素保護基団であることとを含む。
1Aの実例は、水素、アリル基、ビオチン、セラミド、または非水素基団(例えばアルキル基)を含むが、これらに限らず、それはさらに置換または未置換されたチオ、置換または未置換されたアミン基、カルボニル基(例えば、カルボン酸)、アジド、アルケニル基(例えば、アリル基)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基)、ビオチンまたはセラミドで置換される。幾らかの特定の実例中において、R1Aは、水素、アリル基、置換されたアルキル基、ビオチンまたはセラミドである。
必要であれば、Gb3−OR1Aは反応混合物中から分離されてもよい。
ステップ(i)及び(ii)は、Gb3−合成反応混合物中に行われ、前記Gb3−合成反応混合物は、ガラクトース、PEP、ATP、UTP、Lac−OR1A、α−1,4−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群を含む。一実施例中に、いかなる酵素反応発生前において、Lac−OR1AとガラクトースのGb3−合成反応混合物中のモル比が1:1である。
上記いずれか1つの方法は、さらに(iii)UDP−GalNAc及びβ−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素(例えばヘモフィルス・インフルエンザ桿菌(H.
influenza)等の好適な生物体から由来するLgtD)の存在下、Gb3−OR1AをGb4−OR1Aに転換することを含み、前記ステップはステップ(iv)と結合してもよく、ステップ(iv)は、UDP−GalNAc再生酵素群の存在下、GalNAcからUDP−GalNAcを生成し、その中、前記UDP−GalNAc再生酵素群は、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ(N−acetylhexosamine
1−kinase)(例えばロンガム菌(B. longum)から由来する)、N−アセチルヘキソサミン1−リン酸ウリジル転移酵素(例えば大腸桿菌から由来する)及びピルビン酸キナーゼ(例えば大腸桿菌から由来する)、及び必要に応じるピロホスファターゼ(例えば大腸桿菌から由来する)を含むことを含む。ステップ(iii)及び(iv)は、Gb−4合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、GalNAc、PEP、ATP、UTP、Gb3−OR1A、β−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素及びUDP−GalNAc再生酵素群を含む。本発明の一実例中に、Gb4−合成反応混合物は、Gb3−合成反応混合物を少なくともGalNAc、β−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ及びN−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素と混合することで作製される。必要であれば、Gb4−OR1Aは反応混合物中から分離されてもよい。
Gb4−OR1A合成の後に、上記方法は、さらに(v)UDP−Gal及びβ1,3−ガラクトース転移酵素(例えばヘモフィルス・インフルエンザ桿菌から由来するLgtD)の存在下、Gb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換することを含み、前記ステップはステップ(vi)と結合してもよく、ステップ(vi)は、本発明に係るUDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを生成することを含む。本発明の一実例中に、ステップ(v)及び(vi)は、Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、ガラクトース、PEP、ATP、UTP、Gb4−OR1A、β1,3−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群を含む。産物Gb5−OR1Aは反応混合物中から分離されてもよい。
上記方法は、さらにGb5−OR1Aを転換するステップを含むことによって、フコース−Gb5−OR1A(Globo H)またはシアル酸−Gb5−OR1A(SSEA4)を獲得する。
Globo Hの合成について、本発明の方法は、さらに(vii)GDP−Fuc及びα1,2−フコース基転移酵素(例えばヘリコバクター・ピロリ(H. pylor)から由来する)の存在下、Gb5−OR1Aをフコース基−Gb5−OR1Aに転換することを含み、前記ステップはステップ(viii)と結合してもよく、ステップ(viii)は、GDP−Fuc再生酵素群の存在下、フコースからGDP−Fucを生成し、その中、前記GDP−Fuc再生酵素群は、L−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼ(例えばバクテロイデス・フラジリス(B. fragilis)から由来する)、ピルビン酸キナーゼ(例えば大腸桿菌から由来する)及びピロホスファターゼ(例えば大腸桿菌から由来する)を含むことを含む。本発明の一実例中において、ステップ(vii)及び(viii)は、フコース基−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、フコース、ATP、GTP、PEP、Gb5−OR1A、α−1,2−フコース基転移酵素及びGDP−Fuc再生酵素群を含む。フコース基−Gb5−合成反応混合物は、Gb5−合成反応混合物を少なくともフコース、GTP、α−1,2−フコース基転移酵素及びL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼと混合して得られる。必要であれば、産物フコース基−Gb5−OR1Aは反応混合物中から分離されてもよい。
SSEA4の合成について、本発明の方法は、さらに(ix)CMP−Neu5Ac及びα−2,3−シアル酸転移酵素(例えば海洋細菌(M. bacteria)から由来する)の存在下、Gb5−OR1Aをシアル酸−Gb5−OR1Aに転換することと、(x):CMP−Neu5Ac再生酵素群の存在下、Neu5AcからCMP−Neu5Acを生成し、その中、前記CMP−Neu5Ac再生酵素群は、シチジン一リン酸キナーゼ(例えば大腸桿菌から由来する)、CMP−シアル酸シンターゼ(例えばパスツレラ・ムルトシダ(P. multocida)から由来する)、ピルビン酸キナーゼ(例えば大腸桿菌から由来する)及び必要に応じるピロホスファターゼ(例えば大腸桿菌から由来する)を含むこととを含む。ステップ(ix)及び(x)は、シアル酸−Gb5−合成反応混合物中に実施され、前記反応混合物は、Neu5Ac、CTP、PEP、Gb5−OR1A、α−2,3−シアル酸転移酵素及びCMP−Neu5Ac再生酵素群を含む。シアル酸−Gb5−合成反応混合物は、Gb5−合成反応混合物を少なくともNeu5Ac、CTP、α−2,3−シアル酸転移酵素、シチジン一リン酸キナーゼ及びCMP−シアル酸シンターゼと混合して得られる。シアル酸−Gb5−OR1Aは反応混合物中から分離されてもよい。
本発明の一実例中において、Globo H合成方法の実施方式は以下のように:(i)本発明に係るUDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを生成することと、(ii)Gb3−合成反応混合物中に本発明に係るLac−OR1AをGb3−OR1Aに転換し、その中、前記反応混合物は、少なくともUDP−Gal、α−1,4ガラクトース基転移酵素及びUDP−Gal再生酵素を含むことと、(iii)Gb3−合成反応混合物を少なくともGalNAc、β−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ及びN−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素と混合することによりGb4−合成混合物に形成することと、(iv)Gb3−OR1AをGb4−OR1Aに転換することを許容する条件下、Gb4−合成反応混合物を培養することと、(v)さらにGb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、1,3−ガラクトース転移酵素の存在下、Gb4−合成反応混合物を培養することと、(vi)Gb5−OR1Aを含有する反応混合物を少なくともフコース、GTP、α−1,2−フコース転移酵素及びL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼと混合することによりフコース−Gb5−OR1A反応混合物に形成することと、(vii)Gb5−OR1Aをフコース−Gb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、フコース−Gb5−OR1A反応混合物を培養することと、必要に応じて(viii)フコース−Gb5−OR1Aを分離することとを含む。
本発明の別の実例中において、Globo Hの合成方法の実施方式は以下のように:(i)本発明に述べるように、UDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを生成することと、(ii)本発明に述べるように、Gb3−合成反応混合物中にLac−OR1AをGb3−OR1Aに転換し、その中、前記反応混合物は、少なくともUDP−Gal、α−1,4ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素を含むことと、(iii)Gb3−合成反応混合物を少なくともGalNAc、β1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ及びN−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素と混合することによりGb4−合成反応混合物に形成することと、(iv)Gb3−OR1AをGb4−OR1Aに転換することを許容する条件下、Gb4−合成反応混合物を培養することと、(v)Gb4−OR1Aを分離することと、(vi)Gb4−OR1Aをβ1,3−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群と混合することによりGb5−合成反応混合物に形成することと、(vii)Gb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、Gb5−合成反応混合物を培養することと、(viii)Gb5−合成反応混合物を少なくともフコース、GTP、α1,2−フコース転移酵素及びL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼと混合することによりフコース−Gb5−OR1A反応混合物に形成することと、(ix)Gb5−OR1Aをフコース−Gb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、フコース−Gb5−OR1A反応混合物を培養することと、必要に応じて(x)フコース−Gb5−OR1Aを分離することとを含む。
SSEA4を合成する方法の実施方式は以下のように:(i)本発明に述べるように、UDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを生成することと、(ii)本発明に述べるように、Gb3−合成反応混合物中にLac−OR1AをGb3−OR1Aに転換し、その中、前記反応混合物は、少なくともUDP−Gal、α−1,4ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素を含むことと、(iii)Gb3−合成反応混合物を少なくともGalNAc、β1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ及びN−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素と混合することによりGb4−合成反応混合物に形成することと、(iv)Gb3−OR1AをGb4−OR1Aに転換することを許容する条件下、Gb4−合成反応混合物を培養することと、(v)Gb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、1,3−ガラクトース転移酵素の存在下、さらにGb4−合成反応混合物を培養することと、(vi)Gb4−合成反応混合物を少なくともNeu5Ac、CTP、α2,3−シアル酸転移酵素、シチジン一リン酸キナーゼ及びCMP−シアル酸シンターゼと混合することによりシアル酸−Gb5−OR1A反応混合物に形成することと、(vii)Gb5−OR1Aをシアル酸−Gb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、シアル酸−Gb5−OR1A反応混合物を培養することと、必要に応じて(viii)シアル酸−Gb5−OR1Aを分離することとを含む。
一方、SSEA4を合成する方法の実施方式は以下のように:(i)本発明に述べるように、UDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを生成することと、(ii)本発明に述べるように、Gb3−合成反応混合物中にLac−OR1AをGb3−OR1Aに転換し、その中、前記反応混合物は、少なくともUDP−Gal、α−1,4ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素を含むことと、(iii)Gb3−合成反応混合物を少なくともGalNAc、β1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ及びN−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素と混合することによりGb4−合成反応混合物に形成することと、(iv)Gb3−OR1AをGb4−OR1Aに転換することを許容する条件下、Gb4−合成反応混合物を培養することと、(v)Gb4−OR1Aを分離することと、(vi)Gb4−OR1Aをβ1,3−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群と混合することによりGb5−合成反応混合物に形成することと、(vii)Gb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、Gb5−合成反応混合物を培養することと、(viii)Gb5−OR1Aをα−2,3シアル酸転移酵素及びCMP−Neu5Ac再生酵素群と混合することによりシアル酸−Gb5−合成反応混合物に形成し、その中、前記CMP−Neu5Ac再生酵素群は、シチジン一リン酸キナーゼ、CMP−シアル酸シンターゼ、ピルビン酸キナーゼ及びピロホスファターゼを含むことと、(ix)Gb4−OR1Aをシアル酸−Gb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、シアル酸−Gb5−合成反応混合物を培養することと、必要に応じて(x)シアル酸−Gb5−OR1Aを分離することとを含む。
幾つかの実例中において、本発明に係る方法は、Gb3(例えば、末端)を酵素的な合成オリゴ糖の出発材料として使用する。前記方法は、(i)前記のように、UDP−GalNAc再生酵素群の存在下、GalNAcからUDP−GalNAcを生成すると共に、UDP−GalNAc及びβ1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素の存在下、Gb3−OR1AをGb4−OR1Aに転換し、その中、R1Aは、水素、置換または未置換されたアルキル基、置換または未置換されたアルケニル基、置換または未置換されたアルキニル基、置換または未置換された炭素環基、置換または未置換された複素環基、置換または未置換されたアリール基、置換または未置換されたヘテロアリール基または酸素保護基団である。R1Aの実例は、水素、アリル基、ビオチン、セラミド、または非水素基団(例えばアルキル基)を含むが、これらに限らず、それはさらに置換または未置換されたチオ、置換または未置換されたアミン基、カルボニル基(例えば、カルボン酸)、アジド、アルケニル基(例えば、アリル基)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基)、ビオチンまたはセラミド基団で置換される。幾らかの特定の実例中において、R1Aは、水素、アリル基、置換されたアルキル基、ビオチンまたはセラミドである。ステップ(i)及び(ii)は、Gb4−合成反応混合物中に行われ、その中、前記反応混合物は、GalNAc、PEP、ATP、UTP、Gb3−OR1A、β−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素及びUDP−GalNAc再生酵素群を含む。必要であれば、Gb3−OR1Aは分離されてもよい。
上記方法は、さらに:(iii)UDP−Gal及びβ−1,3−ガラクトース転移酵素の存在下、Gb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換することを含み、前記ステップはステップ(iv)と結合してもよく、ステップ(iv)と結合してもよく、ステップ(iv)は、本発明に述べるように、(iv)UDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを生成することを含む。ステップ(iii)及び(iv)は、Gb5−合成反応混合物中に行われ、その中、前記反応混合物は、ガラクトース、PEP、ATP、UTP、Gb4−OR1A、β−1,3−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群を含む。産物Gb5−OR1Aは反応混合物中から分離されて得られる。
本発明の一実例によれば、Gb5−OR1Aを再びフコース−Gb5−OR1Aに転換し、その方法は以下のように:(v)GDP−Fuc及びα−1,2−フコース転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをフコース−Gb5−OR1Aに転換し、前記ステップはステップ(vi)と結合してもよく、ステップ(vi)は、本発明に係るGDP−Fuc再生酵素群の存在下、フコースからGDP−Fucを生成することを含む。ステップ(v)及び(vi)は、フコース−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、フコース、ATP、GTP、PEP、Gb5−OR1A、α−1,2−フコース転移酵素及びGDP−Fuc再生酵素群を含む。必要であれば、フコース−Gb5−合成反応混合物は、Gb5−合成反応混合物を少なくともフコース、GTP、α−1,2−フコース転移酵素及びL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼと混合して得られる。本発明の方法は、さらにフコース−Gb5−OR1Aを分離することを含む。
本発明の別の実例は、Gb5−OR1Aを再びシアル酸−Gb5−OR1Aに転換し、その方法は以下のように:(vii)CMP−Neu5Ac及びα−2,3−シアル酸転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをシアル酸−Gb5−OR1Aに転換し、前記ステップはステップ(viii)と結合してもよく、ステップ(viii)は、本発明に係るCMP−Neu5Ac再生酵素群の存在下、Neu5AcからCMP−Neu5Acを生成することを含む。ステップ(vii)及び(viii)は、シアル酸−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、Neu5Ac、CTP、PEP、Gb4−OR1A、α−2,3−シアル酸転移酵素及びCMP−Neu5Ac再生酵素群を含む。特定の実例中において、シアル酸−Gb5−生成反応混合物は、Gb5−合成反応混合物を少なくともNeu5Ac、CTP、α−2,3−シアル酸転移酵素、シチジン一リン酸キナーゼ及びCMP−シアル酸シンターゼと混合して得られる。産物シアル酸−Gb5−OR1Aは反応混合物中から分離されてもよい。
本発明の他の実例によれば、ここで述べる方法は、Gb4(例えば、末端)を出発物として使用してオリゴ糖を合成することに関する。前記方法は、(i)本発明に述べるようなUDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを生成することと、(ii)UDP−Gal及びβ−1,3−ガラクトース転移酵素の存在下、Gb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換し、その中、R1Aは、水素、置換または未置換されたアルキル基、置換または未置換されたアルケニル基、置換または未置換されたアルキニル基、置換または未置換された炭素環基、置換または未置換された複素環基、置換または未置換されたアリール基、置換または未置換されたヘテロアリール基または酸素保護基団である。R1Aの実例は、水素、アリル基、ビオチン、セラミドまたは非水素基団(例えばアルキル基)を含むが、これらに限らず、それはさらに置換または未置換されたチオ、置換または未置換されたアミン基、カルボニル基(例えば、カルボン酸)、アジド、アルケニル基(例えば、アリル基)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基)、ビオチンまたはセラミド基団で置換される。幾らかの特定の実例中において、R1Aは、水素、アリル基、置換されたアルキル基、ビオチンまたはセラミド基団である。本発明の方法によれば、ステップ(i)及び(ii)は、Gb5−合成反応混合物中に実施され、前記反応混合物は、ガラクトース、PEP、ATP、UTP、Gb4−OR1A、β−1,3−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群を含む。他方としてまたは必要であれば、得られたGb5−OR1Aを分離することもできる。
上記方法は、さらに(iii)GDP−Fuc及びα−1,2−フコース基転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをフコース−Gb5−ORに転換することを含み、前記ステップはステップ(iv)と結合してもよく、ステップ(iv)は、本発明に述べるようなGDP−Fuc再生酵素群の存在下、フコースからGDP−Fucを生成することを含む。ステップ(iii)及び(iv)は、フコース−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、フコース、ATP、GTP、PEP、Gb5−OR1A、α−1,2−フコース転移酵素及びGDP−Fuc再生酵素群を含む。フコース−Gb5−合成反応混合物は、Gb5−合成反応混合物を少なくともフコース、GTP、α1,2−フコース転移酵素及びL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼと混合して得られる。産物フコース−Gb5−OR1Aは反応混合物中から分離されてもよい。
一方、上記方法は、さらに(v)CMP−Neu5Ac及びα−2,3−シアル酸転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをシアル酸−Gb5−OR1Aに転換することを含み、前記ステップはステップ(vi)と結合してもよく、ステップ(vi)は、本発明に述べるようなCMP−Neu5Ac再生酵素キットの存在下、Neu5AcからCMP−Neu5Acを生成することを含む。ステップ(v)及び(vi)は、シアル酸−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、Neu5Ac、CTP、PEP、Gb5−OR1A、α−2,3−シアル酸転移酵素及びCMP−Neu5Ac再生酵素群を含む。シアル酸−Gb5−合成反応混合物は、Gb5−合成応混合物を少なくともNeu5Ac、CTP、α−2,3−シアル酸転移酵素、シチジン一リン酸キナーゼ及びCMP−シアル酸シンターゼと混合して得られる。本発明の方法により得られるシアル酸−Gb5−OR1Aは反応混合物中から分離されてもよい。
本発明の他の実例によれば、ここで述べる方法は、Gb5からフコース−Gb5オリゴ糖(Globo H)を合成することに関する。前記方法は、(i)本発明に述べるようなGDP−Fuc再生酵素キットの存在下、フコースからGDP−Fucを生成することと、(ii)GDP−Fuc及びα−1,2−フコース転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをフコース−Gb5−OR1Aに転換することと、必要に応じて(iii)フコース−Gb5−OR1Aはを分離することとを含む。ステップ(i)及び(ii)は、フコース−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、フコース、ATP、GTP、PEP、Gb5−OR1A、α−1,2−フコース転移酵素及びGDP−Fuc再生酵素群を含む。
本発明の他の実例によれば、ここで述べる方法は、Gb5からシアル酸−Gb5オリゴ糖(Globo H)を合成することに関する。前記方法は、(i)本発明に述べるようなCMP−Neu5Ac再生酵素キットの存在下、Neu5AcからCMP−Neu5Acを生成することと、(ii)CMP−Neu5Ac及びα−2,3−シアル酸転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをシアル酸−Gb5−OR1Aに転換することと、必要に応じて(iii)シアル酸−Gb5−OR1Aを分離することとを含む。ステップ(i)及び(ii)は、シアル酸−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、Neu5Ac、CTP、PEP、Gb5−OR、α−2,3−シアル酸転移酵素及びCMP−Neu5Ac再生酵素群を含む。
前述いずれか1つの合成方法において、係る少なくとも1つの酵素、または反応中の少なくとも1つの基質(例えば、ラクトース、Gb3、Gb4またはGb5)のいずれかは、支持体(support member)上に固定することができる。
本発明の他方は、本発明のオリゴ糖合成方法に用いれる酵素反応器(emzymatic reactor)に関する。前記酵素反応器は、1つまたは多数個の下記の反応室(reaction chamber)を含む。
(a)α−1,4−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群を含み、それらはガラクトースキナーゼ、UDP−糖ピロホスホリラーゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含む、Gb3−OR1Aを合成する反応室。
(b)β−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素及びUDP−GalAc再生酵素群を含み、それらはN−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ、N−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含む、Gb4−OR1Aを合成する反応室。
(c)β−1,3−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群を含む、Gb5−OR1Aを合成する反応室。
(d)α−1,2−フコース転移酵素及びGDP−Fuc再生酵素群を含み、それらはL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含む、フコース−Gb5−OR1Aを合成する反応室。及び。
(e)α−2,3−シアル酸転移酵素及びCMP−Neu5Ac再生酵素群を含み、それらはシチジン一リン酸キナーゼ、CMP−シアル酸シンターゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含む、シアル酸−Gb5−OR1Aを合成する反応室。
本発明の幾つかの実例によれば、前記酵素反応器に備える反応室は以下のように:(a)及び(b)と、(a)、(b)及び(c)と、(a)、(b)、(c)及び(d)と、(a)、(b)、(c)及び(e)と、(b)及び(c)と、(b)、(c)及び(d)と、(b)、(c)及び(e)と、(c)及び(d)または(c)及び(e)がある。
本発明の他の実例によれば、ここで述べる酵素反応器は、反応室を備え、前記反応室は、ガラクトース転移酵素(例えば、α−1,4−ガラクトース転移酵素、β−1,4−ガラクトース転移酵素、α−1,3−ガラクトース転移酵素またはβ−1,3−ガラクトース転移酵素)及び本発明に係るUDP−Gal再生酵素群を含み、それらはガラクトースキナーゼ、UDPピロホスホリラーゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含む。
いずれか1つの反応室中において、1つまたは多種の酵素は、支持体上に固定される。本発明の特定の実例によれば、前記1つまたは多数個のUDP−Gal再生酵素群、UDP−GalNAc再生酵素群、GDP−Fuc再生酵素群及びCMP−Neu5Ac再生酵素群は、各自に支持体上に固定される。本発明の他の実例によれば、1つの反応室中の全ての酵素は、1つの支持体上に固定される。
本発明も、上記合成方法により作製されるオリゴ糖を包含する。
本願発明の1つまたは多種の実例は、以下の実施するための形態中に詳記する。本発明の他の特徴、目的及び優勢については、以下の定義、図面、実例及び特許請求の範囲中に明白に掲示される。
化学式の定義
本発明の関連する特定の官能基団及び化学用語の定義については以下に説明する。化学元素の鑑別は周期表(CAS version, Handbook of Chemistry and Physics, 75th Ed.)のカバーページの内部に基づいて、特定の官能基団もこれにより定義される。なお、有機化学の一般原則及び特殊官能基団及びその活性は、Organic Chemistry, Thomas Sorrell, University Science Books, Sausalito, 1999; Smith and March March’s Advanced
Organic Chemistry, 5th Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 2001; Larock, Comprehensive Organic Transformations,
VCH Publishers, Inc., New York, 1989; and Carruthers, Some Modern Methods of Organic Synthesis, 3rd Edition, Cambridge University Press, Cambridge, 1987に記述するものである。
本発明に係る化合物は、1つまたは多数個の非対称中心を含むので、多種の異性体形式が存在し、例えばエナンチオ体及び/または非エナンチオ異性体である。例えば、本発明に係る化合物は、個別エナンチオ体、非エナンチオ異性体または幾何異性体などの形式を呈してもよく、あるいは混合異性体形式を呈してもよく、ラセミ混合物及び1つまたは多種の異性体を富む混合物を含む。キラル高速液体クロマトグラフィー(HPLC)及びキラル塩類の形成と結晶など既知の技術を利用して混合物中から同分異性体を分離してもよく、または非対称合成法を利用して好適な異性体を準備してもよい。Jacques氏ら,Enantiomers, Racemates and Resolutions(Wiley Interscience, New York, 1981); Wilen氏ら, Tetrahedron 33:2725(1977); Eliel, E.L. Stereochemistry of Carbon Compounds(McGraw−Hill, NY, 1962); and Wilen, S.H.
