JP2907303B2 - Method for producing 13C-labeled compound - Google Patents

Method for producing 13C-labeled compound

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JP2907303B2
JP2907303B2 JP6777991A JP6777991A JP2907303B2 JP 2907303 B2 JP2907303 B2 JP 2907303B2 JP 6777991 A JP6777991 A JP 6777991A JP 6777991 A JP6777991 A JP 6777991A JP 2907303 B2 JP2907303 B2 JP 2907303B2
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formaldehyde
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、13C標識化合物の製
造方法に関し、詳しくはリアーゼ酵素と、イソメラーゼ
酵素の少くとも1種とよりなる酵素系、13C標識炭素
源化合物および反応基質を反応させて特定位置の炭素が
13Cで特異的に標識された13C標識化合物を得るこ
とを特徴とする13C標識化合物の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a 13 C-labeled compound, and more particularly, to a reaction between a lyase enzyme, an enzyme system comprising at least one isomerase enzyme, a 13 C-labeled carbon source compound and a reaction substrate. Then the carbon at a particular position
The present invention relates to a method for producing a 13 C-labeled compound, which comprises obtaining a 13 C-labeled compound specifically labeled with 13 C.

【0002】[0002]

【従来の技術およびその課題】例えば、13C標識フル
クトース−6−リン酸の製造方法として、従来化学的合
成法が知られているが、フルクトースには4個の不斉炭
素があり、それによって16種の光学異性体が存在する
ため位置特異的に標識したフルクトースを化学的に合成
するには数多くの反応ステップが必要で、生産物の光学
純度は必ずしも高くない。
2. Description of the Related Art For example, a chemical synthesis method is conventionally known as a method for producing 13 C-labeled fructose-6-phosphate, but fructose has four asymmetric carbons, Due to the presence of the 16 optical isomers, a number of reaction steps are required to chemically synthesize regiospecifically labeled fructose, and the optical purity of the product is not always high.

【0003】特開昭62−130692号公報には、
13CラベルC化合物を含む増殖炭素源を含有する栄
養培地中でメチロトローフ性微生物を培養することから
なる、同位体でラベルされた生化学製品の製造方法が開
示されている。
[0003] JP-A-62-130692 discloses that
13 comprises culturing methylotrophic microorganisms in a nutrient medium containing C-labeled C 1 growth carbon source containing compound, method for producing a biochemical products that are labeled with isotopes have been disclosed.

【0004】特開昭62−130692号公報には同化
性C化合物と13CラベルC化合物とを含有する栄
養培地中でメチルトローフ性微生物を培養して、蓄積し
た量の13CラベルCn+1縮合生成物を得ることから
なる、生物学的転化方法(ただしnは2以上の整数を意
味する)が開示されている。
[0004] in JP-A-62-130692 by culturing Mechirutorofu microorganisms in a nutrient medium containing the assimilable C n compound and 13 C labeled C 1 compounds, the accumulated amount 13 C labeled C n + 1 A biological conversion process comprising obtaining a condensation product, wherein n represents an integer of 2 or more, is disclosed.

【0005】特開昭62−130692号公報には、第
5頁右上欄第8行〜同第12行において、『本明細書で
使用した「リブロースーリン酸経路」(RMP)とは、
ホルムアルデヒド3分子が縮合してピルビン酸1分子
か、またはジヒドロキシアセトンリン酸1分子のいずれ
かを生成する生化学回路を意味する。』と記載されてい
る。
[0005] Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-130692 discloses that "Ribrose-phosphate pathway (RMP) used in the present specification"
A biochemical circuit in which three molecules of formaldehyde condense to produce either one molecule of pyruvate or one molecule of dihydroxyacetone phosphate. ] Has been described.

【0006】特開昭62−130692号公報には、第
7頁左下欄第16行〜同右下欄第5行において、ヘキシ
ュロース−6−リン酸がヘキシュロースリン酸シンター
ゼの触媒作用による生成物であること、およびヘキシュ
ロース−6−リン酸はヘキシュロースリン酸イソメラー
ゼによりグルコース6−リン酸に転化されることについ
て教示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-130692 discloses that on page 7, lower left column, line 16 to lower right column, line 5, hexulose-6-phosphate is formed by catalysis of hexulose phosphate synthase. And that hexulose-6-phosphate is converted to glucose 6-phosphate by hexulose phosphate isomerase.

【0007】しかしながら、特開昭62−130692
号公報には、特定の酵素系に13C標識ホルムアルデヒ
ドおよびリボース−5−リン酸を添加反応させてC−1
位が特異的に13Cで標識されたフルクトース−6−リ
ン酸が得られることについては具体的な記載も、それを
示唆する記載もない。
However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-130692
In the publication, a specific enzyme system is reacted by adding 13 C-labeled formaldehyde and ribose-5-phosphate to C-1.
There is neither a specific description nor a description suggesting that fructose-6-phosphate labeled with 13 C is specifically obtained.

【0008】特開昭62−130692号公報には、実
施例において、 13 C−メタノールを増殖炭素源、すな
わち栄養源として使用して一定条件下に醗酵させて 13
C−グルコースを主成分とするエキソ多糖を得ることが
できる旨記載されているが、ここに得られる 13 C−グ
ルコースは 13 Cで均一に標織されたものであって、C
−1位の炭素が 13 Cで特異的に標識されたグルコース
を得ることは不可能である。
[0008] Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-130692 discloses actual
In the examples, 13 C-methanol was used as a growing carbon source,
Use as KazuSatoshi nutrient sources by fermenting a certain conditions 13
It is possible to obtain an exopolysaccharide containing C-glucose as a main component.
Although it is described that it is possible, 13 C-g
Glucose is a one that is uniformly Shimegio at 13 C, C
Glucose in which the carbon at position -1 is specifically labeled with 13 C
It is impossible to get.

【0009】特定位置の炭素が13Cで特異的に標識さ
れた13C標識化合物は、13Cで均一に標識されたも
の、