Tables of Resolving Agents and Optical Resolutions p. 268(E.L. Eliel, Ed., Univ. of Notre Dame Press, Notre Dame, IN 1972)を参照する。本発明は、また実質上に他の異性体を含まない個別異性体を含み、一方、本発明は、多種の異性体の混合物を含む。
本願の明細書に記載の数値の範囲によれば、それは夫々各別の数値及び前記範囲内のサブ範囲を含むことを意味する。例えば、“C1−6アルキル基”は、C、C、C、C、C、C、C1−6、C1−5、C1−4、C1−3、C1−2、C2−6、C2−5、C2−4、C2−3、C3−6、C3−5、C3−4、C4−6、C4−5及びC5−6アルキル基を含むことを意味する。
本文に示す「アルキル基」は、1から30個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖の飽和ヒドロカルビル基団(“C1−30アルキル基”)である。幾らかの特定の実例に、前記アルキル基は、1から20個の炭素原子(“C1−20アルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキル基は、1から10個の炭素原子(“C1−10アルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキル基は、1から9個の炭素原子(“C1−9アルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキル基は、1から8個の炭素原子(“C1−8アルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキル基は、1から7個の炭素原子(“C1−7アルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキル基は、1から6個の炭素原子(“C1−6アルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキル基は、1から5個の炭素原子(“C1−5アルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキル基は、1から4個の炭素原子(“C1−4アルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキル基は、1から3個の炭素原子(“C1−3アルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキル基は、1から2個の炭素原子(“C1−2アルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキル基は、1個の炭素原子(“Cアルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキル基は、2から6個の炭素原子(“C2−6アルキル基”)を有する。C1−6アルキル基の実例は、メチル基(C)、エチル基(C)、ノルマルプロピル基(C)、イソプロピル基(C)、ノルマルブチル基(C)、第3級ブチル基(C)、第2級ブチル基(C)、イソブチル基(C)、ノルマルペンチル基(C)、3−ペンチル基(C)、ペンチル基(C)、ネオペンチル基(C)、3−メチル−2−ブチル基(C)、第3級ペンチル基(C)及びノルマルヘキシル基(C)を含む。アルキル基の他の実例は、ノルマルヘプチル基(C)、ノルマルオクチル基(C)及びその類似物を含む。別途定義されない限り、そうでなければ本文に示すアルキル基は、各自独立に未置換された(未置換されたアルキル基)か、または1つまたは多数個の置換基で置換された(置換されたアルキル基)ものであろう。幾らかの特定の実例に、アルキル基は、未置換されたC1−10アルキル基(例えば−CH)である。他の特定の実例に、アルキル基は、置換されたC1−10アルキル基である。
本文に示す「アルケニル基」または「アルケン類」は、2から30個の炭素原子及び1つまたは多数個の二重結合(例えば1、2、3または4個の二重結合)を有する直鎖または分岐鎖のヒドロカルビル基団である。幾らかの特定の実例に、前記アルケニル基は、2から20個の炭素原子(“C2−20アルケニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルケニル基は、2から10個の炭素原子(“C2−10アルケニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルケニル基は、2から9個の炭素原子(“C2−9アルケニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルケニル基は、2から8個の炭素原子(“C2−8アルケニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルケニル基は、2から7個の炭素原子(“C2−7アルケニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルケニル基は、2から6個の炭素原子(“C2−6アルケニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルケニル基は、2から5個の炭素原子(“C2−5アルケニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルケニル基は、2から4個の炭素原子(“C2−4アルケニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルケニル基は、2から3個の炭素原子(“C2−3アルケニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルケニル基は、2個の炭素原子(“Cアルケニル基”)を有する。その中、1つまたは多数個のC=C二重結合は、内部(例えば2−ブテニル基)または末端(例えば例えば1−ブテニル基)に存在してもよい。C2−4アルケニル基は、ビニル基(C)、1−アリル基(C)、2−アリル基(C)、1−ブテニル基(C)、2−ブテニル基(C)、ブタジエニル基(C)及びその類似物を含む。C2−6アルケニル基の実例は、前述のC2−4アルケニル基及びペンテン基(C)、ペンタジエン基(C)、ヘキセン基(C)及びその類似物を含む。アルケニル基の他の実例は、ヘプテン基(C)、オクテン基(C)、オクタトリエン基(C)及びその類似物を含む。別途定義されない限り、そうでなければ本文に示すアルケニル基は、各自独立に未置換された(未置換されたアルケニル基)か、または1つまたは多数個の置換基で置換された(置換されたアルケニル基)ものであろう。幾らかの特定の実例に、アルキル基は、未置換されたC2−10アルケニル基である。他の特定の実例に、アルケニル基は、置換されたC2−10アルケニル基である。
本文に示す「アルキニル基」または「アルキン類」は、2から30個の炭素原子及び1つまたは多数個の三重結合(例えば1、2、3または4個の二重結合)を有する直鎖または分岐鎖のヒドロカルビル基団(“C2−10アルキニル基”)である。幾らかの特定の実例に、前記アルキニル基は、2から20個の炭素原子(“C2−20アルキニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキニル基は、2から10個の炭素原子(“C2−10アルキニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキニル基は、2から9個の炭素原子(“C2−9アルキニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキニル基は、2から8個の炭素原子(“C2−8アルキニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキニル基は、2から7個の炭素原子(“C2−7アルキニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキニル基は、2から6個の炭素原子(“C2−6アルキニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキニル基は、2から5個の炭素原子(“C2−5アルキニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキニル基は、2から4個の炭素原子(“C2−4アルキニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキニル基は、2から3個の炭素原子(“C2−3アルキニル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記アルキニル基は、2個の炭素原子(“Cアルキニル基”)を有する。その中、1つまたは多数個のC≡C三重結合は、内部(例えば2−アルキニル基)または末端(例えば例えば1−アルキニル基)に存在してもよい。C2−4アルキニル基の実例は、アセチレン基(C2)、1−プロパルギル基(C3)、2−プロパルギル基(C3)、1−ブタジエン基(C4)、2−ブタジエン基(C4)及びその類似物を含むが、これらに限らない。C2−6アルキニル基の実例は、前述のC2−4アルキニル基及びペンチン基(C)、ヘキシン基(C)及びその類似物を含む。アルキニル基の他の実例は、ヘプチン基(C)、オクチン基(C)及びその類似物を含む。別途定義されない限り、そうでなければ本文に示すアルキニル基は、各自独立に未置換された(未置換されたアルキニル基)か、または1つまたは多数個の置換基で置換された(置換されたアルキニル基)ものであろう。幾らかの特定の実例に、アルキニル基は、未置換されたC2−10アルキニル基である。他の特定の実例に、アルキニル基は、置換されたC2−10アルキニル基である。
本文に示す「炭素環基」は、3から10個の環炭素原子を有する非芳香族環ヒドロカルビル基団(“C3−10炭素環基”)であり、かつ前記非芳香族環システム中にヘテロ原子を含まない。幾らかの特定の実例に、前記炭素環基は、3から8個の環炭素原子(“C2−8炭素環基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記炭素環基は、3から7個の環炭素原子(“C2−7炭素環基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記炭素環基は、3から6個の環炭素原子(“C2−6炭素環基”)を有する。幾らかの特定の実例に、前記炭素環基は、5から10個の環炭素原子(“C5−10炭素環基”)を有する。C3−6炭素環基の実例は、シクロプロピル基(C)、シクロアリル基(C)、シクロブチル基(C)、シクロブテニル基(C)、シクロペンチル基(C)、シクロペンテン基(C)、シクロヘキシル基(C)、シクロヘキセン基(C)、シクロヘキサジエン基(C)及びその類似物を含むが、これらに限らない。C3−8炭素環基の例は、前述のC3−6炭素環基及びシクロヘプチル基(C)、シクロヘプテン基(C)、シクロヘプタジエン基(C)、シクロヘプタレン基(C)、シクロオクチル基(C)、シクロオクテン基(C)、ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基(C)、ビシクロ[2.2.2]オクチル基(C)及びその類似物を含むが、これらに限らない。C3−10炭素環基の実例は、前述のC3−8炭素環基及びシクロノニル基(C)、シクロノネニル基(C)、シクロデシル基(C10)、シクロデセン基(C10)、オクタヒドロ−1H−インデニル基(C)、デカヒドロナフチル基(C10)、スピロ[4.5]デシル基(C10)及びその類似物を含むが、これらに限らない。前述の実例に例示するもののように、幾らかの特定の実例に、炭素環基は、単環(“単環炭素環基”)または多環(例えば縮合環、スピロ環または架橋環システムを含み、例えば双環システム(“双環炭素環基”)または三環システム(“三環炭素環基”))であり、かつそれは飽和を呈するか、または1つまたは多数個の炭素−炭素二重結合または三重結合を含んでもよい。「炭素環基」は環システムも含み、その中、前述のような環炭素を1つまたは多数個のアリール基またはヘテロアリール基と縮合し、かつその中、接合点は前記環炭素上に位置し、このような場合、前記環炭素システム下にその炭素数を継続的に表記する。別途定義されない限り、そうでなければ本文に示す炭素環基は、各自独立に未置換された(未置換された炭素環基)か、または1つまたは多数個の置換基で置換された(置換された炭素環基)ものであろう。幾らかの特定の実例に、炭素環基は、未置換されたC3−10炭素環基である。他の特定の実例に、炭素環基は、置換されたC3−10炭素環基である。
幾らかの特定の実例に、「炭素環基」は、3〜10個の環炭素原子(“C3−10シクロアルキル基”)を有する飽和単環である。幾らかの特定の実例に、シクロアルキル基は、3から8個の環炭素原子(“C3−8シクロアルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、シクロアルキル基は、3から6個の環炭素原子(“C3−6シクロアルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、シクロアルキル基は、5から6個の環炭素原子(“C5−6シクロアルキル基”)を有する。幾らかの特定の実例に、シクロアルキル基は、5から10個の環炭素原子(“C5−10シクロアルキル基”)を有する。C5−6シクロアルキル基の実例は、シクロペンチル基(C)及びシクロヘキシル基(C)を含む。C3−6シクロアルキル基の実例は、前述のC5−6シクロアルキル基及びシクロプロピル基(C)及びシクロブチル基(C)を含む。C3−8シクロアルキル基の実例は、前述のC3−6シクロアルキル基及びシクロヘプチル基(C)及びシクロオクチル基(C)を含む。別途定義されない限り、そうでなければ本文に示すシクロアルキル基は、各自独立に未置換された(未置換されたシクロアルキル基)か、または1つまたは多数個の置換基で置換された(置換されたシクロアルキル基)ものであろう。幾らかの特定の実例に、シクロアルキル基は、未置換されたC3−10シクロアルキル基である。他の特定の実例に、シクロアルキル基は、置換されたC3−10シクロアルキル基である。
本文に示す「複素環基」は、1から4個のヘテロ原子を有する3−から14−員非芳香族環システムであり、その中、夫々のヘテロ原子は、各自独立に窒素、酸素及びチオから選ばれる(“3〜14員複素環基”)。1つまたは多数個の窒素原子を含む複素環基において、その接合点は炭素原子または窒素原子であってもよく、価数を許容するものであればよい。複素環基は、単環または多環(例えば縮合環、架橋環またはスピロ環で形成される双環システムまたは三環システム)であってもよく、かつ前記複素環基は、飽和するか、または1つまたは多数個のC=C二重結合またはC≡C三重結合を含んでもよい。多環複素環システムは、その中の1つまたは2個の環中に、1つまたは多数個のヘテロ原子を含む。複素環基も、以上に定義されるような環システムを含み、それを1つまたは多数個の炭素環基と縮合し、その中、接合点は炭素環基または複素環上に位置してもよい。
多環の複素環基システムは、その1つまたは2個の環システム上に、1つまたは多数個のヘテロ原子を含む。「複素環基」も、環システムを含み、その中、前述のような複素環を1つまたは多数個の炭素環基と縮合し、かつその中、接合点は環炭素上または複素環基環上に位置するか、または前に定義されるような環システムは、その中の前記複素環を1つまたは多数個のアリール基またはヘテロアリール基と縮合し、かつその中、接合点は複素環上に位置し、このような場合、前記複素環システム下にその炭素数を継続的に表記する。別途定義されない限り、そうでなければ本文に示す複素環基は、各自独立に未置換された(未置換された複素環基)か、または1つまたは多数個の置換基で置換された(置換された複素環基)ものであろう。幾らかの特定の実例に、複素環基は、未置換された3〜14員複素環基である。他の特定の実例に、複素環基は、置換された3〜14員複素環基である。
幾らかの特定の実例中に、前記複素環基は、環炭素原子及び1〜4個の複素環原子を有する5〜10員非芳香族環システムであり、その中、前記複素環原子は、独立に窒素、酸素及びチオから選ばれる。幾らかの特定の実例中に、前記複素環基は、環炭素原子及び1〜4個の複素環原子を有する5〜8員非芳香族環システムであり、その中、前記複素環原子は、独立に窒素、酸素及びチオから選ばれる。幾らかの特定の実例中に、前記複素環基は、環炭素原子及び1〜4個の複素環原子を有する5〜6員非芳香族環システムであり、その中、前記複素環原子は、独立に窒素、酸素及びチオから選ばれる。幾らかの特定の実例中に、前記5〜6原複素環基は、1〜3個の窒素、酸素及びチオから選ばれる複素環原子を有する。幾らかの特定の実例中に、前記5〜6原複素環基は、1〜2個の窒素、酸素及びチオから選ばれる複素環原子を有する。幾らかの特定の実例中に、前記5〜6原複素環基は、1個の窒素、酸素及びチオから選ばれる複素環原子を有する。
1個のヘテロ原子を含む3員複素環基の実例は、アジリジニル基(azirdinyl)、オキシラニル基(oxiranyl)、チオレニル基(thiorenyl)を含むが、これらに限らない。4員複素環基(1つのヘテロ原子を含む)の実例は、アゼチジニル基(azetidinyl)、オキセタニル基(oxetanyl)及びチエタニル基(thietanyl)を含むが、これらに限らない。5員複素環基(1つのヘテロ原子を含む)の実例は、テトラヒドロフラニル基、ジヒドロフラニル基、テトラヒドロチオフェニル基、ジヒドロチオフェニル基、ピロリジニル基、ジヒドロピロリル基及びピロリル基−2,5−ジケトンを含むが、これらに限らない。5員複素環基(2個のヘテロ原子を含む)の実例は、ジオキソラニル基(dioxolanyl)、オキサチオラニル基(oxathiolanyl)及びジチオラニル(dithiolanyl)を含むが、これらに限らない。5員複素環基(2個のヘテロ原子を含む)の実例は、トリアゾリニル基(triazolinyl)、 オキサジアゾリニル基(oxadiazolinyl)、チアジアゾリニル基(thiadiazolinyl)を含むが、これらに限らない。6員複素環基(1個のヘテロ原子を含む)の実例は、ピペリジニル基、テトラヒドロピラニル基、ジヒドロピラニル基及びチエニル基(thianyl)を含むが、これらに限らない。6員複素環基(2個のヘテロ原子を含む)の実例は、ピペラジニル基、モルフォリニル基、ジチアニル基(dithianyl)及びジオキサニル基(dioxanyl)を含むが、これらに限らない。6員複素環基(2個のヘテロ原子を含む)の実例は、チアジナニル基を含むが、これらに限らない。7員複素環基(1個のヘテロ原子を含む)の実例は、アゼバニル基(azepanyl)、オキセタニル基(oxepanyl)及びチエパニル基(thiepanyl)を含むが、これらに限らない。8員複素環基(1個のヘテロ原子を含む)の実例は、アゾカニル基(azocanyl)、オキセカニル基(oxecanyl)及びチオカニル基(thiocanyl)を含むが、これらに限らない。双環複素環基の実例は、インドリニル基(indolinyl)、イソインドリニル基、ジヒドロベンゾフラニル基、ジヒドロベンゾチオフェネイル基、テトラヒドロベンゾチオフェネイル基、テトラヒドロベンゾフラニル基、テトラヒドロインドリル基、テトラヒドロキノリニル基、テトラヒドロイソキノリニル基、デカヒドロキノリニル基、デカヒドロイソキノリニル基、オクタヒドロベンゾピラニル基、オクタヒドロイソベンゾピラニル基、デカヒドロナフチリジニル基、デカヒドロ−1,8−ナフチリジニル基、オクタヒドロピロロ[3,2−b]ピロール、インドリル基、フタルイミドイル基、ナフタルイミジル基、クロマニル基(chromanyl)、クロメニル基(chromenyl)、1H−ベンゾ[e][1,4]ジアゼニル(1H−benzo[e][1,4]diazepinyl)、1,4,5,7−テトラヒドロ−ピラノ[3,4−b]ピロリル基、5,6−ジヒドロ−4H−フロ[3,2−b]ピロリル基、6,7−ジヒドロ−5H−フロ[3,2−b]ピラニル基、5,7−ジヒドロ−4H−チエノ[2,3−c]ピラニル基、2,3−ジヒドロ−1H−ピロロ[2,3−b]ピリジニル基、2,3−ジヒドロフロ[2,3−b]ピリジニル基、4,5,6,7−テトラヒドロ−1H−ピロロ[2,3−b]ピリジニル基、4,5,6,7−テトラヒドロフロ[3,2−c]ピリジニル基、4,5,6,7−テトラヒドロチエノ[3,2−b]ピリジニル基、1,2,3,4−テトラヒドロ−1,6−ナフチリジニル基及びその類似物を含むが、これらに限らない。
本文に示す「アリール基」は、6〜14個の環炭素原子を有し、かつヘテロ原子を含まない単または多(例えば双環または三環)の4n+2芳香環システム(例えば6、10または14個の電子を1個の環状アレー中に共有する)の“C6−14アリール基”を指す。幾らかの特定の実例中に、前記アリール基は、6個の環炭素原子(“Cアリール基”、例えばフェニル基)を有する。幾らかの特定の実例中に、前記アリール基は、10個の環炭素原子(“C10アリール基”、例えばナフチル基、特定に例えば1−ナフチル基またはに2−ナフチル基)を有する。幾らかの特定の実例中に、前記アリール基は、14個の環炭素原子(“C14アリール基”、例えばアントラシル基(anthracyl))を有する。「アリール基」は環システムも含み、前に定義されるもののように、前記アリール基環を1つまたは多数個の炭素環基または複素環基と縮合し、その中、前記接合点はアリール基環上に位置し、このような場合、前記芳香環システム下にその炭素数を継続的に表記する。別途定義されない限り、そうでなければ本文に示すアリール基は、各自独立に未置換された(未置換されたアリール基)か、または1つまたは多数個の置換基で置換された(置換されたアリール基)ものであろう。幾らかの特定の実例中に、アリール基は、未置換されたC6−14アリール基である。他の特定の実例中に、アリール基は、置換されたC6−14アリール基である。
本文に示す「ヘテロアリール基」は、5〜14員単または多環(例えば双環)の4n+2芳香族環システム(例えば6、10または14個の電子を1個の環状アレー中に共有する)を指す。前記芳香族環システムは、炭素原子及び1〜4個のヘテロ原子を有し、その中、前記ヘテロ原子は、各自独立に窒素、酸素及びチオから選ばれる。(“5〜14員ヘテロアリール基”)。1つまたは多数個の窒素原子を含むヘテロアリール基中に、価数を許容するものであれば、その接合点は炭素原子または窒素原子であってもよい。多環ヘテロアリール基環システムは、その中の1つまたは2個の環中に1つまたは多数個のヘテロ原子を含む。「ヘテロアリール基」は環システムも含み、その中、以上に述べるようなヘテロ芳香環を1つまたは多数個の炭素環または複素環基と縮合し、その中、接合点はヘテロアリール基環上に位置し、かつこのような場合、前記ヘテロ芳香環システム下にその炭素数を継続的に表記する。「ヘテロアリール基」は環システムも含み、その中、以上に述べるようなヘテロ芳香環を1つまたは多数個のアリール基と縮合し、その中、接合点はアリール基またはヘテロアリール基環上に位置し、かつこのような場合、前記縮合した多環(アリール基/ヘテロアリール基)システム下にその炭素数を継続的に表記する。その中、一環はヘテロ原子を含まない多環ヘテロアリール基団(例えばインドリル基、キノリニル基、カルバゾリル基(carbazolyl)及びその類似物)であり、その接合点は環上に位置してもよく、即ち、前記環はヘテロ原子を含む(例えば2−インドリル基)か、または前記環はヘテロ原子を含まない(例えば5−インドリル基)。
幾らかの特定の実例中に、前記ヘテロアリール基は5〜10員芳香族環システムであり、環炭素原子及び1〜4個の複素環原子を有し、その中、前記複素環原子は、各自独立に窒素、酸素及びチオから選ばれる(“5〜10員ヘテロアリール基”)。幾らかの特定の実例中に、前記ヘテロアリール基は5〜8員芳香族環システムであり、環炭素原子及び1〜4個の複素環原子を有し、その中、前記複素環原子は、各自独立に窒素、酸素及びチオから選ばれる(“5〜8員ヘテロアリール基”)。 幾らかの特定の実例中に、前記ヘテロアリール基は5〜6員芳香族環システムであり、環炭素原子及び1〜4個の複素環原子を有し、その中、前記複素環原子は、各自独立に窒素、酸素及びチオから選ばれる(“5〜6員ヘテロアリール基”)。幾らかの特定の実例中に、5〜6員ヘテロアリール基は、1〜3個の各自独立に窒素、酸素及びチオから選ばれる複素環原子を有する。幾らかの特定の実例に、5〜6員ヘテロアリール基は、1〜2個の各自独立に窒素、酸素及びチオから選ばれる複素環原子を有する。幾らかの特定の実例に、5〜6員ヘテロアリール基は、1個の窒素、酸素及びチオから選ばれる複素環原子を有する。別途定義されない限り、そうでなければ本文に示すヘテロアリール基は、各自独立に未置換された(未置換されたヘテロアリール基)か、または1つまたは多数個の置換基で置換された(置換されたヘテロアリール基)ものであろう。幾らかの特定の実例に、ヘテロアリール基は、未置換された5〜14員ヘテロアリール基である。他の特定の実例に、ヘテロアリール基は、置換された5〜14員ヘテロアリール基でである。
5員ヘテロアリール基(1つのヘテロ原子を含む)の実例は、ピロリル基、フラニル基及びチオフェネイル基を含むが、これらに限らない。2個のヘテロ子を含有する5員ヘテロアリール基の実例は、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、チアゾリル基及びイソチアゾリル基を含むが、これらに限らない。3個のヘテロ子を含有する5員ヘテロアリール基の実例は、トリアゾール、オキサジアゾール及びチアジアゾリル基を含むが、これらに限らない。4個のヘテロ子を含有する5員ヘテロアリール基の実例は、テトラゾリル基を含むが、これらに限らない。1個のヘテロ子を含有する6員ヘテロアリール基の実例は、ピリジニル基を含むが、これらに限らない。2個のヘテロ子を含有する6員ヘテロアリール基の実例は、ピリダジニル基、ピリミジニル基及びピラジニル基を含むが、これらに限らない。3または4個のヘテロ子を含有する6員ヘテロアリール基の実例は、トリアジニル基及びテトラジニル基をそれぞれ含むが、これらに限らない。1個のヘテロ子を含有する7員ヘテロアリール基の実例は、アゼピニル基、オキセピニル基及びチエピニル基を含むが、これらに限らない。5,6−双環ヘテロアリール基の実例は、インドリル基、イソインドリル基、インダゾリル基、ベンゾトリゾリル基、ベンゾチオフェネイル基、イソベンゾチオフェネイル基、ベンゾフラニル基、ベンゾイソフラニル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾイソキサゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、インドリジニル基(indolizinyl)及びプリニル基を含むが、これらに限らない。6,6−双環ヘテロアリール基の実例は、ナフチリジニル基、プテリジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、シンノニル基、キノキサリニル基、フタラジニル基及びキナゾリニル基を含むが、これらに限らない。三環ヘテロアリール基の実例は、フェナントリジニル基、ジベンゾフラニル基、カルバゾリル基、アクリジニル基、フェノチアジニル基、フェノキサジニル基及びフェナジニル基を含むが、これらに限らない。
本文に用いられる技術用語の「一部不飽和」は、一環部分は、少なくとも1個の二重結合または1個の三重結合を含むことを意味し、前記技術用語の「一部不飽和」は、多箇所の不飽和位置を有する環を含意するように意図されるが、本文に定義されるようなアリール基(例えばフェニル基またはヘテロアリール基部分)を含まない。
本文に用いられる技術用語の「飽和」は、一環部分は、いずれか1つの二重結合または三重結合を有さず、即ち、前記環構造は全て単結合である。
本文に示すアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、ヘテロアルケニル基、ヘテロアルキニル基、炭素環基、複素環基、アリール基及びヘテロアリール基は、必要に応じて置換された(例えば、置換または未置換されたアルキル基、置換または未置換されたアルケニル基、置換または未置換されたアルキニル基、置換または未置換されたヘテロアルキル基、置換または未置換されたヘテロアルケニル基、置換または未置換されたヘテロアルキニル基、置換または未置換された炭素環基、置換または未置換された複素環基、置換または未置換されたアリール基または置換または未置換されたヘテロアリール基)。一般に言えば、本文に用いられる「置換」の技術用語(文前に「必要に応じる」という技術用語が付されるかどうかに拘らない)は、基団中に少なくとも1個の水素原子は許容の置換基で置換されたことを意味し、例えば置換の過程中に、置換基から安定化合物を引き出すことができ、前記安定化合物は、例えば再配列、環化、脱離または他の転化反応を自動的に行うことになくなる。別途定義されない限り、そうでなければ1つの置換された基団は1つまたは多数個の好適な位置に置換基を有し、かつ1個の位置を超えて置換された時に、各置換位置の置換基は同一または不同である。本文に用いられる「置換」の技術用語は、全ての許容可能な有機化合物、いかなる本文に示す安定化合物を形成するように引き出すことができるいかなる置換基を含む。本発明は、いかなる及び全ての組合せで安定化合物を獲得することを含む。本発明の目的に基づいて、例えば窒素のヘテロ原子は、水素及び/またはいかなる本文に述べるような好適な置換基で置換され、それは前記ヘテロ原子の価数を満足することで、安定基団が形成される。
炭素原子の置換基の実例は、ハロゲン、−CN、−NO、−N、−SOH、−SOH、−OH、−ORaa、−ON(Rbb、−N(Rbb、−N(Rbb 、−N(ORcc)Rbb、−SH、−SRaa、−SSRcc、−C(=O)Raa、−COH、−CHO、−C(ORcc、−COaa、−OC(=O)Raa、−OCOaa、−C(=O)N(Rbb、−OC(=O)N(Rbb、−NRbbC(=O)Raa、−NRbbCOaa、−NRbbC(=O)N(Rbb、−C(=NRbb)Raa、−C(=NRbb)ORaa、−OC(=NRbb)Raa、−OC(=NRbb)ORaa、−C(=NRbb)N(Rbb、−OC(=NRbb)N(Rbb、−NRbbC(=NRbb)N(Rbb、−C(=O)NRbbSOaa、−NRbbSOaa、−SON(Rbb、−SOaa、−SOORaa、−OSOaa、−S(=O)Raa、−OS(=O)Raa、−Si(Raa、−OSi(Raa −C(=S)N(Rbb、−C(=O)SRaa、−C(=S)SRaa、−SC(=S)SRaa、−SC(=O)SRaa、−OC(=O)SRaa、−SC(=O)ORaa、−SC(=O)Raa、−P(=O)aa、−OP(=O)aa、−P(=O)(Raa、−OP(=O)(Raa、−OP(=O)(ORcc、−P(=O)N(Rbb、−OP(=O)N(Rbb、−P(=O)(NRbb、−OP(=O)(NRbb、−NRbbP(=O)(ORcc、−NRbbP(=O)(NRbb、−P(Rcc、−P(Rcc、−OP(Rcc、−OP(Rcc、−B(Raa、−B(ORcc、−BRaa(ORcc)、C1−10アルキル基、C1−10ペルハロアルキル基、C2−10アルケニル基、C2−10アルキニル基、C1−10ヘテロアルキル基、C2−10ヘテロアルケニル基、C2−10ヘテロアルキニル基、C3−14炭素環基、3〜14員複素環基、C6−14アリール基及び5〜14員ヘテロアリール基を含むが、これらに限らず、その中、各アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、ヘテロアルケニル基、ヘテロアルキニル基、炭素環基、複素環基、アリール基及びヘテロアリール基は、各自独立に0、1、2、3、4または5個のRdd基団で置換された。
または炭素原子上の2個の相接する水素原子は、以下の基団で置換される。=O、=S、=NN(Rbb、=NNRbbC(=O)Raa、=NNRbbC(=O)ORaa、=NNRbbS(=O)aa、=NRbbまたは=NORccである。
各Raaは、独立にC1−10アルキル基、C1−10ペルハロアルキル基、C2−10アルケニル基、C2−10アルキニル基、C1−10ヘテロアルキル基、C2−10ヘテロアルケニル基、C2−10ヘテロアルキニル基、C3−10炭素環基、3〜14員複素環基、C6−14アリール基及び5〜14員ヘテロアリール基から選ばれ、または2個のRaa基団を結合して1個の3〜14員複素環基または5〜14員ヘテロアリール基環に形成し、その中、各アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、ヘテロアルケニル基、ヘテロアルキニル基、炭素環基、複素環基、アリール基及びヘテロアリール基は、各自独立に0、1、2、3、4または5個のRdd基団で置換された。
各Rbbは、独立に水素、−OH、−ORaa、−N(Rcc、−CN、−C(=O)Raa、−C(=O)N(Rcc、−COaa、−SOaa、−C(=NRcc)ORaa、−C(=NRcc)N(Rcc、−SON(Rcc、−SOcc、−SOORcc、−SORaa、−C(=S)N(Rcc、−C(=O)SRcc、−C(=S)SRcc、−P(=O)aa、−P(=O)(Raa、−P(=O)N(Rcc、−P(=O)(NRcc、C1−10アルキル基、C1−10ペルハロアルキル基、C2−10アルケニル基、C2−10アルキニル基、C1−10ヘテロアルキル基、C2−10ヘテロアルケニル基、C2−10ヘテロアルキニル基、C3−10炭素環基、3〜14員複素環基、C6−14アリール基及び5〜14員ヘテロアリール基から選ばれ、または2個のRbb基団を結合して1個の3〜14員複素環基または5〜14員ヘテロアリール基環に形成し、その中、各アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、ヘテロアルケニル基、ヘテロアルキニル基、炭素環基、複素環基、アリール基及びヘテロアリール基は、各自独立に0、1、2、3、4または5個のRdd基団で置換された。
各Rccは、独立に水素、C1−10アルキル基、C1−10ペルハロアルキル基、C2−10アルケニル基、C2−10アルキニル基、C1−10ヘテロアルキル基、C2−10ヘテロアルケニル基、C2−10ヘテロアルキニル基、C3−10炭素環基、3〜14員複素環基、C6−14アリール基及び5〜14員ヘテロアリール基から選ばれ、または2個のRcc基団を結合して1個の3〜14員複素環基または5〜14員ヘテロアリール基環に形成し、その中、各アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、ヘテロアルケニル基、ヘテロアルキニル基、炭素環基、複素環基、アリール基及びヘテロアリール基は、各自独立に0、1、2、3、4または5個のRdd基団で置換された。
各Rddは、独立にハロゲン、−CN、−NO、−N、−SOH、−SOH、−OH、−ORee、−ON(Rff、 −N(Rff、−N(Rff 、−N(ORee)Rff、−SH、−SRee、−SSRee、−C(=O)Ree、−COH、−COee、−OC(=O)Ree、−OCOee、−C(=O)N(Rff、−OC(=O)N(Rff、−NRffC(=O)Ree、−NRffCOee、−NRffC(=O)N(Rff、−C(=NRff)ORee、−OC(=NRff)Ree、−OC(=NRff)ORee、−C(=NRff)N(Rff、−OC(=NRff)N(Rff、−NRffC(=NRff)N(Rff,−NRffSOee、−SON(Rff、−SOee、−SOORee、−OSOee、−S(=O)Ree、−Si(Ree、−OSi(Ree、−C(=S)N(Rff、−C(=O)SRee、−C(=S)SRee、−SC(=S)SRee、−P(=O)ee、−P(=O)(Ree、−OP(=O)(Ree、−OP(=O)(ORee、C1−6アルキル基、C1−6ペルハロアルキル基、C2−6アルケニル基、C2−6アルキニル基、C1−6ヘテロアルキル基、C2−6ヘテロアルケニル基、C2−6ヘテロアルキニル基、C3−10炭素環基、3〜10員複素環基、C6−10アリール基及び5〜10員ヘテロアリール基から選べれ、その中、各アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、ヘテロアルケニル基、ヘテロアルキニル基、炭素環基、複素環基、アリール基及びヘテロアリール基は、各自独立に0、1、2、3、4または5個のRgg基団で置換されたか、または2個の相接するRdd基団を結合して=Oまたは=Sに形成することができる。
各Reeは、独立にC1−6アルキル基、C1−6ペルハロアルキル基、C2−6アルケニル基、C2−6アルキニル基、C1−6ヘテロアルキル基、C2−6ヘテロアルケニル基、C2−6ヘテロアルキニル基、C3−10炭素環基、3〜10員複素環基、C6−10アリール基及び3〜10員ヘテロアリール基から選ばれ、その中、各アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、ヘテロアルケニル基、ヘテロアルキニル基、炭素環基、複素環基、アリール基及びヘテロアリール基は、各自独立に0、1、2、3、4または5個のRgg基団で置換された。
各Rffは、独立に水素、C1−6アルキル基、C1−6ペルハロアルキル基、C2−6アルケニル基、C2−6アルキニル基、C1−6ヘテロアルキル基、C2−6ヘテロアルケニル基、C2−6ヘテロアルキニル基、C3−10炭素環基、3〜10員複素環基、C6−10アリール基及び5〜10員ヘテロアリール基から選ばれ、または2個のRff基団を結合して1個の3〜14員複素環基または5〜14員ヘテロアリール基環に形成し、その中、各アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、ヘテロアルケニル基、ヘテロアルキニル基、炭素環基、複素環基、アリール基及びヘテロアリール基は、各自独立に0、1、2、3、4または5個のRgg基団で置換された。及び。
各Rggは、独立にハロゲン、−CN、−NO、−N、−SOH、−SOH、−OH、−OC1−6アルキル基、−ON(C1−6アルキル基)、−N(C1−6アルキル基)、−N(C1−6アルキル基) 、−NH(C1−6アルキル基) 、−NH(C1−6アルキル基)、−NH 、−N(OC1−6アルキル基)(C1−6アルキル基)、−N(OH)(C1−6アルキル基)、−NH(OH)、−SH、−SC1−6アルキル基、−SS(C1−6アルキル基)、−C(=O)(C1−6アルキル基)、−COH、−CO(C1−6アルキル基)、−OC(=O)(C1−6アルキル基)、−OCO(C1−6アルキル基)、−C(=O)NH、−C(=O)N(C1−6アルキル基)、−OC(=O)NH(C1−6アルキル基)、−NHC(=O)(C1−6アルキル基)、−N(C1−6アルキル基)C(=O)(C1−6アルキル基)、−NHCO(C1−6アルキル基)、−NHC(=O)N(C1−6アルキル基)、−NHC(=O)NH(C1−6アルキル基)、−NHC(=O)NH、−C(=NH)O(C1−6アルキル基)、−OC(=NH)(C1−6アルキル基)、−OC(=NH)OC1−6アルキル基、−C(=NH)N(C1−6アルキル基)、−C(=NH)NH(C1−6アルキル基)、−C(=NH)NH、−OC(=NH)N(C1−6アルキル基)、−OC(NH)NH(C1−6アルキル基)、−OC(NH)NH、−NHC(NH)N(C1−6アルキル基)、−NHC(=NH)NH、−NHSO(C1−6アルキル基)、−SON(C1−6アルキル基)、−SONH(C1−6アルキル基)、−SONH,−SO1−6アルキル基、−SOOC1−6アルキル基、−OSO1−6アルキル基、−SOC1−6アルキル基、−Si(C1−6アルキル基)、−OSi(C1−6アルキル基) −C(=S)N(C1−6アルキル基)、C(=S)NH(C1−6アルキル基)、C(=S)NH、−C(=O)S(C1−6アルキル基)、−C(=S)SC1−6アルキル基、−SC(=S)SC1−6アルキル基、−P(=O)(C1−6アルキル基)、−P(=O)(C1−6アルキル基)、−OP(=O)(C1−6アルキル基)、−OP(=O)(OC1−6アルキル基)、C1−6アルキル基、C1−6ペルハロアルキル基、C2−6アルケニル基、C2−6アルキニル基、C1−6ヘテロアルキル基、C2−6ヘテロアルケニル基、C2−6ヘテロアルキニル基、C3−10炭素環基、3〜10員複素環基、C6−10アリール基及び5〜10員ヘテロアリール基から選ばれ、または2個の相接するRgg置換基を結合して=Oまたは=Sに形成することができ、その中、X−は対イオンである。
本文に示す「ハロゲノ基」または「ハロゲン」は、フルオロ基(−F)、クロロ基(−Cl)、ブロモ基(−Br)またはヨード基(−I)を指す。
本文に示す「対イオン」は負電荷基団を指し、それを正電荷の第4級アミンと連結することでその電気的中性を維持する。対イオンの実例は、ハライド梨(例えば、F、Cl、Br、I)、NO 、ClO 、OH、HPO 、HSO 、スルホン酸イオン(例えば、メタンスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、p−トシレート、ベンゼンスルホネート、10−カンファースルホネート、ナフタレン−2−スルホネート、ナフタレン−1−スルホン酸−5−スルホネート、エタン−1−スルホン酸−2−スルホネート及びその類似物)及びカルボン酸イオン(例えば、エタン酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、安息香酸塩、グリセリン酸塩、酒石酸塩、グリコール酸塩及びその類似物)を含む。
本文に示す「カルボニル基」は一基団を指し、その中、親分子に直接に連結する炭素はsp2ハイブリダイズド(hybridized)であり、かつ酸素、窒素またはチオ原子で置換され、例えばケトン類(−C(=O)Raa)、カルボン酸類(−COH)、アルデヒド類(−CHO)、エステル類(−COaa、−C(=O)SRaa、−C(=S)SRaa)、アミド類(−C(=O)N(Rbb、−C(=O)NRbbSOaa、−C(=S)N(Rbb)2)及びイミン類(−C(=NRbb)Raa、−C(=NRbb)ORaa)、−C(=NRbb)N(Rbb)から選ばれる基団であり、その中、Raa及びRbbは本文に定義されるものである。
本文に示す「アジド」又は「アジド基」は−N基団を指す。
本文に示す「チオール」または「チオ」は−SH基団を指す。「置換されたチオール」または「置換されたチオ」をチオ基団として意味拡張し、その中、親分子上に直接に付着するチオ原子は置換され(但し置換基は水素ではない)、かつ−SRaa、−S=SRcc、−SC(=S)SRaa、−SC(=O)SRaa、−SC(=O)ORaa及び−SC(=O)Raaから選ばれる基団を含み、その中、Raa及びRccは本文に定義されるものである。
本文に示す「アミノ」または「アミン」は−NH基団を指す。「置換された」アミノまたはアミンを単一置換のアミン基、双置換のアミン基または三置換のアミン基として意味拡張する。幾らかの特定の実例中に、「置換されたアミン基」は、単一置換のアミン基または双置換のアミン基基団である。
本文に示す「単一置換されたアミン基」または「単一置換されたアミノ基」はアミン基基団を指し、その中、親分子上に直接に付着する窒素原子は1個の水素原子及び1個の非水素の基団で置換され、それは−NH(Rbb)、−NHC(=O)Raa、−NHCOaa、−NHC(=O)N(Rbb、−NHC(=NRbb)N(Rbb、−NHSOaa、−NHP(=O)(ORcc及び−NHP(=O)(NRbbから選ばれる基団を含み、その中、Raa、Rbb及びRccは本文に定義されるものであり、かつその中、−NH(Rbb)基団のRbb部分は水素ではない。
本文に示す「双置換されたアミン基」はアミン基基団を指し、その中、親分子上に直接に付着する窒素原子は2個の非水素の基団で置換され、それは−N(Rbb、−NRbb C(=O)Raa、−NRbbCOaa、−NRbbC(=O)N(Rbb、−NRbbC(=NRbb)N(Rbb、−NRbbSOaa、−NRbbP(=O)(ORcc及び−NRbbP(=O)(NRbbから選ばれる基団を含み、その中、Raa、Rbb及びRccは本文に定義されるものであり、その制限条件は、親分子上に直接に付着する前記窒素原子は、水素で置換されないことである。
本文に示す「三置換されたアミン基」はアミン基基団を指し、その中、親分子上に直接に付着する窒素原子は3個の基団で置換され、それは−N(Rbb及び−N(Rbb から選ばれる基団を含み、その中、Rbb及びXは本文に定義されるものである。
本文に示す「ビオチン」は、例えばR1A基団であり、それは以下の構造を含み:
Figure 2021168693
本文に示す「セラミド」は、例えばR1A基団であり、それは以下の構造を含み:
Figure 2021168693
その中、R’は、必要に応じて置換されたC−C30アルキル基(例えばC、C、C、C、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29またはC30アルキル基)、必要に応じて置換されたC−C30アルケニル基(例えばC、C、C、C、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29またはC30アルケニル基)または必要に応じて置換されたC−C30アルキニル基(例えばC、C、C、C、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29またはC30アルキニル基)基団である。
価数を許容する下、窒素原子は置換または未置換されてもよく、かつそれは第1級、第2級、第3級及び第4級の窒素原子を含む。窒素原子置換基の実例は、水素、−OH、−ORaa、 −N(Rcc、−CN、−C(=O)Raa、−C(=O)N(Rcc、−COaa、−SOaa、−C(=NRbb)Raa、−C(=NRcc)ORaa、−C(=NRcc)N(Rcc、−SON(Rcc、−SOcc、−SOORcc、−SORaa、−C(=S)N(Rcc、−C(=O)SRcc、−C(=S)SRcc、−P(=O)aa、−P(=O)(Raa、−P(=O)N(Rcc、−P(=O)(NRcc、C1−10アルキル基、C1−10ペルハロアルキル基、C2−10アルケニル基、C2−10アルキニル基、C1−10ヘテロアルキル基、C2−10ヘテロアルケニル基、C2−10ヘテロアルキニル基、C3−10炭素環基、3〜14員複素環基、C6−14アリール基及び5〜14員ヘテロアリール基を含むが、これらに限らず、または2個のRcc基団を結合して1個の3〜14員複素環基または5〜14員ヘテロアリール基環に形成し、その中、各アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、ヘテロアルケニル基、ヘテロアルキニル基、炭素環基、複素環基、アリール基及びヘテロアリール基は、各自独立に0、1、2、3、4または5個のRdd基団で置換され、かつその中、Raa、Rbb、Rcc及びRddは本文に定義されるものである。
幾らかの特定の実例中に、窒素原子上に位置する置換基は窒素保護基団(本文中にアミン基保護基団とも称する)である。窒素保護基団は、−OH、−ORaa、 −N(Rcc、−C(=O)Raa、−C(=O)N(Rcc、−COaa、−SOaa、−C(=NRcc)Raa、−C(=NRcc)ORaa、−C(=NRcc)N(Rcc、−SON(Rcc、−SOcc、−SOORcc、−SORaa、−C(=S)N(Rcc、−C(=O)SRcc、−C(=S)SRcc、C1−10アルキル基(例えば、芳アルキル基またはヘテロ芳香アルキル基)、C2−10アルケニル基、C2−10アルキニル基、C1−10ヘテロアルキル基、C2−10ヘテロアルケニル基、C2−10ヘテロアルキニル基、C3−10炭素環基、3−14員複素環基、C6−14アリール基及び5−14員ヘテロアリール基を含むが、これらに限らず、その中、各アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、ヘテロアルケニル基、ヘテロアルキニル基、炭素環基、複素環基、アリール基及びヘテロアリール基は、各自独立に0、1、2、3、4または5個のRdd基団で置換され、かつその中、Raa、Rbb、Rcc及びRddは本文に定義されるものである。窒素保護基団は、当該技術を熟練する者が熟知しており、かつProtecting Groups in Organic Synthesis, T. W. Greene and P. G. M. Wuts, 3rd edition, John Wiley & Sonsに掲示され、その詳細も参考のため本文中に併記する。
例えば、窒素保護基団は、例えばアミド基団(如−C(=O)Raa)であり、それはホルムアミド、アセトアミド、クロロアセトアミド、トリクロロアセトアミド、トリフルオロアセトアミド、ベンゼンアセトアミド、3−フェニルプロパンアミド、ピコリンアミド(picolinamide)、3−ピリジンカルボアミド、N−ベンゾイルフェニルアラニン誘導体、ベンゼンホルムアミド、p−ベンゾイルアニリン、o−ニトロベンゼンアセトアミド、o−ニトロフェノキシアセトアミド、アセチルアセトアミド、(N’−ジチオベンジルオキシアミンアシル)アセトアミド、3−(p−ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド、3−(o−ニトロフェニル)プロピオンアミド、2−メチル−2−(o−ニトロフェノキシ)プロピオンアミド、2−メチル−2−(o−フェニルアゾフェノキシ)プロピオンアミド、4−クロロブチルアミド、3−メチル−3−ニトロブチルアミド、o−ニトロシンナムアミド、N−アセチルメチオニン誘導体、o−ニトロベンゼンホルムアミド及びo−(ベンゾイルオキシメチル)ベンゼンホルムアミドを含む(但しこれらに限らない)。
窒素保護基団は、例えばカルバメート基団(例えば−C(=O)ORaa)であり、それはカルバミン酸メチルエステル、カルバミン酸エチルエステル、9−フルオレニルメチルカルバメート(9−fluorenylmethyl carbamate;(Fmoc))、9−(2−スルホ)フルオレニルメチルカルバメート、9−(2,7−ジブロモ)フルオレニルメチルカルバメート、2,7−二−t−ブチル−[9−(10,10−ジオキシド−10,10,10,10−テトラヒドロチオキサンチル)]メチルカルバメート(DBD−Tmoc)、4−メトキシルフェナシルカルバメート(Phenoc)、2,2,2−トリクロロエチルカルバメート(Troc)、2−トリメチルシリルエチルカルバメート(Teoc)、2−フェニルエチルカルバメート(hZ)、1−(1−アダマンチル)−1−メチルエチルカルバメート(Adpoc)、1,1−ジメチル−2−ハロエチルカルバメート、1,1−ジメチル−2,2−ジブロモエチルカルバメート(DB−t−BOC)、1,1−ジメチル−2,2,2−トリクロロエチルカルバメート(TCBOC)、1−メチル−1−(4−ビフェニリル)エチルカルバメート(Bpoc)、1−(3,5−ジ−t−ブチルフェニル)−1−メチルエチルカルバメート(t−Bumeoc)、2−(2’−4’−ピリジル)エチルカルバメート(Pyoc)、2−(N,N−ジシクロヘキシルカルボキサミド)エチルカルバメート、t−ブチルカルバメート(BOC)、1−アダマンチルカルバメート(Adoc)、ビニルカルバメート(Voc)、アリルカルバメート(Alloc)、1−イソプロピルアリルカルバメート(Ipaoc)、シンナミルカルバメート(Coc)、4−ニトロシンナミルカルバメート(Noc)、8−キノリルカルバメート、N−ヒドロキシピペリジニルカルバメート、アルキルジチオカルバメート、ベンジルカルバメート(Cbz)、p−メトキシベンジルカルバメート(Moz)、p−ニトロベンジルカルバメート、p−ブロモベンジルカルバメート、p−クロロベンジルカルバメート、2,4−ジクロロベンジルカルバメート、4−メチルスルフィニルベンジルカルバメート(Msz)、9−アントリルメチルカルバメート、ジフェニルメチルカルバメート、2−メチルチオエチルカルバメート、2−メチルスルホニルエチルカルバメート、2−(p−トルエンスルホニル)エチルカルバメート、[2−(1,3−ジチアニル)]メチルカルバメート(Dmoc)、4−メチルチオフェニルカルバメート(Mtpc)、2,4−ジメチルチオフェニルカルバメート(Bmpc)、2−ホスホニオエチルカルバメート(Peoc)、2−トリフェニルホスホニオイソプロピルカルバメート(Ppoc)、1,1−ジメチル−2−シアノエチルカルバメート、m−クロロ−p−アシルオキシベンジルカルバメート、p−(ジヒドロキシボリル)ベンジルカルバメート、5−ベンズイソオキサゾリルメチルカルバメート、2−(トリフルオロメチル)−6−クロモニルメチルカルバメート(Tcroc)、m−ニトロフェニルカルバメート、3,5−ジメトキシベンジルカルバメート、o−ニトロベンジルカルバメート、3,4−ジメトキシ−6−ニトロベンジルカルバメート、フェニル(o−ニトロフェニル)メチルカルバメート、t−ペンチルカルバメート、S−ベンジルチオカルバメート、p−シアノベンジルカルバメート、シクロブチルカルバメート、シクロヘキシルカルバメート、シクロペンチルカルバメート、シクロプロピルメチルカルバメート、p−デシルオキシベンジルカルバメート、2,2−ジメトキシカルボニルビニルカルバメート、o−(N,N−ジメチルカルボキサミド)ベンジルカルバメート、1,1−ジメチル−3−(N,N−ジメチルカルボキサミド)プロピルカルバメート、1,1−ジメチルプロピニルカルバメート、ジ(2−ピリジル)メチルカルバメート、2−フラニルメチルカルバメート、2−ヨードエチルカルバメート、イソボルニルカルバメート、イソブチルカルバメート、イソニコチニルカルバメート、p−(p’−メトキシフェニルアゾ)ベンジルカルバメート、1−メチルシクロブチルカルバメート、1−メチルシクロヘキシルカルバメート、1−メチル−1−シクロプロピルメチルカルバメート、1−メチル−1−(3,5−ジメトキシフェニル)エチルカルバメート、1−メチル−1−(p−フェニルアゾフェニル)エチル カルバメート、1−メチル−1−フェニルエチル カルバメート、1−メチル−1−(4−ピリジル)エチルカルバメート、フェニルカルバメート、p−(フェニルアゾ)ベンジルカルバメート、2,4,6−トリ−t−ブチルフェニルカルバメート、4−(トリメチルアンモニウム)ベンジルカルバメート及び2,4,6−トリメチルベンジルカルバメートを含む(但しこれらに限らない)。
窒素保護基団は、例えばスルホンアミド基団(例えば−S(=O)aa)であり、それはp−トルエンスルホンアミド(Ts)、ベンゼンスルフェンアミド、2,3,6,−トリメチル−4−メトキシベンゼンスルフェンアミド(Mtr)、2,4,6−トリメトキシベンゼンスルフェンアミド(Mtb)、2,6−ジメチル−4−メトキシベンゼンスルフェンアミド(Pme)、2,3,5,6−テトラメチル−4−メトキシベンゼンスルフェンアミド(Mte)、4−メトキシベンゼンスルフェンアミド(Mbs)、2,4,6−トリメチルベンゼンスルフェンアミド(Mts)、2,6−ジメトキシ−4−メチルベンゼンスルフェンアミド(iMds)、2,2,5,7,8−ペンタメチル・基−6−スルホンアミド(Pmc)、メタンスルホンアミド(Ms)、β−トリメチルシリルエタンスルホンアミド(SES)、9−アントラセンスルホンアミド、4−(4’,8’−ジメトキシナフチルメチル)ベンゼンスルフェンアミド(DNMBS)、ベンジルスルホンアミド、トリフルオロメチルスルホンアミド、及びフェナシルスルホンアミドを含む(但しこれらに限らない)。
他の窒素保護基団は、フェノチアジニル基−(10)−カルボニル誘導体、N’−p−トルエンスルホニルアミノカルボニル誘導体、N’−フェニルアミノチオカルボニル誘導体、N−ベンゾイルフェニルプロピオンアミド誘導体、N−アセチルメチオニン誘導体、4,5−ジフェニル−3−オキサゾリン−2−オン、N−フタルイミド、N−ジチアスクシンイミド(Dts)、N−2,3−ジフェニルマレイミド、N−2,5−ジメチルピロール、N−1,1,4,4−テトラメチルジシリルアザシクロペンタン付加物(STABASE)、5−置換1,3−ジメチル−1,3,5−トリアザシクロヘキサン−2−オン、5−置換 1,3−ジベンジル−1,3,5−トリアザシクロヘキサン−2−オン、1−置換3,5−ジニトロ−4−ピリドン、N−メチルアミン、N−アリルアミン、N−[2−(トリメチルシリル)エトキシ]メチルアミン(SEM)、N−3−アセトキシプロピルアミン、N−(1−イソプロピル−4−ニトロ−2−オキソ−3−ピロリン−3−イル)アミン、第4級アンモニウム塩類、N−ベンジルアミン、N−ジ(4−メトキシフェニル)メチルアミン、N−5−ジベンゾスベリルアミン、N−トリフェニルメチルアミン(Tr)、N−[(4−メトキシフェニル)ジフェニルメチル]アミン(MMTr)、N−9−フェニルフルオレニルアミン(PhF)、N−2,7−ジクロロ−9−フルオレニルメチレンアミン、N−フェロセニルメチルアミン(Fcm)、N−2−ピコリルアミノN’−オキシド、N−1,1−ジメチルチオメチレンアミン、N−ベンジリデンアミン(ideneamine)、N−p−メトキシベンジリデンアミン、N−ジフェニルメチレンアミン、N−[(2−ピリジル)メシチル]メチレンアミン、N−(N’,N’−ジメチルアミノメチレン)アミン、N,N’−イソプロピリデンジアミン、N−p−ニトロベンジリデンアミン、N−サリチリデンアミン、N−5−クロロサリチリデンアミン、N−(5−クロロ−2−ヒドロキシフェニル)フェニルメチレンアミン、N−シクロヘキシリデンアミン、N−(5,5−ジメチル−3−オキソ−1−シクロヘキセニル)アミン、N−ボラン誘導体、N−ジフェニルボリニック酸誘導体、N−[フェニル(ペンタカルボニルクロム−またはタングステン)カルボニル]アミン、N−銅キレート、N−亜鉛キレート、N−ニトロアミン、N−ニトロソアミン、アミンN−オキシド、ジフェニルホスフィンアミド(Dpp)、ジメチルチオホスフィンアミド(Mpt)、ジフェニルチオホスフィンアミド(Ppt)、ジアルキルホスホロアミダート、ジベンジルホスホロアミダート、ジフェニルホスホロアミダート、ベンゼンスルフェンアミド、o−ニトロベンゼンスルフェンアミド(Nps)、2,4−ジニトロベンゼンスルフェンアミド、ペンタクロロベンゼンスルフェンアミド、2−ニトロ−4−メトキシルベンゼンスルフェンアミド、トリフェニルメチルスルフェンアミド及び3−ニトロピリジンスルフェンアミド(Npys)を含む(但しこれらに限らない)。
幾らかの特定の実例に、酸素原子上に位置する置換基は酸素保護基団(本文中にヒドロキシ基保護基団とも称する)である。酸素保護基団は、−Raa、−N(Rbb、−C(=O)SRaa、−C(=O)Raa、−COaa、−C(=O)N(Rbb、−C(=NRbb)Raa、−C(=NRbb)ORaa、−C(=NRbb)N(Rbb、−S(=O)Raa、−SOaa、−Si(Raa3、−P(Rcc、−P(Rcc、−P(=O)aa、−P(=O)(Raa、−P(=O)(ORcc、−P(=O)N(Rbb及び−P(=O)(NRbbを含むが、これらに限らず、その中、Raa、R、及びRccは本文に定義されるものである。酸素保護基団は、当該技術を熟練する者が熟知しており、かつProtecting Groups in Organic Synthesis, T. W. Greene and P. G. M. Wuts, 3rd edition, John
Wiley & Sonsに掲示され、その詳細も参考のため本文中に併記する。
酸素保護基団の実例は、メチル、メトキシルメチル(MOM)、メチルチオメチル(MTM)、t−ブチルチオメチル、(フェニルジメチルシリル)メトキシルメチル(SMOM)、ベンジルオキシメチル(BOM)、p−メトキシベンジルオキシメチル(PMBM)、(4−メトキシフェノキシ)メチル(p−AOM)、グアイアコールメチル(GUM)、t−ブトキシメチル、4−ペンテニルオキシメチル(POM)、シロキシメチル、2−メトキシエトキシメチル(MEM)、2,2,2−トリクロロエトキシメチル基、ビス(2−クロロエトキシ)メチル、2−(トリメチルシリル)エトキシメチル(SEMOR)、テトラヒドロピラニル(THP)、3−ブロモテトラヒドロピラニル、テトラヒドロチオピラニル、1−メトキシシクロヘキシル、4−メトキシテトラヒドロピラニル(MTHP)、4−メトキシテトラヒドロチオピラニル、4−メトキシテトラヒドロチオピラニルS,S−ジオキシド、1−[(2−クロロ−4−メチル)フェニル]−4−メトキシピペリジン−4−イル(CTMP)、1,4−ジオキサン−2−イル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチオフラニル、2,3,3a,4,5,6,7,7a−オクタヒドロ−7,8,8−トリメチル−4,7−メタノベンゾフラン−2−イル、1−エトキシエチル、1−(2−クロロエトキシ)エチル、1−メチル−1−メトキシエチル、1−メチル−1−ベンジルオキシエチル、1−メチル−1−ベンジルオキシ−2−フルオロエチル、2,2,2−トリクロロエチル、2−トリメチルシリルエチル、2−(フェニルセレニル)エチル、t−ブチル、アリル、p−クロロフェニル、p−メトキシフェニル、2,4−ジニトロフェニル、ベンジル(Bn)、p−メトキシベンジル、3,4−ジメトキシベンジル、o−ニトロベンジル、p−ニトロベンジル、p−ハロベンジル、2,6−ジクロロベンジル、p−シアノベンジル、p−フェニルベンジル、2−ピコリル、4−ピコリル、3−メチル−2−ピコリルN−オキシド、ジフェニルメチル、p,p’−ジニトロベンズヒドリル、5−ジベンゾスベリル、トリフェニルメチル、α−ナフチルジフェニルメチル、p−メトキシフェニルジフェニルメチル、ジ(p−メトキシフェニル)フェニルメチル、トリ(p−メトキシフェニル)メチル、4−(4’−ブロモモフェナシルオキシフェニル)ジフェニルメチル、4,4′,4”−トリス(4,5−ジクロロフタルイミドフェニル)メチル、4,4′,4”−トリス(レブリノイルオキシフェニル)メチル、4,4′,4”−トリス(ベンゾイルオキシフェニル)メチル、3−(イミダゾール−1−イル)ビス(4′,4”−ジメトキシフェニル)メチル、1,1−ビス(4−メトキシフェニル)−1′−ピレニルメチル、9−アントリル、9−(9−フェニル)キサンテニル基、9−(9−フェニル−10−オキソ)アントリル、1,3−ベンゾジチオラン−2−イル、ベンズイソチアゾリルS,S−ジオキシド、トリメチルシリル(TMS)、トリエチルシリル(TES)、トリイソプロピルシリル(TIPS)、ジメチルイソプロピルシリル(IPDMS)、ジエチルイソプロピルシリル(DEIPS)、ジメチルセキシルシリル、t−ブチルジメチルシリル(TBDMS)、t−ブチルジフェニルシリル(TBDPS)、トリベンジルシリル、トリ−p−キシリルシリル、トリフェニルシリル、ジフェニルメチルシリル(DPMS)、t−ブチルメトキシフェニルシリル(TBMPS)、ホルメート、ベンゾイルホルメート、アセテート、クロロアセテート、ジクロロアセテート、トリクロロアセテート、トリフルオロアセテート、メトキシアセテート、トリフェニルメトキシアセテート、フェノキシアセテート、p−クロロフェノキシアセテート、3−フェニルプロピオネート、4−オキソペンタノエート(レブリネート)、4,4−(エチレンジチオ)ペンタノエート(レブリノイルジチオアセタール)、ピバロエート(pivaloate)、アダマントエート、クロトネート(crotonate)、4−メトキシルクロトネート、ベンゾエート、p−フェニルベンゾエート、2,4,6−トリメチルベンゾエート(mesitoate)、アルキルメチルカーボネート、9−フルオレニルメチルカーボネート(Fmoc)、アルキルエチルカーボネート、アルキル2,2,2−トリクロロエチルカーボネート(Troc)、2−(トリメチルシリル)エチルカーボネート(TMSEC)、2−(フェニルスルホニル)エチルカーボネート(Psec)、2−(トリフェニルホスホニオ)エチルカーボネート(Peoc)、アルキルイソブチルカーボネート、アルキルビニルカーボネート、アルキルアリルカーボネート、アルキルp−ニトロフェニルカーボネート、アルキルベンジルカーボネート、アルキルp−メトキシベンジルカーボネート、アルキル3,4−ジメトキシベンジルカーボネート、アルキルo−ニトロベンジルカーボネート、アルキルp−ニトロベンジルカーボネート、アルキルS−ベンジルオカーボネート、4−エトキシ−1−ナフチルカーボネート、メチル ジチオカーボネート、2−ヨードベンゾエート、4−アジドブチレート、4−ニトロ−4−メチルペンタノエート、o−(ジブロモメチル)ベンゾエート、2−ホルミルベンゼンスルホネート、2−(メチルチオメトキシ)エチル、4−(メチルチオメトキシ)ブチレート、2−(メチルチオメトキシメチル)ベンゾエート、2,6−ジクロロ−4−メチルフェノキシアセテート、2,6−ジクロロ−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノキシアセテート、2,4−ビス(1,1−ジメチルプロピル)フェノキシアセテート、クロロジフェニルアセテート、イソブチレート、モノスクシノエート、(E)−2−メチル−2−ブテノエート、o−(メトキシカルボニル)ベンゾエート、α−ナフトエート、ニトレート、アルキル N,N,N’,N’−テトラメチルホスホロジアミダート、アルキルN−フェニルカルバメート、ボレート、ジメチルホスフィノチオイル、アルキル2,4−ジニトロフェニルスルフェネート、サルフェート、メタンスルホネート(メシレート)、ベンジルスルホネート及びトシレート(Ts)を含むが、これらに限らず、
置換基の他の実例は、本文の発明説明、実施例及び特許請求の範囲にさらに詳細に掲示される。上記で例示された置換基でいかなる方式で本発明の範疇を制限するべきではない。
本文に示す「塩」は、いかなる及び全ての塩類を指す。
本文に示す「医薬学的に容認される塩」は、良好な医薬学的評価下、過度の毒性、刺激性、過敏反応及類似する反応を伴わずにヒト及び下等動物の組織と接触させて用いるのに適し、かつ合理的なベネフィット/リスク比に相称性のある塩類を指す。医薬学的に容認される塩は、例えばBerge氏ら, describes pharmaceutically acceptable salts in detail in J. Pharmaceutical Sciences(1977) 66:1−19といった既知の技術の範疇に属する。本発明の化合物による医薬学的に容認される塩は、好適な無機及び有機酸及びアルカリなどから誘導されるものを含む。医薬学的に容認される塩の実例は無毒の酸付加塩を含み、それは例えば塩酸、臭化水素酸、リン酸、硫酸及び過塩素酸などの無機酸、または例えばエタン酸、シュウ酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、コハク酸またはマロン酸などの有機酸、もしくは既知の技術における他の方法、例えばイオン交換法を利用することによって形成したアミン基基団の塩である。他の医薬学的に容認される塩は、アジピン酸塩、アルギン酸塩、アスコルビン酸塩、アスパラギン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、安息香酸塩、重硫酸塩、ホウ酸塩、酪酸塩、樟脳酸塩、樟脳スルホン酸塩、クエン酸塩、シクロペンタンプロピオン酸塩、ジグルコン酸塩、ドデシル硫酸塩、エタンスルホン酸塩、ギ酸塩、フマル酸塩、グルコヘプトン酸塩、グリセロリン酸塩、グルコン酸塩、ヘミ硫酸塩、ヘプタン酸塩、ヘキサン酸塩、ヨウ化水素酸塩、2−ヒドロキシ−エタンスルホン酸塩、ラクトビオン酸塩、乳酸塩、ラウリン酸塩、ラウリル硫酸塩、リンゴ酸塩、マレイン酸塩、マロン酸塩、メタンスルホン酸塩、2−ナフタレンスルホン酸塩、ニコチン酸塩、亜硝酸塩、オレイン酸塩、シュウ酸塩、パルミチン酸塩、パモ酸塩、ペクチン酸塩、過硫酸塩、3−フェニルプロピオン酸塩、リン酸塩、ピクリン酸塩、ピバル酸塩、プロピオン酸塩、ステアリン酸塩、コハク酸塩、硫酸塩、酒石酸塩、チオシアン酸塩、p−トルエンスルホン酸塩、ウンデカン酸塩、吉草酸塩及びその類似物を含む。好適なアルカリから誘導された医薬学的に容認される塩は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム及びN(C1〜4アルキル基)塩類を含む。代表的なアルカリ金属またはアルカリ土類金属は、ナトリウム、リチウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム及びその類似物を含む。適切な状況下、医薬学的に容認される塩は、さらに無毒性のアンモニウム、第4級アンモニウム及びアミン陽イオンを含み、それは、例えばハロゲン化物、水酸化物、カルボン酸塩、硫酸塩、リン酸塩、亜硝酸塩、低級アルキルスルホン酸塩及びアリールスルホン酸塩の対イオンを使用して形成されるものである。
末端アリル基Gb3、Gb4、Gb5、Globo H及びSSEA4を示す化学構造式である。 ヌクレオチド糖再生と組み合わせたグリコシル化反応およびTLCによって観察した合成結果を示す。A:アリル基−Gb3合成のためのガラクトース化反応とUDP−Gal再生との組み合わせ。 ヌクレオチド糖再生と組み合わせたグリコシル化反応およびTLCによって観察した合成結果を示す。B:アリル基−Gb4合成のためのアセチルガラクトサミン化反応とUDP−GalNAc再生との組み合わせ。 ヌクレオチド糖再生と組み合わせたグリコシル化反応およびTLCによって観察した合成結果を示す。C:アリル基−Gb5合成のためのガラクトース化反応とUDP−Gal再生との組み合わせ。 ヌクレオチド糖再生と組み合わせたグリコシル化反応およびTLCによって観察した合成結果を示す。D:アリル基−Globo H合成のためのフコース化反応とGDP−Fuc再生との組み合わせ。 ヌクレオチド糖再生と組み合わせたグリコシル化反応およびTLCによって観察した合成結果を示す。E:アリル基−SSEA4合成のためのシアル酸反応とCMP−Neu5Ac再生との組み合わせ。 グリコスフィンゴリピドの生物合成ルートを示し、それはガラクトース残基の付加に係り、本発明に係るガラクトース転移酵素の組合せとUDP−Gal再生方法を経由して触媒化し得る。 ヌクレオチド糖再生システムを利用し、酵素的な合成方法でLac→Gb3→Gb4→Gb5ルートを経由してGlobo Hを準備することを示す。 ヌクレオチド糖再生システムを利用し、酵素的な合成方法でLac→Gb3→Gb4→Gb5ルートを経由してSSEA4を準備することを示す。 ヌクレオチド糖再生システムを利用し、酵素的な合成方法でアリル基−Lac→アリル基−Gb3→アリル基−Gb4→アリル基−Gb5ルートを経由してアリル基−Globo Hを準備することを示す。 ヌクレオチド糖再生システムを利用し、酵素的な合成方法でアリル基−Lac→アリル基−Gb3→アリル基−Gb4→アリル基−Gb5ルートを経由してアリル基−SSEA4を準備することを示す。 生化学合成過程中に得られる高純度の中間物のアリル基−Gb3、アリル基−Gb4及びアリル基−Gb5を示す。 未修飾及び修飾されたFutCを利用し、生化学合成を経由して高純度のアリル基−Globo Hを得ることを示す。 JT−FAJ−16を利用し、生化学合成を経由して高純度のアリル基−SSEA4を得ることを示す。
以下は、新規なヌクレオチド糖再生方法、及びそれを好適な糖基転移酵素の反応により、糖基を好適な受容体に添加する方法に関する。本発明が採る手段は、中間物を純化する必要がない場合、即ち、鎖反応で例えばGb3、Gb4、Gb5、Globo H及びSSEA4などのオリゴ糖のようなグリコシル化分子を合成することを許容し、これにより迅速かつ大量にグリコシル化産物を生成する。なお、本発明の方法は、大規模に所望のオリゴ糖及び複合糖質(glycoconjugates)の準備に用いられる。
UDP−Gal再生システム及びそのガラクトース化の用途
UDP−Gal再生システムは図2Aに例示され、かつ係る酵素は下記表1に示されるように:
Figure 2021168693
Figure 2021168693
本文に定義されるようなUDP−Gal再生システムに用いられる酵素は野生型酵素であってもよい。本文に示す野生型酵素は、好適な生物種に見出され、自然に存在する酵素である。幾らかの特定の実例中に、GalK、USP、PykF及びPPA酵素は、それぞれ大腸桿菌、シロイヌナズナ、大腸桿菌及び大腸桿菌に見出される。これらの生物種から由来する酵素の実例は、既に表1に見られる。その他は、当該技術を熟練する者により確定できるものであり、例えば公開の遺伝子データベースを検索し、例えばGenBankがある。本発明の他の実例によれば、酵素は上記酵素の相同物(homologs)であってもよく、それは当該技術を熟練する者が既知される範囲でもある。例えば、これらの相同物は、一実例の酵素のアミノ酸配列または符号化ヌクレオチド配列を検索索引として遺伝子プールと相互比較して得られる。
一方、係るUDP−Gal再生システムの酵素は、対応野生型の機能性変異体であってもよい。本文に示す対応野生型の機能性変異体では、対応野生型と同じの酵素活性を有し、かつ基本的に前記対応野生型とは高度なアミノ酸配列相似性を有し、例えば少なくとも対応野生型と80%、85%、90%、95または98%のアミノ酸配列同一性を有する。両アミノ酸配列の「同一性パーセント」は、Karlin及びAltschulの演算方法(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:2264−68, 1990)を利用して獲得され、またはKarlin及びAltschulの修飾した演算方法(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:5873−77, 1993)を利用して獲得される。この種の演算方法は既にNBLAST 及びXBLAST プログラム(2.0版)(Altschul,氏ら J. Mol. Biol. 215:403−10, 1990)に併合された。XBLASTプログラム(score=50、wordlength=3)を使用してBLASTタンパク質検索を行うことにより、所望のアミノ酸配列の類似物が獲得される。2個の配列の間に分断がある場合、Altschul氏ら(Nucleic Acids Res. 25(17):3389−3402, 1997)が掲示されたGapped BLASTを使用することができる。BLAST及びGapped BLASTプログラムを使用する時に、個別プログラム(例えば、XBLAST and NBLAST)が提供するプリセットパラメータを使用することができる。
機能性変異体は多種の突然変異を有し、それは1つまたは多数個のアミノ酸残基の埋め込み、削除または置き換えを含む。前記変異体の突然変異は、通常、野生型酵素の活性に対して決定的な影響力を与えない部位に位置し、即ち、機能性領域では突然変異を生じないか、または保守アミノ酸の置換しか含まない。当該技術を熟練する者の理解のように、リポ酸リガーゼ突然変異体に対して保守アミノ酸置換を行って効果相当の変異体が獲得され、即ち、これらの変異体は、前記特定のリポ酸リガーゼの突然変異体の効果を保有する。本文に示す「保守アミノ酸置換」は、アミノ酸置換で前記タンパク質の相対電荷またはその大きさ特徴を変化させないことを指す。当該技術を熟練する者であれば、既知の方法を利用してポリペプチド配列を変更することで変異体を準備することができ、それらの準備方法は以下の文献が参照される:例えば、Molecular Cloning: A
Laboratory Manual, J. Sambrook, 氏ら, eds., Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1989またはCurrent Protocols in Molecular Biology, F.M. Ausubel,氏ら, eds., John
Wiley & Sons, Inc., New York。アミノ酸の保守的な置換は、以下のアミノ酸の間の置換を含む:(a) M、I、L、V;(b) F、Y、W;(c) K、R、H;(d) A、G;(e) S、T;(f) Q、N及び(g) E、D。
いかなる係るUDP−Gal再生システムの酵素は、いずれも一般的な技術で作製される。本発明の実例によれば、酵素は自然資源から分離される。本発明の他の実例によれば、酵素は一般的な再編成技術で作製される。必要であれば、標的酵素のコード配列は、その宿主細胞に基づいて最適化した符号化調整を行う。例えば、大腸桿菌細胞を宿主として酵素を準備する時に、前記酵素の遺伝子を符号化して修飾されれば、それに含まれる暗号を大腸桿菌細胞中に適用させるようにする。
図2Aに示すように、UDP−Gal再生システムは、ガラクトース化反応と共役し、ガラクトース転移酵素の活性により、ガラクトース残基を好適な基質上に添加する。ガラクトース転移酵素の実例は表2に例示される。
Figure 2021168693
Figure 2021168693
前述のような野生型ガラクトース転移酵素及び機能性変異体は、いずれも本願説明の範疇に属する。前記ガラクトース転移酵素は一般的な方法で作製される。
UDP−Gal再生システムを1つまたは多種のガラクトース転移酵素との組合せは、高収率で、ガラクトース残基を好適な基質(受容体)に添加するために使用できる。ガラクトース転移酵素に用いられる基質は、当業者が熟知している(上記表2に示すものを参照)。好ましくは、前記基質は、1個の末端糖残基(例えば、Gal、GalNAcまたはGlcNAc)を有するので、ガラクトース残基をその上に添加することができる。幾らかの実例中に、前記基質は、多糖(50個よりも多い単糖ユニットを有する)、オリゴ糖(2〜50個の単糖ユニットを有する)、糖タンパクまたは糖ポリペプチドまたは糖脂質である。本文に述べるガラクトース化方法に用いられるガラクトース転移酵素の形式は、所望の最終産物及び前記最終産物を合成する基質によって定められ、それは当業者が熟知している範疇である。本文に述べるUDP−Gal再生システム/ガラクトース転移酵素の組合せに関する手段は、の合成に用いられる。実例は図3に例示される。
他の実例中に、これらのUDP−Gal再生システム/ガラクトース転移酵素の組合せの手段は、Globo系列オリゴ糖を合成するために用いられ、例えばラクトースから Gb3を合成し、またはGb4からGb5を合成する。図2A及び2Cが参照される。以下の説明も参照される。
UDP−GalNAc再生システム及びそのN−アセチルガラクトサミン化の用途
UDP−GalNAc再生システムをN−アセチルガラクトサミン転移酵素(GalNAcT)(例えばβ−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素)と合併使用することができ、好適な受容体上にGalNAc残基を付加する。
UDP−GalNAc再生システムに係る酵素の例は表3に示されるように:
Figure 2021168693
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N−エチレンガラクトサミン転移酵素(例えば、β−1,3−GalNAcTまたはβ−1,4−GalNAcT)は、触媒化反応の酵素に用いられ、前記反応は、例えばペプチドまたはオリゴ糖のようなGalNAc残基を好適な受容体に添加する。実例は、ヘモフィルス・インフルエンザ桿菌(GenBank accession no. L42023.1.)から由来するLgtDを含む。他の実例は、ボレリア・ガリニ(B. garinii)(例えばGenBank accession no. AEW68905)のLgtD、ナイセリア・ラクタミカ(N. lactamica)(例えばGenBank accession no. AAN08512)のLgtD及びリケッチア・フェリス(R. felis)(例えばGenBank accession no.
YP_246702)のLgtDを含むが、これらに限らない。
UDP−GalNAc再生システム/GalNAcTの組合せの手段中に用いられるいかなる酵素は、本文に述べるような野生型酵素またはその機能性変異体であってもよい。いかなる伝統的な方法はこれらの酵素の準備に用いることができる。本発明の一実例によれば、前記手段はGb3からGb4を合成するために用いられ、図2Bが参照される。
GDP−Fuc再生システム及びそのフコース化の用途
GDP−Fuc再生システムをフコース転移酵素(例えば、α−1,2−フコース転移酵素、α−1,3−フコース転移酵素またはα−2,6−フコース転移酵素)と合併使用することができ、フコース残基を好適な受容体(例えばオリゴ糖)に添加し、前記受容体を例えば脂肪またはポリペプチドのような別の分子に共役することができる。
GDP−Fuc再生システムに係る酵素の例は表4に示されるように:
Figure 2021168693
フコース転移酵素は、GDP−フコース(グアノシン二リン酸塩−フコース)から由来する供与体基質のL−フコースを好適な受容体に転移することができ、前記受容体は別の糖であってもよい。N−連結糖化反応において、フコース転移酵素は、フコース残基を核心のGlcNAc(N−アセチルグルコサミン)糖に添加することができ、またはO−連結糖化反応において、前記フコースをタンパク質に添加する。フコース転移酵素は、α−1,3−フコース転移酵素、α−1,2−フコース転移酵素及びα−1,6−フコース転移酵素を含む。本発明の実例によれば、大腸桿菌(例えばGenBank accession no. U00096.2)から由来するα−1,2−フコース転移酵素、バクテロイデス・フラジリス(例えばGenBank accession no. YP_213404)から由来するα−1,3−フコース転移酵素及びツメガエル(X. laevis)(例えばGenBank accession no. NP_001083664)から由来するα−1,6−フコース転移酵素を含む。GDP−Fuc再生システム/FucTの組合せの手段中に使用されるいかなる酵素は、本文に述べるような野生型酵素またはその機能性変異体であってもよい。これらの酵素は伝統的な方法で準備することができる。本発明の実例によれば、前記手段はGb3からGb4を合成するために用いられ、図2Dが参照される。
CMP−Neu5Ac再生システム及びそのシアル酸化(Sialylation)の用途
CMP−Neu5Ac再生システムwpシアル酸転移酵素(例えばα−2,3−シアル酸転移酵素)と組合せることができることで、シアル酸残基(Neu5Ac)を好適な受容体基質(例えばオリゴ糖)にかえる。
CMP−Neu5Ac再生システムに係る酵素は表5に例示され:
Figure 2021168693
Figure 2021168693
シアル酸転移酵素は、シアル酸を初期(nascent)オリゴ糖に転移する酵素である。前記酵素家族は、シアル酸をシアル酸化糖脂(ガングリオシド)に添添加する末端部位を糖タンパクのN−またはO−連糖鎖に添加する。約20種の異なるシアル酸転移酵素を有し、α2,3で結合しているシアル酸からガラクトースへのシアル酸転移酵素(例えば、α−2,3−シアル酸転移酵素)及びα2,6で結合しているシアル酸からガラクトースまたはN−アセチルガラクトサミンげのシアル酸転移酵素(例えば、α−2,6−シアル酸転移酵素)を含む。本発明の実例によれば、海洋細菌(M. bacteria)(GenBank accession no. AB308042.1)、イエハツカネズミ(例えばGenBank accession no. BAA06068)またはパスツレラ・ムルトシダ(例えばGenBank accession no. AET17056)から由来するα−2,3−シアル酸転移酵素、及びウシ(B. Taurus)(例えばGenBank accession no. NP_001008668)、チャイニーズハムスター(C. griseus)(例えばGenBank accession no. NP_001233744)またはドブネズミ(例えばGenBank accession no. AAC42086)から由来するα−2,6−シアル酸転移酵素を含む。
CMP−Neu5Ac再生システム/シアル酸転移酵素の組合せの手段に使用される酵素は、本文に述べるよな野生型酵素またはその機能性変異体であってもよい。これらの酵素はいかなる伝統的な方法で準備することができる。本発明の実例によれば、前記手段はGb3からGb4を合成するために用いられ、図2Eが参照される。
Globo系列オリゴ糖の合成
上記組合せの手段は、UDP−Gal再生/ガラクトース転移酵素、UDP−GalNAc再生/GalNAcT、GDP−Fuc再生/フコース転移酵素及びCMP−Neu5Ac再生/シアル酸転移酵素を含み、それらは単独にまたは組合せて応用することで、Gb3、Gb4、Gb5、Globo H(フコース−Gb5)及びSSEA4(シアル酸−Gb5)を含むGlobo系列オリゴ糖を合成する。下記の更なる詳細な説明の通り、全ての Globo−系列オリゴ糖は未置換されてもよく、または置換されてもよい。
ステップS−1
生物合成方法中の第1ステップ(S−1)は、式(I)化合物またはその塩を酵素的な反転して式(II)化合物またはその塩になり:
Figure 2021168693
その中、R1Aは、水素、置換または未置換されたアルキル基、置換または未置換されたアルケニル基、置換または未置換されたアルキニル基、置換または未置換された炭素環基、置換または未置換された複素環基、置換または未置換されたアリール基、置換または未置換されたヘテロアリール基または酸素保護基団である。R2A、R3A、R5A、R2B、R3B、R5B、R2C、R4C及びR5Cは、各自独立に水素、置換またはまたは置換されたC1−6アルキル基または酸素保護基団である。
そのため、本発明の一方面は、式(I)化合物またはその塩を式(II)化合物またはその塩に酵素的な合成する方法を提供し、それはウリジン二リン酸−Gal(UDP−Gal)及びα−1,4ガラクトース転移酵素の存在下、式(I)化合物を式(II)化合物に転換すること、及び上記表1に示す酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを生成することを含み、図2Aが参照される。前記酵素的な反応を実施するために、必要成分(例えばガラクトース、ガラクトース転移酵素、UDP−Gal再生酵素群、ATP、UTP及びその他(例えばMg++))を反応混合物に混成し、式(II)化合物を生成することを許容する条件下に置いて培養する。これらの条件は、当業者が熟知しているものである。以下の実例を参照して説明する。
1A基団を機能性基団とすることができ、Globo−系列オリゴ糖を例えばタンパク質または脂質のような別の分子に共役することを許容する。一方、それを保護基団とすることができる。
幾らかの特定の実例中に、R1Aは水素である。
他の実例中に、R1Aは、置換または未置換されたアルキル基であり、例えば置換または未置換されたC1−6アルキル基、置換または未置換されたC2−6アルキル基、置換または未置換されたC3−6アルキル基、置換または未置換されたC4−6アルキル基、置換または未置換されたC5−6アルキル基、置換または未置換されたC2−5アルキル基、置換または未置換されたC2−4アルキル基、置換または未置換されたC2−3アルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。本文に定義されるようなビオチン及びセラミドは、置換されたアルキル基により含まれる。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、未置換されるアルキル基である。例えば幾つかの特定の実例中に、R1Aは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、第2級ブチル基、イソブチル基または第3級ブチル基である。一方、幾らかの特定の実例中に、R1Aは、置換されたアルキル基である。幾つかの特定の実例中に、R1Aは、さらに置換または未置換されたチオ、置換または未置換されたアミン基、カルボニル基(例えば、カルボン酸)、アジド、アルケニル基(例えば、アリル基)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基)、ビオチンまたはセラミド基団で置換される。幾らかの特定の実例中に、これらの置換基的置換位置は、アルキル基の末端(最後1個の炭素原子)に位置する。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、1つまたは多数個のアミン基(−NH2)基団で置換されたアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、末端位置(最後1個の炭素原子)にアミン基(−NH)基団で置換されたアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、−(CH−NHであり、その中、nは1、2、3、4、5または6である。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、5−アミルアミン基(−(CH−NH)である。
幾らかの特定の実例中に、R1Aは、置換または未置換されたアルケニル基であり、例えば置換または未置換されたC2−6アルケニル基、置換または未置換されたC3−6アルケニル基、置換または未置換されたC4−6アルケニル基、置換または未置換されたC5−6アルケニル基、置換または未置換されたC2−5アルケニル基、置換または未置換されたC2−4アルケニル基、置換または未置換されたC2−3アルケニル基、置換または未置換されたCアルケニル基、置換または未置換されたCアルケニル基、置換または未置換されたCアルケニル基、置換または未置換されたCアルケニル基または置換または未置換されたCアルケニル基である。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、−(CH−CH=CHであり、その中、nは1、2または3である。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、アリル基(−CHCH=CH)である。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、さらに置換または未置換されたチオ、置換または未置換されたアミン基、カルボニル基(例えば、カルボン酸)、アジド、アルケニル基(例えば、アリル基)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基)、ビオチンまたはセラミド基団で置換されたアルケニル基である。幾らかの特定の実例中に、これらの置換基の置換位置は、アルケニル基の末端(最後1個の炭素原子)に位置する。
幾らかの特定の実例中に、R1Aは、置換または未置換されたアルキニル基であり、例えば置換または未置換されたC2−6アルキニル基、置換または未置換されたC3−6アルキニル基、置換または未置換されたC4−6アルキニル基、置換または未置換されたC5−6アルキニル基、置換または未置換されたC2−5アルキニル基、置換または未置換されたC2−4アルキニル基、置換または未置換されたC2−3アルキニル基、置換または未置換されたCアルキニル基、置換または未置換されたCアルキニル基、置換または未置換されたCアルキニル基、置換または未置換されたCアルキニル基または置換または未置換されたCアルキニル基である。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、さらに置換または未置換されたチオ、置換または未置換されたアミン基、カルボニル基(例えば、カルボン酸)、アジド、アルケニル基(例えば、アリル基)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基)、ビオチンまたはセラミド基団で置換されたアルキニル基である。幾らかの特定の実例中に、これらの置換基の置換位置は、アルキニル基の末端(最後1個の炭素原子)に位置する。
幾らかの特定の実例中に、R1Aは、置換または未置換された複素環基であり、例えば置換または未置換された5−から8−員複素環基、置換または未置換された5−から7−員複素環基、置換または未置換された5−から6−員複素環基、置換または未置換された5−員複素環基、置換または未置換された6−員複素環基、置換または未置換された7−員複素環基または置換または未置換された8−員複素環基である。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、さらに置換または未置換されたチオ、置換または未置換されたアミン基、カルボニル基(例えば、カルボン酸)、アジド、アルケニル基(例えば、アリル基)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基)、ビオチンまたはセラミド基団で置換された複素環基である。
幾らかの特定の実例中に、R1Aは、置換または未置換された炭素環基であり、例えば置換または未置換されたC3−6炭素環基、置換または未置換されたC3−5炭素環基、置換または未置換されたC3−4炭素環基、置換または未置換されたC炭素環基、置換または未置換されたC炭素環基、置換または未置換されたC炭素環基または置換または未置換されたC炭素環基である。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、さらに置換または未置換されたチオ、置換または未置換されたアミン基、カルボニル基(例えば、カルボン酸)、アジド、アルケニル基(例えば、アリル基)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基)、ビオチンまたはセラミド基団で置換された炭素環基である。
幾らかの特定の実例中に、R1Aは、置換または未置換されたアリール基であり、例えば置換または未置換されたCアリール基(フェニル基)または置換または未置換されたC10アリール基(ナフチル基)である。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、さらに置換または未置換されたチオ、置換または未置換されたアミン基、カルボニル基(例えば、カルボン酸)、アジド、アルケニル基(例えば、アリル基)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基)、ビオチンまたはセラミド基団で置換されたアリール基である。
幾らかの特定の実例中に、R1Aは、置換または未置換されたヘテロアリール基であり、例えば置換または未置換された5−員ヘテロアリール基または置換または未置換された6−員ヘテロアリール基である。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、さらに置換または未置換されたチオ、置換または未置換されたアミン基、カルボニル基(例えば、カルボン酸)、アジド、アルケニル基(例えば、アリル基)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基)、ビオチンまたはセラミド基団で置換されたヘテロアリール基である。
幾らかの特定の実例中に、R1Aは、水素、アリル基、置換されたアルキル基、ビオチンまたはセラミドである。
さらに、R1Aは、上記のいずれか1つの非水素基団の混合物であってもよいことに関し、例えば置換または未置換されたアルキル基、置換または未置換されたアルケニル基、置換または未置換されたアルキニル基、置換または未置換された炭素環基、置換または未置換された複素環基、置換または未置換されたアリール基、置換または未置換されたヘテロアリール基であり、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10種の異なる基団を含んで組合せる結合基団が提供される。非制限性の一実例に、R1Aは、アルキル基及びアリール基団を含んで組合せる結合基団であってもよく、例えばアルキル基−アリール基−アルキル基であり、かつそれは必要に応じてさらに前記結合基団のいずれか1つの位置(例えば末端位置)に置換または未置換されたチオ、置換または未置換されたアミン基、カルボニル基(例えば、カルボン酸)、アジド、アルケニル基(例えば、アリル基)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基)、ビオチンまたはセラミド基団で置換される。
幾らかの特定の実例中に、R1Aは本文に定義されるような酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R2Aは水素である。幾らかの特定の実例中に、R2Aは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R2Aは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R3Aは水素である。幾らかの特定の実例中に、R3Aは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R3Aは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R5Aは水素である。幾らかの特定の実例中に、R5Aは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R5Aは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R2Bは水素である。幾らかの特定の実例中に、R2Bは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R2Bは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R3Bは水素である。幾らかの特定の実例中に、R3Bは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R3Bは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R5Bは水素である。幾らかの特定の実例中に、R5Bは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R5Bは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R2Cは水素である。幾らかの特定の実例中に、R2Cは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R2Cは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R4Cは水素である。幾らかの特定の実例中に、R4Cは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R4Cは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R5Cは水素である。幾らかの特定の実例中に、R5Cは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R5Cは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R2A、R3A、R5A、R2B、R3B、R5B、R2C、R4C及びR5Cは、各自独立に水素である。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、置換または未置換されたアルケニル基であり、かつR2A、R3A、R5A、R2B、R3B、R5B、R2C、R4C及びR5Cは、各自独立に水素である。幾らかの特定の実例中に、R1Aは、置換または未置換されたアルキル基であり、かつR2A、R3A、R5A、R2B、R3B、R5B、R2C、R4C及びR5Cは、各自独立に水素である。
式(I)化合物の実例はその塩類を含むが、これらに限らない。
式(II)化合物の実例は以下を含むが、これらに限らない:
Figure 2021168693
Figure 2021168693
Figure 2021168693
ステップS−2
生物合成方法の第2ステップ(S−2)は、式(II)化合物またはその塩を酵素的な反転して式(III)化合物またはその塩になり:
Figure 2021168693
その中、R1A、R2A、R3A、R5A、R2B、R3B、R5B、R2C、R4C及びR5Cは、本文に定義されるものであり、かつその中、R4D及びR5Dは、各自独立に水素、置換または未置換されたC1−6アルキル基または酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R2Dは水素である。幾らかの特定の実例中に、R2Dは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R2Dは窒素保護基団であり、例えばアセチル基(Ac、−C=OCH)である。
幾らかの特定の実例中に、R4Dは水素である。幾らかの特定の実例中に、R4Dは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R4Dは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R5Dは水素である。幾らかの特定の実例中に、R5Dは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R5Dは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R4D及びR5Dとも水素である。幾らかの特定の実例中に、R2Dは窒素保護基団であり、例えばアセチル基(Ac、−C=OCH)であり、かつR4D及びR5Dは各自に水素である。
式(III)化合物の実例は以下を含むが、これらに限らない:
Figure 2021168693
Figure 2021168693
Figure 2021168693
ステップ(S−2)の方法は、適切な条件下、式(II)化合物またはその塩を式(III)化合物またはその塩に酵素的な合成を行う。式(II)化合物の基質は、いかなる当該技術における既知の方法または本文に述べる方法で作製される。幾らかの実例中に、式(II)化合物は、上記ステップS−1中の反応混合物から分離される。他の実例中に、式(II)化合物を純化する必要がない場合、ステップS−1の反応混合物全体を直接に使用することができる。GalNAcT(例えば、β−1,3−GalNAcT)の存在及び下、式(II)化合物を、式(II)化合物を式(III)化合物に転換することを許容する条件下、UDP−GalNAcと培養することができる。幾らかの実例中に、前記GalNAcT−触媒化反応を、本文に述べるようなUDP−GalNAc再生方法と結合する。図2Bが参照される。以下の実例説明が参照される。
ステップS−3
生物合成方法の第3ステップ(S−1)は、式(III)化合物またはその塩を酵素的な反転して式(IV)化合物またはその塩になり:
Figure 2021168693
その中、R1A、R2A、R3A、R5A、R2B、R3B、R5B、R2C、R4C、R5C、R2D、R4D及びR5Dは本文に定義されるものであり、かつR2E、R3E、R4E及びR5Eは、各自独立に水素、置換または未置換されたC1−6アルキル基または酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R2Eは水素である。幾らかの特定の実例中に、R2Eは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例に、R2Eは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R3Eは水素である。幾らかの特定の実例中に、R3Eは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例に、R3Eは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R4Eは水素である。幾らかの特定の実例中に、R4Eは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R4Eは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R5Eは水素である。幾らかの特定の実例中に、R5Eは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R5Eは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R3Eは水素である。幾らかの特定の実例中に、R3Eは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例に、R3Eは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R2E、R3E、R4E及びR5Eは各自に水素である。
式(IV)化合物の実例は以下を含むが、これらに限らない:
Figure 2021168693
Figure 2021168693
Figure 2021168693
ステップS−3は、β−1,3−ガラクトース転移酵素の活性による酵素反応に係り、それは当業者が既知する条件下で行う。式(III)化合物の基質は、例えばGb4は、いかなる当該技術における既知の方法または本文に述べる方法で作製される。幾らかの実例中に、式(III)化合物は、上記ステップS−2中の反応混合物から分離される。他の実例中に、式(III)化合物を純化する必要がない場合、ステップS−2の反応混合物全体を直接に使用することができる。β−1,3−ガラクトース転移酵素の存在下、式(III)化合物を、式(III)化合物を式(IV)化合物に転換することを許容する条件下、UDP−Galと培養することができる。幾らかの実例中に、前記GalT−触媒化反応を、本文に述べるようなUDP−Gal再生方法と結合する。図2Aが参照される。以下の実例説明が参照される。
幾らかの特定の実例中に、β−1,3−GalNAcT/β−1,3−GalT二機能性酵素(例えばヘモフィルス・インフルエンザ桿菌から由来するLgtDを参照)は、ステップS−2及びステップS−3に用いられる。
ステップS−4
式(IV)化合物をその末端環Eの異なる位置上に置換を行う。例えば、式(IV)化合物の幾らかの特定の態様として、その中、R2Eは水素であり、ステップS−4の生物合成過程での必要に応じるステップは、式(IV−a)化合物またはその塩を式(V)化合物またはその塩に転換することに係る。
Figure 2021168693
その中、R1A、R2A、R3A、R5A、R2B、R3B、R5B、R2C、R4C、R5C、R2D、R4D、R5D、R3E、R4E及びR5Eは、本文に定義されるものであり、かつR1F、R2F及びR3Fは、各自独立に水素、置換または未置換されたC1−6アルキル基または酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R1Fは水素である。幾らかの特定の実例中に、R1Fは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R1Fは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R2Fは水素である。幾らかの特定の実例中に、R2Fは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R2Fは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R3Fは水素である。幾らかの特定の実例中に、R3Fは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R3Fは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R1F、R2F及びR3Fは各自に水素である。
式(V)化合物の実例は以下を含むが、これらに限らない:
Figure 2021168693
Figure 2021168693
Figure 2021168693
ステップS−4は、α−1,2−フコース転移酵素の活性による酵素反応に係り、それは当業者が既知する条件下で行う。式(IV)化合物の基質は、例えばGb5は、いかなる当該技術における既知の方法または本文に述べる方法で作製される。幾らかの実例中に、式(IV)化合物は、上記ステップS−3中の反応混合物から分離される。他の実例中に、式(IV)化合物を純化する必要がない場合、ステップS−3の反応混合物全体を直接に使用することができる。フコース転移酵素の存在下、式(IV)化合物を、式(IV)化合物を式(V)化合物に転換することを許容する条件下、GDP−Fucと培養することができる。幾らかの実例中に、前記FucT−触媒化反応を、本文に述べるようなUDP−Fuc再生方法と結合する。図2Dが参照される。以下の実例説明が参照される。
ステップS−5
式(IV)化合物の他の態様として、その中、R3Eは水素であり、ステップS−5の生物合成過での必要に応じるステップは、式(IV−b)化合物またはその塩を式(VI)化合物またはその塩に転換することに係る:
Figure 2021168693
その中、R1A、R2A、R3A、R5A、R2B、R3B、R5B、R2C、R4C、R5C、R2D、R4D、R5D、R2E、R4E及びR5Eは、本文に定義されるものであり、R3Gは、水素、置換または未置換されたC1−6アルキル基または窒素保護基団であり、かつR6G、R7G、R8G及びR9Gは各自独立に水素、置換または未置換されたC1−6アルキル基または酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R3Gは水素である。幾らかの特定の実例中に、R3Gは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R3Gは窒素保護基団であり、例えばアセチル基(Ac、−C=OCH)である。
幾らかの特定の実例中に、R6Gは水素である。幾らかの特定の実例中に、R6Gは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R6Gは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R7Gは水素である。幾らかの特定の実例中に、R7Gは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R7Gは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R8Gは水素である。幾らかの特定の実例中に、R8Gは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R8Gは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R9Gは水素である。幾らかの特定の実例中に、R9Gは、置換または未置換されたC1−6アルキル基であり、例えば置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基、置換または未置換されたCアルキル基または置換または未置換されたCアルキル基である。幾らかの特定の実例中に、R9Gは酸素保護基団である。
幾らかの特定の実例中に、R6G、R7G、R8G及びR9Gは各自に水素である。幾らかの特定の実例中に、R9Gは窒素保護基団であり、例えばアセチル基(Ac、−C=OCH)であり、かつR6G、R7G、R8G及びR9Gは各自に水素である。
式(V)化合物の実例は以下を含むが、これらに限らない:
Figure 2021168693
Figure 2021168693
Figure 2021168693
ステップS−5は、α−2,3−シアル酸転移酵素の活性による酵素反応に係り、それは当業者が既知する条件下で行う。式(IV)化合物の基質は、例えばGb5は、いかなる当該技術における既知の方法または本文に述べる方法で作製される。幾らかの実例中に、式(IV)化合物は、上記ステップS−3中の反応混合物から分離される。他の実例中に、式(IV)化合物を純化する必要がない場合、ステップS−3の反応混合物全体を直接に使用することができる。シアル酸転移酵素の存在下、式(IV)化合物を、式(IV)化合物を式(V)化合物に転換することを許容する条件下、CMP−Neu5Acと培養することができる。幾らかの実例中に、前記シアル酸転移酵素−触媒化反応を、本文に述べるようなCMP−Neu5Ac再生方法と結合する。図2Eが参照される。以下の実例説明が参照される。
ステップS−1からS−5の個別及び以上に述べるようないかなる組合せは、いずれも本発明に掲示される範疇に属する。本発明は、上記いかなる合成方法で作製されるいかなる化合物も含み、例えば以上に述べる化合物を含む。
本発明の幾らかの特定の実例によれば、本発明は、ラクトースから上記ステップS−1、S−2、S−3及びS−4を経由することを含む鎖反応を掲示し、または上記ステップS−1、S−2、S−3、S−4またはS−5を経由してGlobo HまたはSSEA4を合成する。前記Globo HまたはSSEA4は、非末端(untailed)(R1Aは水素で、図3及び4を参照)または末端(例えば、R1Aはアリル基で、図5及び6を参照)である。各ステップ中に、ガラクトース転移酵素反応を対応のヌクレオチド糖再生方法と結合することができる。図3〜6を参照する。本発明の実例によれば、上記方法は、ワンポット式(one−pot manner)で実施され、即ち、各1個の前反応混合物は、次段階の反応に直接に用いられ、前の反応に得られる基質を純化する必要がない。言い換えれば、前記ワンポット式方法によれば、いかなる中間物を純化するステップを免除することができる。または、ステップS−1及びステップS−2は、ワンポット式でいかなる中間物を純化する必要がない場合で実施される。ステップS−2の後に、Gb4は反応混合物から分離され、かつ前記純化のGB4は、続いてのステップS−3、S−4及び/またはS−5に用いられる。他の中間物をさらに純化する必要がない。
各反応ステップに用いられる酵素は、各自に反応混合物中に溶解することができ、または1つまたは多数個の支持体上に固定される。必要であれば、鎖反応過程中に付加的な酵素を添加してもよい。
酵素反応器
上記2つまたはそれ以上のステップのいかなる組合せの酵素的な鎖反応を含み、酵素反応器中に行うことができ、前記反応器は1つまたは多数個の反応室を含む。各個の反応器は、前記鎖反応の1個のステップを行うように設計される。具体的に言えば、各個の反応器は、各自に上記ステップS−1からS−5中に係る酵素を含む。
幾らかの実例中に、各個の反応器中の1つまたは多種の酵素、または全部N酵素は、好適な支持体上(例えば支持膜)に固定される。必要であれば、連続反応ステップの反応室を連結してもよく、これにより現時点の反応室の酵素反応が完了した後に、得られる反応混合物を次の反応室へ流動して次段階の反応ステップを行うことができる。幾らかの実例中に、前反応の産物を純化せずに、産物を含む反応混合物全体を次の反応室中に添加して次段階の酵素的な反応を行う。図3及び4が参照される。
例えば、ステップS−1の反応は、酵素反応器中の第1個の反応室中に行うことができ、その中、係るステップ1−Sの1つまたは多種の酵素は、支持体上に肯定される。ステップ1−S終了後に、第1反応室中の反応混合物(Gb3産物を含む)を第2反応室(ステップS−2にてGb4の合成に要する全ての酵素及び試剤を含む)に置く。一実例中に、Gb4を純化してから、次段階の反応ステップに用いる。別の実例中に、第2反応室中の反応混合物全体(Gb4を含む)を第3反応室(ステップS−3にてGb5の合成に要する全ての酵素及び試剤を含む)に置く。その後、第3反応室中の反応混合物を第4反応室(ステップS−4に要する全ての酵素及び試剤を含む)に置き、または第5反応室(ステップS−5に要する全ての酵素及び試剤を含む)に置く。
他の実例中に、酵素反応器は1個の反応室を備え、前記反応室は、上記合成ステップに要する酵素、試剤及び好適な基質を含有する。前記基質は、支持体上に固定される。本発明の特定の実例によれば、反応室は、ステップS−1に要する酵素及び試剤を含有し、その中、基質(Lac−アリル基)は、支持体上に固定される。Gb3−アリル基がステップS−1中に合成された後に、反応室中の反応混合物が第2反応混合物で置換され、前記第2反応混合物は、ステップS−2に要する酵素及び試剤を含む。Gb4−アリル基がステップS−2中に合成された後に、第2反応混合物がステップS−3(Gb5−アリル基の合成)に要する全ての酵素及び試剤を含む第3反応混合物で置換される。その後、前記第3反応混合物は、ステップS−4(Globo H−アリル基の合成)に要する酵素及び試剤を含む第4反応物、またはステップ5−4(SSEA4−アリル基の合成)に要する酵素及び試剤を含む第5反応物で置換される。
さらなる詳述がなくても、当該技術を熟練する者であれば、上記の説明に基づいて本発明を最も広汎な範囲まで実施される。したがって、以下、特定の実例は、単に説明するためのものであり、いかなる方式で本発明を制限するものではない。本文中に掲示される全ての参照文献は、その目的または内容に基づいて引用方式で本文中に併記する。
実施例
以下に提供する実例は、本発明のこの部分及び他の部分をさらに理解できるように助けるものであり、これらの実例は、本発明の特定の実施態様を説明するためのものであり、本願が提出する特許請求の範囲を制限するものではない。
実施例1:Globo系列オリゴ糖の合成
UDP−Gal再生の新方法
2004年に、Kotake氏らは、トウミョウからUDP−糖ピロホスホリラーゼを発見し、前記酵素は、異なる単糖−1−リン酸に対して広い基質特異性を有し、UDP−糖を形成することができる。[19]その2年後、Kotake氏ら及びSomers氏らは、それぞれ類似機能の酵素を発表し、USPは、アラビドプシス(Arabidopsis)中に存在する。[20],[21]最近、同源酵素も寄生生物のリーシュマニア原虫(Leishmania)及びトリパノソーマ(Trypanosoma)中に存在することが実証される。[22],[23]USP酵素が注目を集めているのは、それはUTPとGlc−1−リン酸及びGal−1−リン酸を濃縮(condense)させる能力を保つのみならず、また他の単糖−1−P、GlcA−1−リン酸及びXyl−1−リン酸を濃縮させる能力を有する。そのため、我々がUSPを選択して直接にGal−1−リン酸とUTPを濃縮させた後にUDP−Gal再生を行うことにより、UDP−Gal合成の第3再生が達成される。
アリル基−Gb3の合成
反応混合物(200 mL)は、100 mM Tris−HCl緩衝液(pH 7.0)中に溶けていたアリル基−Lac(10 mmol)、ガラクトース(10 mmol)、ホスホエノールピルビン酸(PEP)(22 mmol)、ATP(0.05 mmol)、UTP(0.125 mmol)及び10 mM MgClを含む。1,4−ガラクトース転移酵素(LgtC)(100 U)、ガラクトースキナーゼ(GalK)(50 U)、UDP−糖ピロホスホリラーゼ(AtUSP)(150 U)、ピルビン酸キナーゼ(PK)(200 U)及びピロホスファターゼ(PPA)(200 U)をその中に添加して反応を起動させる。フラスコを25C下に置いて培養すると共に、TLCで反応過程をモニターすることにより、アニスアルデヒドを発色させて表記する。もしいずれか1つの反応がまだ完了していないと、より多くの酵素を反応が完了するまでに添加する。TLC及びESI−MSで産物を確定する。
アリル基−Gb4の合成
アリル基−Gb3の合成後に、さらに他の成分を添加し、前記成分は、220mL溶液中に溶けていたN−アセチルガラクトサミン(GalNAc)(9.9 mmol)、PEP(22 mmol)、1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素(1,3GalNAcT, LgtD)(100 U)、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ(NahK)(50 U)、N−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素(GlmU)(200 U)、PK(100 U)及びPPA(100 U)を含む。混合物を25C下に置いて培養すると共に、TLC及びESI−MSで 完全反応になるまでにモニターする。さらにC−18ゲルカラムで前記産物を純化すると共に、NMRで特徴を確定する。
アリル基−Gb5の合成
反応混合物(250 mL)は、100 mM Tris−HCl緩衝液(pH 7.0)中に溶けていたアリル基−Gb4(9 mmol)、ガラクトース(9 mmol)、PEP(22 mmol)、ATP(0.05 mmol)、UTP(0.125 mmol)及び10 mM MgClを含む。反応混合物中に1,3−ガラクトース転移酵素(1,3GalT, LgtD)(200 U)、GalK(50 U)、USP(150 U)、PykF(100 U)及びPPA(100 U)を添加して反応を起動させると共に、完全反応になるまでに25C下に置いて培養する。
アリル基−Globo Hの合成
アリル基−Gb5反応産物の半量(〜4.5 mmol)は、付加的な純化をせずに直接にアリル基−globo Hを準備するために用いられる。フコース(5 mmol)、ATP(0.05 mmol)、GTP(0.5 mmol)及びPEP(11 mmol)(100 mM Tris−HCl 緩衝液(pH 7.0)に溶けている)を含む溶液をL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼ(FKP)(200 U)、PykF(200 U)、PPA(200 U)及び1,2−フコース転移酵素(FutC)(200 U)中に添加すると共に、完全反応になるまでに25C下に置いて培養し、またC−18ゲルクロマトグラフィーで前記産物を純化すると共に、その特徴を確定する。
アリル基−SSEA4の合成
アリル基−Gb5反応混合物の他の半量(4.5 mmol)は、アリル基−SSEA4を合成するために用いられる。その中に100 mM Tris−HCl緩衝液(pH
8.0)中に溶けていたN−アセチルノイラミン酸(Neu5Ac)(5 mmol)、ATP(0.05 mmol)、CTP(0.25 mmol)、PEP(11 mmol)及び10 mM MgClを添加し、そしてシチジン一リン酸キナーゼ(CMK)(50 U)、CMP−シアル酸シンターゼ(Css)(120 U)、PykF(100 U)、PPA(100 U)及びα−2,3−シアル酸転移酵素(JT−FAJ−16)(150 U)を添加する。その過程は、TLCでモニターし、かつ上記のような方法で純化すると共に、前記産物の特徴を確定する。
オリゴ糖の純化と特性評価
反応混合物を90Cまで加熱して30分間を維持し、次に遠心分離(5000 rpm、20分間)を行うことで、反応混合物中のタンパク質を除去する。続いて濾過液をC−18ゲルクロマトグラフィー法で純化すると共に、グラジエント送液(100%水から10%メタノール(水中))で洗滌する。留分を収集すると共に、TLC[ブタノール/水酸化アンモニウム/水=5:3:2(v/v/v)]でモニターし、アリル基−オリゴ糖の留分を収集してフリーズドライする。HPLC(Cosmosil 5SL−IIカラム使用、(HO/アセトニトリル=19/81)により、アイソクラチックモード(isocratic mode)下)で純度が99%よりも高い産物が獲得される。1H
NMR、13C NMR 及び質量分析装置(Avance 600及びAPEX−ultra 9.4 T FTICR−MS, Bruker Daltonics)で、アリル基−Lac、アリル基−Gb3、アリル基−Gb4、アリル基−Gb5、アルケニル基プロピル−Globo H及びアリル基−SSEA4の構造を分析する。
ヌクレオチド糖合成、糖基転移酵素及びATP再生に用いられる遺伝子のクローニング
全ての遺伝子は、遺伝子組のDNAまたはcDNAプールにより、個別プライマー(表6)でPCRを経て獲得され、かつ前記PCR産物を修飾されたpET47b担体に接合する。ATGの後、続いてHis−tag、AcTEV プロテアーゼのために位置を切断し、及び特別の制限識別酵素のccdB正の選択遺伝子(positive selection gene)、またはC−末端His−tagにおけるpET28aを側接する。遺伝子発現量を増加するために、大腸桿菌に対して最適化した暗号を使用して前記4個の糖基転移酵素を合成する。化学形質転換方法により、正確な配列を有するプラスミドをArcticExpress/RILコンピテント細胞にクローニングする。単一の菌そうを選ぶと共に、それをカナマイシンを有するTB培地に接種し、終夜培養後に新鮮なTB培地を使用して細胞培養物を更新する。OD600が0.5に達する時に、最中濃度0.1 mMのIPTGで標的タンパク質の表現を誘発する。そして16C下、継続的に24時間成長する。前記大腸桿菌を収集すると共に、50mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH8.0)、300mM塩化ナトリウム及び10mMイミダゾールを含有する緩衝液中に、マイクロ液化器で細胞を破壊する。前記細胞を4℃及び10,000 rpm下、30分間遠心分離する。懸濁液を平衡したNi−NTAに注ぎ込み、かつ沈澱物を捨てる。同一の緩衝液(ただイミダゾールを含む濃度がより高い(250mM))を使用して結合していたタンパク質を洗い出す。Qubit Protein Quantitation(Invitrogen, CA)を使用してタンパク質濃度を測定すると共に、SDS−PAGEを用いてその純度を確認する。
Figure 2021168693
Figure 2021168693
酵素分析
常定な分析条件を維持するために、全ての活性測定は、いずれも37°C、10mM MgCl、100mM Trisで、及びpHが7.5である条件下で行う。
(i)ガラクトースキナーゼ(GalK)、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ(GalNAcK)、フコースキナーゼ(FKP)及びシチジン一リン酸キナーゼ(CMK)の活性測定
蛍光分析法は、ADP生産量(ATP消耗量)のモニターに基づいて、それはNADH消耗量を測定するピルビン酸キナーゼ/L−乳酸デヒドロゲナーゼ結合酵素を使用する分析である。例えば、Murray氏ら, “Mechanism of Human α−1,3−Fucosyltransferase V: Glycosidic Cleavage Occurs Prior to Nucleophilic Attack” Biochemistry(1997) 36:823−831; 及びGosselin氏ら, “A Continuous Spectrophotometric Assay for Glycosyltransferases” Analytical Biochemistry(1994) 220:92−97が参照される。NADHの蛍光特性は、340 nmの励起波長及び450 nmの放射波長を有する。100 uLの反応混合物を調製し、それは100 mM Tris(pH 7.5)中の前記結合酵素(ウサギ筋肉由来のピルビン酸キナーゼ(5単位)及びL−乳酸デヒドロゲナーゼ(7単位))、基質及び補助因子(0.2 mM NADH、0.8 mM PEP及び10 mM MgCl)を含有する。個別の糖を添加することにより、反応を起動させる。Kcat及びKm動力学的パラメーターは、Grafit version 7(Erithacus Software, Middlesex, UK)の理論方プログラムを使用し、前記実験データに適した曲線によって計算される。1単位の糖キナーゼ活性は、25°Cで1分間ごとに1 umol糖−1−Pを形成する量として定義される。
(ii)UDP−糖ピロホスホリラーゼ(USP)、N−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素(GlmU)、GDP−L−フコースピロホスホリラーゼ(FKP)及びCMP−シアル酸シンターゼ(Css)の活性の測定
ピロリン酸塩の生産量は、EnzCheck Pyrophosphate Assay Kit(Invitrogen, CA, USA)を使用して測定する。分析成分は:UV−Starマイクロタイタープレー(Greiner Bio One, Germany )中の200 uM 2−アミン基−6−メルカプト−7−メチルプリンヌクレオシド、1単位のヌクレオシドホスホリラーゼ、0.03単位の無機ピロホスファターゼ、10 mM MgCl及び50 mM Tris(pH 7.5於100uL規模)を含む。FKPを除いて、全ての成分をマイクロタイタープレー中に混合して平基準線を形成することを目的としてそれを平衡化する。酵素を添加することにより、反応を起動させる。CMP−シアル酸シンターゼを除いて、1単位の酵素活性は、25°Cで1分間ごとに個別糖−1−Pから1 umolヌクレオチド糖を形成する量として定義される。CMP−シアル酸シンターゼについては、その1単位の酵素活性は、25°Cで1分間ごとに1 umolカラメル酸を形成する量として定義される。
(iii)糖基転移酵素の測定:α−1,4−ガラクトース転移酵素(LgtC)、β1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素(β1,3GalNAcT,LgtD)、β−1,3−ガラクトース転移酵素(LgtD),α−1,2−フコース転移酵素(FutC)及びα−2,3−シアル酸転移酵素(JT−FAJ−16)。蛍光分析法を使用してUDP、GDPまたはCDPの生産をモニターし、それはNADH消耗量を測定するピルビン酸キナーゼ/L−乳酸デヒドロゲナーゼ結合酵素を使用する分析である。例えば、Murray氏ら, “Mechanism of Human α−1,3−Fucosyltransferase V: Glycosidic Cleavage Occurs Prior to Nucleophilic Attack” Biochemistry(1997) 36:823−831; 及びGosselin氏ら, “A Continuous Spectrophotometric Assay for Glycosyltransferases” Analytical Biochemistry(1994) 220:92−97が参照される。ヌクレオチド糖を除いて、全ての分析成分を25℃で、同時に多孔プレート蛍光放射測定器(SpectraMax M2 Readers, Molecular Devices)中に培養する。対応するヌクレオチド糖を添加することにより、反応を起動させる。Kcat及びKm動力学的パラメーターは、Grafit version 7(Erithacus Software, Middlesex, UK)の理論方プログラムを使用し、前記実験データに適した曲線によって計算される。1単位の活性は、25°Cで1分間ごとに各別のヌクレオチド糖中に1 umol糖を受容体に触媒化転移する量として定義される。
(iv)ピルビン酸キナーゼ(PyrK)の測量
ピルビン酸キナーゼ分析法は、前述した糖基酵素を少々変更して得られ、かつNADHの消耗量に基づくものでもある。100 uLの反応混合物を準備し、それは100 mM Tris(pH 7.5)中の0.8 mM ADP、0.8 mM PEP、0.2 mM NADH、10 mM MgCl及びウサギ筋肉由来のL−乳酸デヒドロゲナーゼ(5単位)を含み、前記混合物を黒色多孔プレートに置く。NADHは、340 nmの励起波長及び450 nmの放射波長を有する。適当量の再編成大腸桿菌ピルビン酸キナーゼを添加することにより、反応を起動させる。1単位の酵素活性は、25°Cで1分間ごとに個別糖−1−Pから1 umolヌクレオチド糖を形成する量として定義される。CMP−シアル酸シンターゼについては、その1単位のピルビン酸キナーゼは、25°Cで1分間ごとに1 umolリン酸(エノール)ピルビン酸からピルビン酸に変換する量として定義される。
(v)ピロホスファターゼ(PPA)の測量
ピロホスファターゼ分析法は、EnzCheck Pyrophosphate Assay Kit(Invitrogen, CA, USA)キットから提供するホスホリラーゼ測定法を、少々変更して得られる。分析成分は:1mMピロリン酸塩、200 uM 2−アミン−6−メルカプト−7−メチルプリンヌクレオシド、1単位のヌクレオシドホスホリラーゼ、10 mM MgCl及び50 mM Tris(pH of 7.5)を含み、それを適当量の再編成大腸桿菌ピロホスファターゼと100 uL規模でUV−Starマイクロタイタープレート(Greiner Bio One, Germany )中に置く。1単位のピロホスファターゼ活性は、25°Cで1分間ごとに1.0 umole無機ピロリン酸塩を釈放する量として定義される。
(vi)最適pHの測量
酵素活性の最適pHは、4.0〜10.0の範囲内で、前述した標準酵素分析方法を使用して測量し、それは酢酸ナトリウム、MES、MOPS、HEPES、Tris−HCl及びCHES緩衝液を含む。前記緩衝液のpH値は培養温度によって調整される。全ての反応は、統計的な評価の便宜のため、いずれも3回反復実験する。
(vii)最適二価金属イオンの測量
所要の金属の分析は、標準分析条件下で行う。EDTAの存在または不存在下、酵素を金属イオン(Mg2+、Mn2+、Mg2+、Mn2+、Ca2+、Zn2+、Co2+またはNi2+)と混合する(最終濃度10 mM)。全ての反応は、統計的な評価の便宜のため、いずれも3回反復実験する。
(viii)最適温度の測量
温度が酵素活性に対する影響力の評価は、適当量の純酵素をMOPS緩衝液(pH 7.0)、10 mM MgCl及び個別基質中に培養する。分析の一致性を維持するために、まず全ての成分を混合しておき、かつ分析温度で5分間予熱し、それから定常温度で酵素を添加して反応を起動させると共に、マルチモードプレートリーダー(SpectraMax M5, Molecular Devices)で記録する。温度範囲は20から60Cの間である。全ての反応は、統計的な評価の便宜のため、いずれも3回反復実験する。
酵素組合せ物
UDP−Gal再生/ガラクトース基化
1.GalK:大腸桿菌から由来するガラクトースキナーゼ
2.USP:シロイヌナズナから由来するUDP−糖ピロホスホリラーゼ
3.LgtC:ナイセリア・メニンジティディスから由来する1,4ガラクトース転移酵素、但しその暗号は大腸桿菌に対し最適化したもの
4.PykF:大腸桿菌から由来するピルビン酸キナーゼ
5.PPA:大腸桿菌から由来するピロホスファターゼ。
暗号最適化したLgtC酵素のコード配列は下記のとおりである(SEQ ID NO: 27):
ATGGACATCGTTTTCGCGGCGGACGACAACTACGCGGCGTACCTGTGCGTTGCGGCGAAATCTGTTGAAGCGGCGCACCCGGACACCGAAATCCGTTTCCACGTTCTGGACGCGGGTATCTCTGAAGCGAACCGTGCGGCGGTTGCGGCGAACCTGCGTGGTGGTGGTGGTAACATCCGTTTCATCGACGTTAACCCGGAAGACTTCGCGGGTTTCCCGCTGAACATCCGTCACATCTCTATCACCACCTACGCGCGTCTGAAACTGGGTGAATACATCGCGGACTGCGACAAAGTTCTGTACCTGGACATCGACGTTCTGGTTCGTGACTCTCTGACCCCGCTGTGGGACACCGACCTGGGTGACAACTGGCTGGGTGCGTGCATCGACCTGTTCGTTGAACGTCAGGAAGGTTACAAACAGAAAATCGGTATGGCGGACGGTGAATACTACTTCAACGCGGGTGTTCTGCTGATCAACCTGAAAAAATGGCGTCGTCACGACATCTTCAAAATGTCTTGCGAATGGGTTGAACAGTACAAAGACGTTATGCAGTACCAGGACCAGGACATCCTGAACGGTCTGTTCAAAGGTGGTGTTTGCTACGCGAACTCTCGTTTCAACTTCATGCCGACCAACTACGCGTTCATGGCGAACCGTTTCGCGTCTCGTCACACCGACCCGCTGTACCGTGACCGTACCAACACCGTTATGCCGGTTGCGGTTTCTCACTACTGCGGTCCGGCGAAACCGTGGCACCGTGACTGCACCGCGTGGGGTGCGGAACGTTTCACCGAACTGGCGGGTTCTCTGACCACCGTTCCGGAAGAATGGCGTGGTAAACTGGCGGTTCCGCACCGTATGTTCTCTACCAAACGTATGCTGCAGCGTTGGCGTCGTAAACTGTCTGCGCGTTTCCTGCGTAAAATCTACTGA。
UDP−GalNAc再生/アセチルガラクトサミン化
1.GalNAcK:ロンガム菌から由来するN−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ
2.GlmU:大腸桿菌から由来するN−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素
3.LgtD:ヘモフィルス・インフルエンザ桿菌から由来するβ1,3ガラクトー ス転移酵素、但しその暗号は大腸桿菌に対して最適化したもの
4.PykF:大腸桿菌から由来するピルビン酸キナーゼ
5.PPA:大腸桿菌から由来するピロホスファターゼ。
暗号最適化したLgtD酵素のコード配列は下記のとおりである(SEQ ID NO: 28):
ATGGAAAACTGCCCGCTGGTTTCTGTTATCGTTTGCGCGTACAACGCGGAACAGTACATCGACGAATCTATCTCTTCTATCATCAACCAGACCTACGAAAACCTGGAAATCATCGTTATCAACGACGGTTCTACCGACCTGACCCTGTCTCACCTGGAAGAAATCTCTAAACTGGACAAACGTATCAAAATCATCTCTAACAAATACAACCTGGGTTTCATCAACTCTCTGAACATCGGTCTGGGTTGCTTCTCTGGTAAATACTTCGCGCGTATGGACGCGGACGACATCGCGAAACCGTCTTGGATCGAAAAAATCGTTACCTACCTGGAAAAAAACGACCACATCACCGCGATGGGTTCTTACCTGGAAATCATCGTTGAAAAAGAATGCGGTATCATCGGTTCTCAGTACAAAACCGGTGACATCTGGAAAAACCCGCTGCTGCACAACGACATCTGCGAAGCGATGCTGTTCTACAACCCGATCCACAACAACACCATGATCATGCGTGCGAACGTTTACCGTGAACACAAACTGATCTTCAACAAAGACTACCCGTACGCGGAAGACTACAAATTCTGGTCTGAAGTTTCTCGTCTGGGTTGCCTGGCGAACTACCCGGAAGCGCTGGTTAAATACCGTCTGCACGGTAACCAGACCTCTTCTGTTTACAACCACGAACAGAACGAAACCGCGAAAAAAATCAAACGTGAAAACATCACCTACTACCTGAACAAAATCGGTATCGACATCAAAGTTATCAACTCTGTTTCTCTGCTGGAAATCTACCACGTTGACAAATCTAACAAAGTTCTGAAATCTATCCTGTACGAAATGTACATGTCTCTGGACAAATACACCATCACCTCTCTGCTGCACTTCATCAAATACCACCTGGAACTGTTCGACCTGAAACAGAACCTGAAAATCATCAAAAAATTCATCCGTAAAATCAACGTTATCTTCTAG。
GDP−FKP再生/フコース基化
1.FKP:バクテロイデス・フラジリスから由来するL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼ
2.FutC:ヘリコバクター・ピロリから由来するα−1,2フコース転移酵素、但しその暗号は大腸桿菌に対して最適化したもの
3.PykF:大腸桿菌から由来するピルビン酸キナーゼ
4.PPA:大腸桿菌から由来するピロホスファターゼ。
暗号最適化したFutC酵素のコード配列は下記のとおりである(SEQ ID NO: 29):
ATGGCGTTCAAAGTTGTTCAGATCTGCGGTGGTCTGGGTAACCAGATGTTCCAGTACGCGTTCGCGAAATCTCTGCAGAAACACTCTAACACCCCGGTTCTGCTGGACATCACCTCTTTCGACTGGTCTGACCGTAAAATGCAGCTGGAACTGTTCCCGATCGACCTGCCGTACGCGTCTGCGAAAGAAATCGCGATCGCGAAAATGCAGCACCTGCCGAAACTGGTTCGTGACGCGCTGAAATGCATGGGTTTCGACCGTGTTTCTCAGGAAATCGTTTTCGAATACGAACCGAAACTGCTGAAACCGTCTCGTCTGACCTACTTCTTCGGTTACTTCCAGGACCCGCGTTACTTCGACGCGATCTCTCCGCTGATCAAACAGACCTTCACCCTGCCGCCGCCGCCGGAAAACAACAAAAACAACAACAAAAAAGAAGAAGAATACCAGTGCAAACTGTCTCTGATCCTGGCGGCGAAAAACTCTGTTTTCGTTCACATCCGTCGTGGTGACTACGTTGGTATCGGTTGCCAGCTGGGTATCGACTACCAGAAAAAAGCGCTGGAATACATGGCGAAACGTGTTCCGAACATGGAACTGTTCGTTTTCTGCGAAGACCTGGAATTCACCCAGAACCTGGACCTGGGTTACCCGTTCATGGACATGACCACCCGTGACAAAGAAGAAGAAGCGTACTGGGACATGCTGCTGATGCAGTCTTGCCAGCACGGTATCATCGCGAACTCTACCTACTCTTGGTGGGCGGCGTACCTGATCGAAAACCCGGAAAAAATCATCATCGGTCCGAAACACTGGCTGTTCGGTCACGAAAACATCCTGTGCAAAGAATGGGTTAAAATCGAATCTCACTTCGAAGTTAAATCTCAGAAATACAACGCGTAA。
CMP−Neu5Ac再生/シアル酸化
1.CMK:大腸桿菌から由来するシチジン一リン酸キナーゼ
2.Css:パスツレラ・ムルトシダから由来するCMP−シアル酸シンターゼ
3.JT−FAJ−16:海洋細菌から由来するα2,3シアル酸転移酵素、但しその暗号は大腸桿菌に対して最適化したもの
4.PykF:大腸桿菌から由来するピルビン酸キナーゼ
5.PPA:大腸桿菌から由来するピロホスファターゼ。
暗号最適化したJT−FAJ−16酵素のコード配列は下記のとおりである(SEQ ID NO: 30):
ATGAACAACGACAACTCTACCACCACCAACAACAACGCGATCGAAATCTACGTTGACCGTGCGACCCTGCCGACCATCCAGCAGATGACCAAAATCGTTTCTCAGAAAACCTCTAACAAAAAACTGATCTCTTGGTCTCGTTACCCGATCACCGACAAATCTCTGCTGAAAAAAATCAACGCGGAATTCTTCAAAGAACAGTTCGAACTGACCGAATCTCTGAAAAACATCATCCTGTCTGAAAACATCGACAACCTGATCATCCACGGTAACACCCTGTGGTCTATCGACGTTGTTGACATCATCAAAGAAGTTAACCTGCTGGGTAAAAACATCCCGATCGAACTGCACTTCTACGACGACGGTTCTGCGGAATACGTTCGTATCTACGAATTCTCTAAACTGCCGGAATCTGAACAGAAATACAAAACCTCTCTGTCTAAAAACAACATCAAATTCTCTATCGACGGTACCGACTCTTTCAAAAACACCATCGAAAACATCTACGGTTTCTCTCAGCTGTACCCGACCACCTACCACATGCTGCGTGCGGACATCTTCGACACCACCCTGAAAATCAACCCGCTGCGTGAACTGCTGTCTAACAACATCAAACAGATGAAATGGGACTACTTCAAAGACTTCAACTACAAACAGAAAGACATCTTCTACTCTCTGACCAACTTCAACCCGAAAGAAATCCAGGAAGACTTCAACAAAAACTCTAACAAAAACTTCATCTTCATCGGTTCTAACTCTGCGACCGCGACCGCGGAAGAACAGATCAACATCATCTCTGAAGCGAAAAAAGAAAACTCTTCTATCATCACCAACTCTATCTCTGACTACGACCTGTTCTTCAAAGGTCACCCGTCTGCGACCTTCAACGAACAGATCATCAACGCGCACGACATGATCGAAATCAACAACAAAATCCCGTTCGAAGCGCTGATCATGACCGGTATCCTGCCGGACGCGGTTGGTGGTATGGGTTCTTCTGTTTTCTTCTCTATCCCGAAAGAAGTTAAAAACAAATTCGTTTTCTACAAATCTGGTACCGACATCGAAAACAACTCTCTGATCCAGGTTATGCTGAAACTGAACCTGATCAACCGTGACAACATCAAACTGATCTCTGACATCTAA。
材料及び化学品 全てのヌクレオチド、糖、ヌクレオチド糖及び化学品は、いずれもSigma−Aldrich(St. Louis, MO)から購入されたものである。制限酵素及びT4
DNA結合酵素は、またはNEB(Beverly, MA)からのものである。プライマーは、Proligo Singapore Pte Ltd(Singapore)から注文購入されたものである。Ni−NTA Agaroseは、Qiagen(Santa Clarita, CA)からのものである。Bio−Gel P2ゲルは、Bio−Rad(Hercules, CA)から購入されたものである。プラスミドpET28a、pET47b及び保護したTLCガラスプレート(厚さが0.25 mmのSilica Gel 60及びF254により被覆される)はEMD Chemicals Inc(Carlsbad, CA)から購入されたものである。ArcticExpress/RILコンピテント細胞は、Agilent Genomics(La Jolla, CA)から獲られるものである。以上に言及されていない他の物質は、全てできるだけ高品質ものを買い付けている。
全ての反応は、いずれも薄層クロマトグラフィー法(TLC)でモニターする(流動相:ブタノール:アセテート:水=5:3:2)。TLCは、p−メトキシベンズアルデヒドで染色する。
アリル基−Lacの合成
リンカー(linker)を有する異なるラクトースは、学術的なレポートの方法[Carbohydrate Research 2004, 339, 2415−2424.]に基づいて合成する。H NMR(600 MHz, D2O) δ 6.01(m, 1H), 5.40−5.37(dd, J = 17.3, 1.4 Hz,
1H), 5.30−5.28(d, J = 10.3 Hz, 1H), 4.54(d, J = 8.1 Hz, 1H), 4.46(d, J = 7.8 Hz, 1H), 4.41−4.38(m, 1H), 4.25−4.22(m, 1H), 4.00−3.97(dd, J = 12.3, 2.1 Hz, 1H), 3.93(d, J = 3.3 Hz, 1H), 3.80−3.71(m, 4 H), 3.67−3.53(m, 5H), 3.35−3.33(m, 1H); 13C NMR(150 MHz, D2O) δ 133.3, 118.7, 102.9, 101.0, 78.3, 75.3, 74.7, 74.4, 72.8, 72.5, 70.9, 70.6, 68.5, 60.9, 60.1; HRMS(ESI−TOF, MNa) C152611Na 計算値 405.1367, 測定値405.1346。
リンカーを有するGb3の大規模準備
5 mmolリンカーを有するラクトース、5 mmolガラクトース、12 mmolホスホエノールピルビン酸(PEP)、0.25 mmol ATP、0.25 mmol UTP及び10 mM MgClを100 mM Tris−HCl緩衝溶液(pH 7.5)に添加する。適当量のα−1,4−ガラクトース転移酵素(LgtC)、ガラクトースキナーゼ(GalK)、UDP−糖ピロホスホリラーゼ(USP)、ピルビン酸キナーゼ(PykF)及びピロホスファターゼ(PPA)を添加することにより、反応を起動させる。三角フラスコを穏やかに揺らし、16〜50Cの培養器中に置く。TLCを利用して反応を観察する。もし反応が停止すると、さらに多くの酵素を添加する。TLCでその中に出発物がないことを発見した時に、前記反応が停止したことを示す。18C逆相カラムを使用して前記Gb3産物を分離し、その収率が99%である。
アリル基−Gb3: H NMR(600 MHz, D2O) δ 6.00(m, 1H), 5.42(d, J = 17.2 Hz, 1H), 5.32(d,
J = 10.4 Hz, 1H), 4.97(d, J = 3.3 Hz, 1H), 4.56(d, J = 7.9 Hz, 1H), 4.53(d, J =
7.7 Hz, 1H)、4.43−4.37(m, 2H), 4.27−4.24(m, 1H), 4.06−3.58(m, 16H), 3.37−3.34(t,
J = 8.0 Hz, 1H); 13C NMR(150 MHz, D2O) δ 133.3, 118.7, 103.3, 100.9, 100.3, 78.6, 77.3, 75.4, 74.8, 74.5, 72.9, 72.2, 70.9, 70.8, 70.6, 69.1, 68.9, 68.5, 60.5,
60.4, 60.0; HRMS(ESI−TOF, MNa) C213616Na計算値567.1896, 測定値567.1858。
Figure 2021168693
H NMR(600 MHz, D2O) a 4.97(d, J = 3.3 Hz, 1H), 4.56(d, J = 7.9 Hz, 1H)、4.54−4.50(m, 2H), 4.37(dd, J = 6.0 Hz, J = 0.6 Hz, 1H), 4.27−4.24(m, 1H), 4.06−3.59(m, 18H), 3.35(t, J = 8.0 Hz, 1H), 3.03(t, J
= 7.4 Hz, 2H), 1.75−1.68(m, 4H), 1.51−1.46(m, 2H); 13C NMR(150 MHz, D2O) a 103.3, 101.9, 100.3, 78.7, 77.3, 75.4, 74.8,
74.5, 72.9, 72.2, 70.9, 70.8, 70.6, 69.1, 68.9, 68.5, 60.5, 60.4, 60.0, 39.3, 28.1, 26.4, 22.1。
リンカーを有するGb4の大規模準備
5 mmolリンカーを有するGb3、5 mmol N−アセチルガラクトサミン(GalNAc)、12 mmolホスホエノールピルビン酸(PEP)、0.25 mmol ATP、0.25 mmol UTP及び10 mM MgClを100 mM
Tris−HCl緩衝溶液(pH 7.5)に添加する。適当量のβ−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素(LgtD)、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ(GalNAcK)、N−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素(GlmU)、ピルビン酸キナーゼ(PykF)及びピロホスファターゼ(PPA)を添加することにより、反応を起動させる。三角フラスコを穏やかに揺らし、16〜50Cの培養器中に置く。TLCを利用して反応を観察する。もし反応が停止すると、さらに多くの酵素を添加する。TLCでその中に出発物がないことを発見したときに、前記反応が停止したことを示す。18C逆相カラムを使用して前記Gb4産物を分離し、その収率が96%である。
アリル基−Gb4: H NMR(600 MHz, D2O) δ 6.01(m, 1H), 5.40−5.38(dd, J = 17.3, 1.4 Hz, 1H), 5.30(d, J = 10.5 Hz, 1H), 4.92(d, J = 3.9 Hz, 1H), 4.64(d, J = 8.5 Hz, 1H), 4.54(d, J = 7.9 Hz, 1H), 4.53(d, J = 7.8
Hz, 1H), 4.42−4.38(m, 2H), 4.26−4.22(m,
2H), 4.05(d, J = 2.9 Hz, 1H), 4.01−3.99(dd, J = 12.3, 1.8 Hz, 1H), 3.98−3.89(m,
5H), 3.86−3.74(m, 7H), 3.72−3.57(m, 7H), 3.37−3.34(t, J = 8.6 Hz, 1H), 2.05(s, 3H); 13C NMR(150 MHz, D2O) δ 133.2, 118.7, 103.3, 103.2, 100.9, 100.4, 78.7, 78.6, 77.2, 75.4, 74.9, 74.8, 74.5, 72.9, 72.1, 70.9, 70.8, 70.6, 70.2, 68.9, 67.7,
67.6, 60.9, 60.5, 60.3, 60.2, 60.0, 52.6, 22.2; HRMS(MALDI, MNa) C2949NO21Na計算値770.2689, 測定値770.2654。
リンカーを有するGb5の大規模準備
5 mmolアリル基−Gb4、5 mmoガラクトース、12 mmolホスホエノールピルビン酸(PEP)、0.25 mmol ATP、0.25 mmol UTP、10 mM MgClを100 mM Tris−HCl緩衝液(pH 7.5)に添加する。適当量のβ−1,3−ガラクトース転移酵素、ガラクトースキナーゼ(GalK)、UDP−糖ピロホスホリラーゼ(USP)、ピルビン酸キナーゼ(PykF)及びピロホスファターゼ(PPA)を添加することにより、反応を起動させる。三角フラスコを穏やかに揺らし、16〜50Cの培養器中に置く。TLCを利用して反応を観察する。もし反応が停止すると、さらに多くの酵素を添加する。TLCでその中に出発物がないことを発見したときに、前記反応が停止したことを示す。18C逆相カラムを使用して前記Gb5産物を分離し、その収率が95%である。
アリル基−Gb5: H NMR(600 MHz, D2O) δ 6.01(m, 1H), 5.41−5.38(dd, J = 17.3, 1.4 Hz, 1H), 5.31(d, J = 10.6 Hz, 1H), 4.93(d, J = 4.0 Hz, 1H), 4.71(d, J = 8.5 Hz, 1H), 4.55(d, J = 8.1 Hz, 1H), 4.53(d, J = 7.8
Hz, 1H), 4.47(d, J = 7.7 Hz, 1H), 4.42−4.39(m, 2H), 4.27−4.23(m, 2H), 4.20(d, J
= 3.2 Hz, 1H), 4.09−3.90(m, 8H), 3.87−3.59(m, 17H), 3.55−3.52(m, 1H), 3.36−3.33(t, J = 8.6 Hz, 1H), 2.04(s, 3H); 13C NMR(150 MHz, D2O) δ 175.1, 133.2, 118.7, 104.8, 103.3, 102.9, 100.9, 100.4, 79.6, 78.7, 78.6, 77.2, 75.4, 74.9, 74.8, 74.6, 74.5, 72.9, 72.4, 72.1, 70.9, 70.6(2C), 70.2, 68.9, 68.5, 67.9, 67.6, 60.9(2C), 60.33, 60.28, 60.0, 51.5, 22.2; HRMS(ESI−TOF, MNa) C3559NO26Na計算値932.3218, 測定値932.3235。
Figure 2021168693
H NMR(600 MHz, D2O), 4.47(d, 1H, J = 8.42 Hz), 4.30(d, 1H, J = 7.9 Hz), 4.28(d, 1H, J = 8.1 Hz), 4.24(d, 1H, J = 7.7 Hz), 4.19(t, 1H J = 7.0 Hz), 4.04(d, 1H, J = 2.8 Hz), 3.97(d, 1H, J = 2.98 Hz), 3.87−3.35(m, 32H), 3.30(t, 1H, J = 7.7 Hz), 3.09(t, 1H, J = 8.5 Hz), 2.79(t, 2H, J = 7.6 Hz), 1.82(s, 3H), 1.51−1.43,(m, 4H), 1.28−1.21(m, 2H) 13C NMR(150 MHz, D2O), a 175.0, 104.7, 103.1, 102.8, 101.8, 100.2, 79.4, 78.5, 78.4, 76.9, 75.3, 74.8, 74.7, 74.4, 74.3, 72.8, 72.2, 71.9,
70.6, 70.4, 70.0, 69.9, 68.7, 68.4, 67.8, 67.4, 60.82, 60.77, 60.13, 60.1, 59.8, 51.3, 39.1, 28.0, 26.3, 22.1, 21.9 MALDI−TOF: C376626 [M+H]計算値955.3904; 測定値955.3972。
リンカーを有するGlobo Hの大規模準備
5 mmolリンカーを有するGb5、5 mmol フコース、12 mmolホスホエノールピルビン酸(PEP)、0.25 mmol ATP、0.25 mmol GTP と10 mM MgClを100 mM Tris−HCl緩衝液(pH 7.5)に添加する。α−1,2−フコース転移酵素、L−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼ(FKP)、ピルビン酸キナーゼ(PykF)及びピロホスファターゼ(PPA)を添加することにより、反応を起動させる。三角フラスコを穏やかに揺らし、16〜50Cの培養器中に置く。TLCを利用して反応を観察する。もし反応が停止すると、さらに多くの酵素を添加する。TLCでその中に出発物がないことを発見したときに、前記反応が停止したことを示す。18C逆相カラムを使用して前記Globo H産物を分離し、その収率が94%である。
アリル基−Globo H: H NMR(600 MHz, D2O) δ 6.01(m, 1H), 5.41−5.38(dd, J = 17.3, 1.4 Hz, 1H), 5.31(d, J = 10.7 Hz, 1H), 5.24(d, J = 4.0 Hz, 1H), 4.91(d, J = 3.9 Hz, 1H), 4.63(d, J = 7.7 Hz, 1H), 4.56−4.52(m, 3H), 4.42−4.40(m, 2H), 4.26−4.23(m, 3H), 4.12(d, J = 2.2 Hz, 1H), 4.05(d, J = 3.0 Hz, 1H), 4.03−3.59(m, 28 H), 3.36−3.33(t, J = 8.2 Hz, 1H), 2.06(s, 3H), 1.24(d, J = 6.5 Hz, 3H); 13C NMR(150 MHz, D2O) δ 174.3, 133.2, 118.7,103.9, 103.2, 102.0, 100.9, 100.4, 99.3, 78.7, 78.3, 77.1, 76.3, 76.1, 75.5, 75.0, 74.8, 74.6, 74.5, 73.5, 72.9, 72.1, 71.8, 70.8, 70.6, 70.1, 69.5, 69.2, 69.1, 68.5, 68.0, 67.8, 66.8, 60.95, 60.93, 60.3(2C), 60.0, 51.6, 22.2, 15.3; HRMS(MALDI, MNa) C4170NO30Na計算値1079.3875, 測定値1078.4145。
Figure 2021168693
H NMR(600 MHz, D2O) a5.12(d, 1H, J = 3.9 Hz), 4.78(d, 1H, J = 3.6 Hz ), 4.50(d, 1H, J = 7.7 Hz),4.43(d, 1H, J = 7.5 Hz), 4.40(d, 1H, J = 7.7 Hz), 4.37(d, 1H, J = 8.0 Hz), 4.30(t, 1H, J = 6.2 Hz), 4.15−4.10(m, 2H), 3.99(d, 1H, J = 1.8 Hz),
3.92(d, 1H, J = 2.2 Hz), 3.90−3.47(m, 33H), 3.19(t, 1H, J = 8.3 Hz), 2.89(t, 2H, J = 7.5 Hz), 1.94(s, 3H), 1.60−1.55(m,
4H), 1.38−1.31(m, 2H), 1.11(d, 3H, J = 6.4 Hz). 13C NMR(150 MHz, D2O ) a176.1, 105.7, 105.0, 103.74, 103.65, 102.1, 100.97, 80.5, 79.9, 78.8, 78.0, 77.8, 77.2,
76.76, 76.5, 76.3, 76.2, 75.3, 74.6, 73.8, 73.5, 72.5, 71.81, 71.78, 71.2, 71.1, 70.9, 70.8, 70.2, 69.7, 69.5, 68.5, 62.66, 62.64, 62.0, 61.7, 53.3, 41.0, 29.9, 28.1, 23.9, 23.8, 17.0 MALDI−TOF: C437630 [M+Na]計算値1123.4381, 測定値1123.4385。
リンカーを有するSSEA4の大規模準備
5 mmolリンカーを有するGb5、5 mmolフコース、12 mmolホスホエノールピルビン酸(PEP)、0.25 mmol ATP、0.25 mmol CTP與10 mM MgClを100 mM Tris−HCl緩衝液(pH 7.5)に添加する。適当量のα−2,3−シアル酸転移酵素、シチジン一リン酸キナーゼ(CMK)、CMP−シアル酸シンターゼ(Css)、ピルビン酸キナーゼ(PykF)及びピロホスファターゼ(PPA)を添加することにより、反応を起動させる。三角フラスコを穏やかに揺らし、16〜50Cの培養器中に置く。TLCを利用して反応を観察する。もし反応が停止すると、さらに多くの酵素を添加する。TLCでその中に出発物がないことを発見したときに、前記反応が停止したことを示す。18C逆相カラムを使用して前記SSEA4産物を分離し、その収率が45%である。
アリル基−SSEA4: H NMR(600 MHz, D2O) δ 6.00(m, 1H), 5.40−5.37(d, J = 17.3 Hz, 1H), 5.30−5.28(d, J = 10.4 Hz, 1H), 4.92(d, J
= 3.9 Hz, 1H), 4.70(d, J = 8.5 Hz, 1H),
4.54−4.51(m, 3H)、4.40−4.38(m, 2H), 4.25−4.18(m, 3H), 4.10−3.52(m, 34 H), 3.35−3.32(t, J = 8.6 Hz, 1H), 2.77(dd, J = 12.5, 4.6 Hz, 1H), 2.03(s, 6H), 1.80(t, J =
12.1 Hz, 1H); 13C NMR(150 MHz, D2O) δ 175.2, 175.1, 174.1, 133.4, 121.6, 118.9,
104.7,103.4, 103.1, 101.1, 100.5, 99.8,
79.9, 78.9, 78.8, 77.3, 75.7, 75.5, 75.0, 74.7, 74.6, 73.0, 72.9,72.2, 72.1, 71.9, 71.0, 70.8, 70.4, 69.1, 69.0, 68.5, 68.2, 68.0, 67.7, 67.5, 62.6, 61.1, 60.5, 60.4, 60.1, 51.7,51.4, 39.8, 22.4, 22.1; HRMS(ESI−TOF, M−H) C467534−計算値1199.4196, 測定値1199.4208。
Figure 2021168693
H NMR(600 MHz, D2O) d 4.94(d, J = 3.8 Hz, 1H), 4.72(d, J = 8.5 Hz, 1H), 4.54−4.50(m, 3H), 4.40(t, J = 6.4 Hz, 1H), 4.27(d, J = 2.0 Hz, 1H), 4.20(d, J = 2.8 Hz, 1H), 4.10−3.54(m, 37 H), 3.34−3.31(m, 1H), 3.02(t, J = 7.6 Hz, 2H), 2.78(dd, J
= 12.4, 4.6 Hz, 1H), 2.05(m, 6H), 1.80(t, 12.2 Hz, 1H), 1.74−1.67(m, 4H), 1.51−1.45(m, 2H); 13C NMR(150 MHz, DO) d175.0, 174.9, 173.9,104.5, 103.2, 102.9, 101.9, 100.3, 99.6, 79.7, 78.8、78.7, 77.1, 75.5, 75.4, 74.8, 74.7, 74.6, 74.5, 72.9, 72.7, 72.1, 71.8, 70.8, 70.2, 70.0, 68.9, 68.9, 68.3, 68.0, 67.8, 67.5, 67.3, 62.4, 60.9, 60.3, 60.3, 60.0, 51.6, 51.3, 39.7, 39.3, 28.1, 26.5, 22.3, 22.0, 22.0; HRMS(ESI−TOF, MNa)計算値C488334Na 1268.4756, 測定値1268.4760。
Figure 2021168693
Figure 2021168693
実施例2:アリル基−ラクトースから一ステップ(One−Step)でアリル基−Gb5(SSEA3)の合成
いかなる中間物を純化する必要がない場合、アリル基−ラクトースから一ステップ(one−step)でアリル基−Gb5を合成する鎖反応は、図6に例示される。
三角フラス平中に、5 mmolアリル基−ラクトース、5 mmol ガラクトース、12 mmol PEP、0.25 mmol ATP、0.25 mmol UTP及び10 mM MgClを100 mM Tris−HCl緩衝液(pH 7.5)中に混合する。三角フラスコ中に適当のα1,4−ガラクトース転移酵素(LgtC)、GalK、USP、PykF及びPPAを添加して酵素反応を起動させると共に、アリル基−Gb3を合成する。反応混合物を含有する三角フラスコを穏やかに揺らし、16〜50Cの培養器中に置く。TLC分析法を利用して合成過程をモニターする。もしアリル基−Gb3の合成が見当たらないと、さらに多くの酵素を添加する。
アリル基−Gb3の合成後に、他の組の成分(5 mmol GalNAc、12 mmol PEP及び適当量のN−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ(GalNAcK)、N−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素(GlmU)、PykF、PPA 及びβ・ 1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素(LgtD)を含む)を三角フラスコ中に添加する。アリル基−Gb3の合成と同じ条件下、形成された反応混合物を培養する。アリル基−Gb4の合成が見当たらないと、さらに多くの酵素を添加する。
アリル基−Gb4の合成後に、アリル基−Gb4の純化をしない場合、5 mmolガラクトース及び12 mmol PEPを三角フラスコ中に添加する。適当のβ 1,3−ガラクトース転移酵素(LgtD)、GalK、USP、PykF及びPPAを添加することにより、次段階のガラクトースグリコシド化反応を起動させてアリル基−Gb5を合成する。反応混合物を含有する三角フラスコを穏やかに揺らし、16〜50Cの培養器中に置く。TLC分析法を利用して合成過程をモニターする。もしアリル基−Gb5の合成が見当たらないと、さらに多くの酵素を添加する。アリル基−ラクトースから一ステップでアリル基−Gb5を合成する収率が約40%である。
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他の実施態様
上下文中に反対または他の説明がない限り、特許請求の範囲中に記載の「1つ」、「1個」及び「前記」は、1つまたは1個よりも多いことを表す。上下文中に別途に産物または方法に関する反対または他の説明がない限り、特許請求の範囲または明細書中に、1組の1つまたは多数個の構成要素の間に「または」が現出されると、その中に1個、1個よりも多いまたは全ての構成要素が現出・使用されることと見なす。本発明が提供する産物または方法中の態様について、ちょうど1個の構成要素が現出・使用されることを含む。本発明が提供する産物または方法中の態様について、1個よりも多いまたは全ての構成要素が現出・使用されることを包含する。
さらに、本発明は、全ての変異物、組合せ及び取替えを含み、列挙される請求項中の1つまたは多数個の制限、素子、語句及び記述の技術用語も、別の請求項中に引用することができる。例えば、別の請求項に従属するいかなるいかなる請求項は、修飾することによって同一の基礎請求項に従属する他の請求項中の1つまたは多数個の制限を含むようになる。請求項中に素子がリストとして(例えばマーカッシュ形式)提示される場合、全ての素子の各下位群もその内に包含し、かつ任意の素子も前記群中から取り除くことができる。理解すべきことは、一般的に、発明または発明態様は、特定の素子及び/または特徴、前記発明の特定の態様、または前記素子及び/または特徴から構成されるか、実質的に構成される発明態様を包含することが理解されるべきであろう。簡素化の目的を果たすために、これらの特定に掲示されていない態様も本発明中に包含する。また、注意すべきのは、用語「含む」および「備える」は、開放式用語であり、付加的な素子またはステップを含むことを許容することが特記される。範囲が提供されると、エンドポイントの値が含まれる。さらに、上下文中に別途に反対または他の説明がない限り、当業者であれば、異なる発明態様において、前記数値範囲は、特定の値またはかかる範囲内の部分範囲を含み、かつ上下文中に別途に反対または他の説明がない限り、前記範囲の最低値の単位の10分の1までその中に含むことが理解されるであろう。
本願中に言及されている相違特許案件、公開された特許出願、文献資料及び他の公開は、いずれも全文方式で本願に併記される。例え併記された参照書類のいずれかと本願明細書との間に矛盾が存在する場合、本願明細書の内容を準拠とする。さらに、先行技術の内に該当する本発明のいかなる特定の態様は、本願の1つまたは多数個の請求項中から除外される。前記態様は、当業者であれば公知であるため、それが明確的に除外されていなくとも、それらは除外され得る。何の理由に基づくか、または先行技術に関連するか否かに関わらず、本発明中のいかなる特定の態様を除外することができる。
1 酵素的な方式でオリゴ糖を合成する方法であって、
(i)UDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを作製し、その中、前記UDP−Gal再生酵素群は、ガラクトースキナーゼ、UDP−糖ピロホスホリラーゼ及びピルビン酸キナーゼを含むことと、
(ii)UDP−Gal及びα−1,4ガラクトース転移酵素の存在下、Lac−OR1AをGb3−OR1Aに転換し、その中、R1Aは、水素、置換または未置換されたアルキル基、置換または未置換されたアルケニル基、置換または未置換されたアルキニル基、置換または未置換された炭素環基、置換または未置換された複素環基、置換または未置換されたアリール基、置換または未置換されたヘテロアリール基または酸素保護基団であることとを含むことを特徴とする、方法。
2 前記UDP−Gal再生酵素群は、ピロホスファターゼを含むことを特徴とする、上記1に記載の方法。
3 (i)及び(ii)は、Gb3−合成反応混合物中に発生され、前記Gb3−合成反応混合物は、ガラクトース、PEP、ATP、UTP、Lac−OR1A、α−1,4−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群を含むことを特徴とする、上記1または2に記載の方法。
4 いかなる酵素反応発生前においても、Lac−OR1AとガラクトースのGb3−合成反応混合物中のモル比が1:1であることを特徴とする、上記3に記載の方法。
5 R1Aは、水素、アリル基、置換されたアルキル基、ビオチンまたはセラミドであることを特徴とする、上記1〜4のいずれか1項に記載の方法。
6 前記α−1,4ガラクトース転移酵素はナイセリア・メニンジティディスのLgtCから由来し、前記ガラクトースキナーゼは大腸桿菌から由来し、前記UDP−糖ピロホスホリラーゼはシロイヌナズナから由来し、前記ピルビン酸キナーゼは大腸桿菌から由来し、または前記ピロホスファターゼは大腸桿菌から由来することを特徴とする、上記1〜5のいずれか1項に記載の方法。
7 さらにGb3−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記1〜6のいずれか1項に記載の方法。
8 さらに(iii)UDP−GalNAc及びβ−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素の存在下、Gb3−OR1AをGb4−OR1Aに転換することを含むことを特徴とする、上記1〜6のいずれか1項に記載の方法。
9 さらに(iv)UDP−GalNAc再生酵素群の存在下、GalNAcからUDP−GalNAcを作製し、その中、前記UDP−GalNAc再生酵素群は、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ、N−アセチルヘキソサミン1−リン酸ウリジル転移酵素及びピルビン酸キナーゼ、及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことを含むことを特徴とする、上記8に記載の方法。
10(iii)及び(iv)は、Gb−4合成反応混合物中に行われ、前記Gb−4合成反応混合物は、GalNAc、PEP、ATP、UTP、Gb3−OR1A、β−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素及びUDP−GalNAc再生酵素群を含むことを特徴とする、上記9に記載の方法。
11 前記Gb−4合成反応混合物は、Gb3−合成反応混合物をGalNAc、β−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ及びN−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素と混合することで作製されることを特徴とする、上記10に記載の方法。
12 前記β−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素はヘモフィルス・インフルエンザ桿菌のLgtDから由来し、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼはロンガム菌から由来し、または前記N−アセチルヘキソサミン1−リン酸ウリジル転移酵素は大腸桿菌から由来することを特徴とする、上記8〜11のいずれか1項に記載の方法。
13 さらにGb4−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記8〜12のいずれか1項に記載の方法。
14 さらに(v)UDP−Gal及びβ 1,3−ガラクトース転移酵素の存在下、Gb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換することを含むことを特徴とする、上記8〜12のいずれか1項に記載の方法。
15 さらに(vi)UDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースをUDP−Gaに作製することを含むことを特徴とする、上記14に記載の方法。
16 (v)及び(vi)は、Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記Gb5−合成反応混合物は、ガラクトース、PEP、ATP、UTP、Gb4−OR1A、β1,3−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群を含むことを特徴とする、上記15に記載の方法。
17 前記β1,3−ガラクトース転移酵素はヘモフィルス・インフルエンザ桿菌のLgtDから由来することを特徴とする、上記14〜16のいずれか1項に記載の方法。
18 さらにGb5−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記14〜17のいずれか1項に記載の方法。
19 さらに(vii)GDP−Fuc及びα1,2−フコース基転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをフコース基−Gb5−OR1Aに転換することを含むことを特徴とする、上記14〜18のいずれか1項に記載の方法。
20 さらに(viii)GDP−Fuc再生酵素群の存在下、フコースからGDP−Fucを生成し、その中、前記GDP−Fuc再生酵素群は、L−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことを含むことを特徴とする、上記19に記載の方法。
21 (vii)及び(viii)は、フコース基−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記フコース基−Gb5−合成反応混合物は、フコース、ATP、GTP、PEP、Gb5−OR、α−1,2−フコース基転移酵素及びGDP−Fuc再生酵素群を含むことを特徴とする、上記20に記載の方法。
22 前記フコース基−Gb5−合成反応混合物は、Gb5−合成反応混合物を少なくともフコース、GTP、α−1,2−フコース基転移酵素及びL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼと混合して得られることを特徴とする、上記20に記載の方法。
23 前記L−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼはバクテロイデス・フラジリスから由来し、または前記α1,2−フコース転移酵素はヘリコバクター・ピロリから由来することを特徴とする、上記19〜22のいずれか1項に記載の方法。
24 さらにフコース基−Gb5−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記19〜22のいずれか1項に記載の方法。
25 さらに(ix)CMP−Neu5Ac及びα−2,3−シアル酸転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをシアル酸−Gb5−OR1Aに転換することを含むことを特徴とする、上記14〜18のいずれか1項に記載の方法。
26 さらに(x)CMP−Neu5Ac再生酵素群の存在下、Neu5AcからCMP−Neu5Acを生成し、その中、前記CMP−Neu5Ac再生酵素群は、シチジン一リン酸キナーゼ、CMP−シアル酸シンターゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことを含むことを特徴とする、上記25に記載の方法。
27 (ix)及び(x)は、シアル酸−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記シアル酸−Gb5−合成反応混合物は、Neu5Ac、CTP、PEP、Gb5−OR1A、α−2,3−シアル酸転移酵素及びCMP−Neu5Ac再生酵素群を含むことを特徴とする、上記26に記載の方法。
28 前記シアル酸−Gb5−合成反応混合物は、Gb5−合成反応混合物を少なくともNeu5Ac、CTP、α−2,3−シアル酸転移酵素、シチジン一リン酸キナーゼ及びCMP−シアル酸シンターゼと混合して得られることを特徴とする、上記27に記載の方法。
29 前記α−2,3−シアル酸転移酵素は海洋細菌(M.bacteria)から由来し、前記シチジン一リン酸キナーゼは大腸桿菌から由来し、または前記CMP−シアル酸シンターゼはパスツレラ・ムルトシダから由来することを特徴とする、上記25〜28のいずれか1項に記載の方法。
30 シアル酸−Gb5−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記25〜29のいずれか1項に記載の方法。
31 さらに(a)Gb3−合成反応混合物を少なくともGalNAc、β1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ及びN−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素と混合することによりGb4−合成反応混合物に形成することと、
(b)Gb3−OR1AをGb4−OR1Aに転換することを許容する条件下、Gb4−合成反応混合物を培養することと、
(c)Gb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、β1,3−ガラクトース転移酵素の存在下、さらにGb4−合成反応混合物を培養することと、
(d)(c)中に準備するGb5−OR1Aを含有する反応混合物を少なくともフコース、GTP、α1,2−フコース基転移酵素及びL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼと混合することによりフコース基−Gb5−OR1A反応混合物に形成することと、
(e)Gb5−OR1Aをフコース基−Gb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、フコース基−Gb5−OR1A反応混合物を培養することとを含むことを特徴とする、上記3に記載の方法。
32 さらに(a)Gb3−合成反応混合物を少なくともGalNAc、β1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ及びN−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素と混合することによりGb4−合成反応混合物に形成することと、
(b)Gb3−OR1AをGb4−OR1Aに転換することを許容する条件下、Gb4−合成反応混合物を培養することと、
(c)Gb4−OR1Aを分離することと、
(d)Gb4−OR1Aをβ1,3−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群と混合することによりGb5−合成反応混合物に形成することと、
(e)Gb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、Gb5−合成反応混合物を培養することと、
(f)Gb5−合成反応混合物を少なくともフコース、GTP、α1,2−フコース転移酵素及びL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼと混合することによりフコース−Gb5−OR1A反応混合物に形成することと、
(g)Gb5−OR1Aをフコース−Gb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、フコース−Gb5−OR1A反応混合物を培養することとを含むことを特徴とする、上記3に記載の方法。
33 さらに(a)Gb3−合成反応混合物を少なくともGalNAc、β1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ及びN−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素と混合することによりGb4−合成反応混合物に形成することと、
(b)Gb3−OR1AをGb4−OR1Aに転換することを許容する条件下、Gb4−合成反応混合物を培養することと、
(c)Gb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、β1,3−ガラクトース転移酵素の存在下、さらにGb4−合成反応混合物を培養することと、
(d)(c)中に準備するGb5−OR1Aを含有する反応混合物を少なくともNeu5Ac、CTP、α2,3−シアル酸転移酵素、シチジン一リン酸キナーゼ及びCMP−シアル酸シンターゼと混合することによりシアル酸−Gb5−OR1A反応混合物に形成することと、
(e)Gb5−OR1Aをシアル酸−Gb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、シアル酸−Gb5−OR1A反応混合物を培養することとを含むことを特徴とする、上記3に記載の方法。
34 さらに(a)Gb3−合成反応混合物を少なくともGalNAc、β1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ及びN−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素と混合することによりGb4−合成反応混合物に形成することと、
(a)Gb3−OR1AをGb4−OR1Aに転換することを許容する条件下、Gb4−合成反応混合物を培養することと、
(b)Gb4−OR1Aを分離することと、
(c)Gb4−OR1Aをβ1,3−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群と混合することによりGb5−合成反応混合物に形成することと、
(d)Gb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、Gb5−合成反応混合物を培養することと、
(e)Gb5−OR1Aをα−2,3シアル酸転移酵素及びCMP−Neu5Ac再生酵素群と混合することによりシアル酸−Gb5−合成反応混合物に形成し、その中、前記CMP−Neu5Ac再生酵素群は、シチジン一リン酸キナーゼ、CMP−シアル酸シンターゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことと、
(f)Gb4−OR1Aをシアル酸−Gb5−OR1Aに転換することを許容する条件下、シアル酸−Gb5−合成反応混合物を培養することとを含むことを特徴とする、上記3に記載の方法。
35 酵素的な方式でオリゴ糖を合成する方法であって、
(i)UDP−GalNAc再生酵素群の存在下を含み、GalNAcからUDP−GalNAcを生成し、その中、前記UDP−GalNAc再生酵素群は、N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ、N−アセチルヘキソサミン1−リン酸ウリジル転移酵素、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことと、
(ii)UDP−GalNAc及びβ1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素の存在下、Gb3−OR1AをGb4−OR1Aに転換し、その中、R1Aは、水素、置換または未置換されたアルキル基、置換または未置換されたアルケニル基、置換または未置換されたアルキニル基、置換または未置換された炭素環基、置換または未置換された複素環基、置換または未置換されたアリール基、置換または未置換されたヘテロアリール基または酸素保護基団であることとを含むことを特徴とする、方法。
36 (i)及び(ii)は、Gb4−合成反応混合物中に行われ、その中、前記反応混合物は、GalNAc、PEP、ATP、UTP、Gb3−OR1A、β−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素及びUDP−GalNAc再生酵素群を含むことを特徴とする、上記35に記載の方法。
37 前記β−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素はヘモフィルス・インフルエンザ桿菌のLgtDから由来し、前記N−アセチルヘキソサミン1−キナーゼはロンガム菌から由来し、前記N−アセチルヘキソサミン1−リン酸ウリジル転移酵素は大腸桿菌から由来し、前記ピルビン酸キナーゼは大腸桿菌から由来し、または前記ピロホスファターゼは大腸桿菌から由来することを特徴とする、上記35または36に記載の方法。
38 R1Aは、水素、アリル基、置換されたアルキル基、ビオチンまたはセラミドであることを特徴とする、上記35〜37のいずれか1項に記載の方法。
39 さらにGb4−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記35〜38のいずれか1項に記載の方法。
40 さらに(iii)UDP−Gal及びβ−1,3−ガラクトース転移酵素の存在下、Gb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換することを含むことを特徴とする、上記35〜39のいずれか1項に記載の方法。
41 さらに(iv)UDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを生成し、その中、前記UDP−Gal再生酵素群は、ガラクトースキナーゼ、UDP−ピロホスホリラーゼ、ピルビン酸キナーゼ及び状況に応じるピロホスファターゼを含むことを含むことを特徴とする、上記40に記載の方法。
42 (iii)及び(iv)は、Gb5−合成反応混合物中に行われ、その中、前記反応混合物は、ガラクトース、PEP、ATP、UTP、Gb4−OR1A、β−1,3−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群を含むことを特徴とする、上記41に記載の方法。
43 前記β−1,3−ガラクトース転移酵素はヘモフィルス・インフルエンザ桿菌のLgtDから由来し、前記ガラクトースキナーゼは大腸桿菌から由来し、前記UDP−糖ピロホスホリラーゼはシロイヌナズナから由来し、前記ピルビン酸キナーゼは大腸桿菌から由来し、または前記ピロホスファターゼは大腸桿菌から由来することを特徴とする、上記40〜42のいずれか1項に記載の方法。
44 さらにGb5−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記40〜43のいずれか1項に記載の方法。
45 さらに(v)GDP−Fuc及びα−1,2−フコース転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをフコース−Gb5−OR1Aに転換することを含むことを特徴とする、上記40〜44のいずれか1項に記載の方法。
46 さらに(vi)GDP−Fuc再生酵素群の存在下、フコースからGDP−Fucを生成し、その中、前記GDP−Fuc再生酵素群は、L−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことを含むことを特徴とする、上記45に記載の方法。
47 (v)及び(vi)は、フコース−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、フコース、ATP、GTP、PEP、Gb5−OR1A、α−1,2−フコース転移酵素及びGDP−Fuc再生酵素群を含むことを特徴とする、上記46に記載の方法。
48 前記フコース−Gb5−合成反応混合物は、Gb5−合成反応混合物を少なくともフコース、GTP、α−1,2−フコース転移酵素及びL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼと混合して得られることを特徴とする、上記47に記載の方法。
49 前記L−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼはバクテロイデス・フラジリスから由来し、または前記α−1,2−フコース転移酵素はヘリコバクター・ピロリから由来することを特徴とする、上記45〜48のいずれか1項に記載の方法。
50 さらにフコース−Gb5−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記45〜49のいずれか1項に記載の方法。
51 さらに(vii)CMP−Neu5Ac及びα−2,3−シアル酸転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをシアル酸−Gb5−OR1Aに転換することを含むことを特徴とする、上記40〜44のいずれか1項に記載の方法。
52 さらに(viii)CMP−Neu5Ac再生酵素群の存在下、Neu5AcからCMP−Neu5Acを生成し、その中、前記CMP−Neu5Ac再生酵素群は、シチジン一リン酸キナーゼ、CMP−シアル酸シンターゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことを含むことを特徴とする、上記51に記載の方法。
53 (vii)及び(viii)は、シアル酸−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、Neu5Ac、CTP、PEP、Gb4−OR1A、α−2,3−シアル酸転移酵素及びCMP−Neu5Ac再生酵素群を含むことを特徴とする、上記52に記載の方法。
54 前記シアル酸−Gb5−合成反応混合物は、Gb5−合成反応混合物を少なくともNeu5Ac、CTP、α−2,3−シアル酸転移酵素、シチジン一リン酸キナーゼ及びCMP−シアル酸シンターゼと混合して得られることを特徴とする、上記53に記載の方法。
55 前記α−2,3−シアル酸転移酵素は海洋細菌(M.bacteria)から由来し、前記シチジン一リン酸キナーゼは大腸桿菌から由来し、または前記CMP−シアル酸シンターゼはパスツレラ・ムルトシダから由来することを特徴とする、上記51〜54のいずれか1項に記載の方法。
56 シアル酸−Gb5−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記51〜55のいずれか1項に記載の方法。
57 酵素的な方式でオリゴ糖を合成する方法であって、
(i)UDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを生成し、その中、前記UDP−Gal再生酵素群は、ガラクトースキナーゼ、UDP−ピロホスホリラーゼ、ピルビン酸キナーゼ及び状況に応じるピロホスファターゼを含むことと、
(ii)UDP−Gal及びβ1,3−ガラクトサミン転移酵素の存在下、Gb4−OR1AをGb5−OR1Aに転換し、その中、R1Aは、水素、置換または未置換されたアルキル基、置換または未置換されたアルケニル基、置換または未置換されたアルキニル基、置換または未置換された炭素環基、置換または未置換された複素環基、置換または未置換されたアリール基、置換または未置換されたヘテロアリール基または酸素保護基団であることとを含むことを特徴とする、方法。
58 (i)及び(ii)は、Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、ガラクトース、PEP、ATP、UTP、Gb4−OR1A、β1,3−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群を含むことを特徴とする、上記57に記載の方法。
59 前記β1,3−ガラクトサミン転移酵素はヘモフィルス・インフルエンザ桿菌のLgtDから由来し、前記ガラクトースキナーゼは大腸桿菌から由来し、前記UDP−糖ピロホスホリラーゼはシロイヌナズナから由来し、前記ピルビン酸キナーゼは大腸桿菌から由来し、または前記ピロホスファターゼは大腸桿菌から由来することを特徴とする、上記57または58に記載の方法。
60 R1Aは、水素、アリル基、置換されたアルキル基、ビオチンまたはセラミドであることを特徴とする、上記57〜59のいずれか1項に記載の方法。
61 さらにGb5−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記57〜60のいずれか1項に記載の方法。
62 さらに(iii)GDP−Fuc及びα1,2−フコース基転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをフコース基−Gb5−ORに転換することを含むことを特徴とする、上記57〜61のいずれか1項に記載の方法。
63 さらに(iv)GDP−Fuc再生酵素群の存在下、フコースからGDP−Fucを生成し、その中、前記GDP−Fuc再生酵素群は、L−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことを含むことを特徴とする、上記62に記載の方法。
64 (iii)及び(iv)は、フコース基−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、フコース、ATP、GTP、PEP、Gb5−OR、α−1,2−フコース基転移酵素及びGDP−Fuc再生酵素群を含むことを含むことを特徴とする、上記63に記載の方法。
65 前記フコース基−Gb5−合成反応混合物は、Gb5−合成反応混合物を少なくともフコース、GTP、α−1,2−フコース基転移酵素及びL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼと混合して得られることを特徴とする、上記64に記載の方法。
66 前記L−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼはバクテロイデス・フラジリスから由来し、または前記α1,2−フコース基転移酵素はヘリコバクター・ピロリから由来することを特徴とする、上記62〜65のいずれか1項に記載の方法。
67 さらにフコース基−Gb5−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記62〜66のいずれか1項に記載の方法。
68 さらに(v)CMP−Neu5Ac及びα−2,3−シアル酸転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをシアル酸−Gb5−OR1Aに転換することを含むことを特徴とする、上記57〜61のいずれか1項に記載の方法。
69 さらに(vi)CMP−Neu5Ac再生酵素群の存在下、Neu5AcからCMP−Neu5Acを生成し、その中、前記CMP−Neu5Ac再生酵素群は、シチジン一リン酸キナーゼ、CMP−シアル酸シンターゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことを含むことを特徴とする、上記68に記載の方法。
70 (v)及び(vi)は、シアル酸−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、Neu5Ac、CTP、PEP、Gb5−OR1A、α−2,3−シアル酸転移酵素及びCMP−Neu5Ac再生酵素群を含むことを特徴とする、上記69に記載の方法。
71 前記シアル酸−Gb5−合成反応混合物は、Gb5−合成反応混合物を少なくともNeu5Ac、CTP、α−2,3−シアル酸転移酵素、シチジン一リン酸キナーゼ及びCMP−シアル酸シンターゼと混合して得られることを特徴とする、上記70に記載の方法。
72 前記α−2,3−シアル酸転移酵素は海洋細菌(M.bacteria)から由来し、前記シチジン一リン酸キナーゼは大腸桿菌から由来し、または前記CMP−シアル酸シンターゼはパスツレラ・ムルトシダから由来することを特徴とする、上記68〜71のいずれか1項に記載の方法。
73 さらにシアル酸−Gb5−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記68〜71のいずれか1項に記載の方法。
74 酵素的な方式でフコース基−Gb5オリゴ糖を合成する方法であって、
(i)GDP−Fuc再生酵素群の存在下、フコースからGDP−Fucを生成し、その中、前記GDP−Fuc再生酵素群は、L−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことと、
(ii)GDP−Fuc及びα−1,2−フコース転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをフコース−Gb5−OR1Aに転換することとを含むことを特徴とする、方法。
75 (i)及び(ii)は、フコース−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、フコース、ATP、GTP、PEP、Gb5−OR1A、α−1,2−フコース転移酵素及びGDP−Fuc再生酵素群を含むことを特徴とする、上記74に記載の方法。
76 R1Aは、水素、アリル基、置換されたアルキル基、ビオチンまたはセラミドであることを特徴とする、上記74または75に記載の方法。
77 前記L−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼはバクテロイデス・フラジリスから由来し、前記α1,2−フコース基転移酵素はヘリコバクター・ピロリから由来し、前記ピルビン酸キナーゼは大腸桿菌から由来し、または前記ピロホスファターゼは大腸桿菌から由来することを特徴とする、上記74〜76のいずれか1項に記載の方法。
78 さらにフコース基−Gb5−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記74〜77のいずれか1項に記載の方法。
79 酵素的な方式でシアル酸−Gb5オリゴ糖を合成する方法であって、
(i)CMP−Neu5Ac再生酵素群の存在下、Neu5AcからCMP−Neu5Acを生成し、その中、前記CMP−Neu5Ac再生酵素群は、シチジン一リン酸キナーゼ、CMP−シアル酸シンターゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことと、
(ii)CMP−Neu5Ac及びα−2,3−シアル酸転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをシアル酸−Gb5−OR1Aに転換し、その中、R1Aは、水素、置換または未置換されたアルキル基、置換または未置換されたアルケニル基、置換または未置換されたアルキニル基、置換または未置換された炭素環基、置換または未置換された複素環基、置換または未置換されたアリール基、置換または未置換されたヘテロアリール基または酸素保護基団であることとを含むことを特徴とする、方法。
80 (i)及び(ii)は、シアル酸−Gb5−合成反応混合物中に行われ、前記反応混合物は、Neu5Ac、CTP、PEP、Gb5−OR1A、α−2,3−シアル酸転移酵素及びCMP−Neu5Ac再生酵素群を含むことを特徴とする、上記79に記載の方法。
81 R1Aは、水素、アリル基、置換されたアルキル基、ビオチンまたはセラミドであることを特徴とする、上記79または80に記載の方法。
82 前記α−2,3−シアル酸転移酵素は海洋細菌(M.bacteria)から由来し、前記シチジン一リン酸キナーゼは大腸桿菌から由来し、または前記CMP−シアル酸シンターゼはパスツレラ・ムルトシダから由来し、前記ピルビン酸キナーゼは大腸桿菌から由来し、または前記ピロホスファターゼは大腸桿菌から由来することを特徴とする、上記79〜81のいずれか1項に記載の方法。
83 さらにシアル酸−Gb5−OR1Aを分離することを含むことを特徴とする、上記79〜82のいずれか1項に記載の方法。
84 少なくとも1個の酵素は、支持体上に固定されることを特徴とする、上記1〜83のいずれか1項に記載の方法。
85 前記Lac−OR1A、Gb3−OR1A、Gb4−OR1AまたはGb5−OR1Aは、支持体上に固定されることを特徴とする、上記1〜83のいずれか1項に記載の方法。
86 酵素反応器であって、
(a)Gb3−OR1Aを合成するための反応室であり、その中、前記室は、α−1,4−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群を含み、それらはガラクトースキナーゼ、UDP−糖ピロホスホリラーゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことと、
(b)Gb4−OR1Aを合成するための反応室であり、その中、前記室は、β−1,3−N−アセチルガラクトサミン転移酵素及びUDP−GalAc再生酵素群を含み、それらはN−アセチルヘキソサミン1−キナーゼ、N−アセチルグルコサミン1−リン酸ウリジル転移酵素、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことと、
(c)Gb5−OR1Aを合成するための反応室であり、その中、前記室は、β−1,3−ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群を含むことと、
(d)フコース−Gb5−OR1Aを合成するための反応室であり、その中、前記室は、α−1,2−フコース転移酵素及びGDP−Fuc再生酵素群を含み、それらはL−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことと、
(e)シアル酸−Gb5−OR1Aを合成するための反応室であり、その中、前記室は、α−2,3−シアル酸転移酵素及びCMP−Neu5Ac再生酵素群を含み、それらはシチジン一リン酸キナーゼ、CMP−シアル酸シンターゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことと、または
(f)それらの組合せを含むことを特徴とする、酵素反応器。
87 少なくとも1個の前記反応室中の少なくとも1個の酵素は、支持体上に固定されることを特徴とする、上記86に記載の酵素反応器。
88 前記反応器は、(i)反応室(a)及び(b)と、(ii)反応室(a)、(b)及び(c)と、(iii)反応室(a)、(b)、(c)及び(d)と、(iv)反応室(a)、(b)、(c)及び(e)と、(v)反応室(b)及び(c)と、(vi)反応室(b)、(c)及び(d)と、(vii)反応室(b)、(c)及び(e)と、(viii)反応室(c)及び(d)または、(ix)反応室(c)及び(e)を備えることを特徴とする、上記86または87に記載の酵素反応器。
89 1個または多数個のUDP−Gal再生酵素群、UDP−GalNAc再生酵素群、GDP−Fuc再生酵素群及びCMP−Neu5Ac再生酵素群は、各自に支持体上に固定されることを特徴とする、上記88に記載の酵素反応器。
90 各反応室中の全ての酵素は、支持体上に固定されることを特徴とする、上記86〜89に記載の酵素反応器。
91 ガラクトース残基を基質中に添加する方法であって、
(i)UDP−Gal再生酵素群の存在下、ガラクトースからUDP−Galを生成し、その中、前記UDP−Gal再生酵素群は、ガラクトースキナーゼ、UDP−糖ピロホスホリラーゼ及びピルビン酸キナーゼを含むことと、
(ii)UDP−Galと基質分子をガラクトース転移酵素により反応を行い、前記基質分子上にガラクトース残基を添加することとを含むことを特徴とする、方法。
92 前記UDP−Gal再生酵素群は、さらにピロホスファターゼを含むことを特徴とする、上記91に記載の方法。
93 (i)及び(ii)は、前記UDP−Gal再生酵素群、前記ガラクトース転移酵素、前記基質分子、ガラクトース、ATP及びUTPを含む反応混合物中に行われることを特徴とする、上記91または92に記載の方法。
94 前記基質分子は、多糖、オリゴ糖、糖タンパク、糖脂またはアグリコン(aglycone)であることを特徴とする、上記91〜93のいずれか1項に記載の方法。
95 前記基質分子は、セラミドまたはスフィンゴ糖脂質であることを特徴とする、上記91〜93のいずれか1項に記載の方法。
96 前記ガラクトース転移酵素は、(例えばα1,4−ガラクトース転移酵素、β1,4−ガラクトース転移酵素、α1,3−ガラクトース転移酵素またはβ1,3−ガラクトース転移酵素であることを特徴とする、上記91〜94のいずれか1項に記載の方法。
97 反応室を備える酵素反応器であって、前記反応室には、ガラクトース転移酵素及びUDP−Gal再生酵素群を含み、それらはガラクトースキナーゼ、UDP−ピロホスホリラーゼ、ピルビン酸キナーゼ及び必要に応じるピロホスファターゼを含むことを特徴とする、酵素反応器。
98 前記ガラクトース転移酵素は、α−1,4−ガラクトース転移酵素、β−1,4−ガラクトース転移酵素、α−1,3−ガラクトース転移酵素またはβ−1,3−ガラクトース転移酵素であることを特徴とする、上記97に記載の酵素反応器。
99 少なくとも1個の酵素は、支持体上に固定されることを特徴とする、上記97または98に記載の酵素反応器。

Claims (8)

  1. 酵素的な方式でフコース基−Gb5オリゴ糖を合成する方法であって、
    (i)GDP−Fuc再生酵素群、フコース、ATP、GTPおよびPEPの存在下、フコースからGDP−Fucを生成し、この際、前記GDP−Fuc再生酵素群は、L−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼ、ピルビン酸キナーゼ及びピロホスファターゼを含むことと、
    (ii)GDP−Fuc及びα−1,2−フコース転移酵素の存在下、Gb5−OR1Aをフコース−Gb5−OR1Aに転換し、この際、R1Aは、水素、置換または非置換のアルキル基、置換または非置換のアルケニル基、置換または非置換のアルキニル基、置換または非置換の炭素環基、置換または非置換の複素環基、置換または非置換のアリール基、置換または非置換のヘテロアリール基、酸素保護基、ビオチンまたはセラミドであることと、
    を含み、
    この際、前記方法は、中間物を純化することなく実施される、方法。
  2. (i)及び(ii)をフコース−Gb5−合成反応混合物中で行い、前記反応混合物は、前記フコース、前記ATP、前記GTP、前記PEP、前記Gb5−OR1A、前記α−1,2−フコース転移酵素及び前記GDP−Fuc再生酵素群を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 1Aは、水素、アリル基、置換されたアルキル基、ビオチンまたはセラミドである、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記L−フコースキナーゼ/GDP−フコースピロホスホリラーゼはバクテロイデス・フラジリスから由来し、前記α1,2−フコース基転移酵素はヘリコバクター・ピロリから由来し、前記ピルビン酸キナーゼは大腸桿菌から由来し、または前記ピロホスファターゼは大腸桿菌から由来する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. さらにフコース基−Gb5−OR1Aを分離することを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記フコース基−Gb5−OR1Aは、支持体上に固定される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  7. 少なくとも1個の酵素は、支持体上に固定される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記Gb5−OR1Aは、支持体上に固定される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
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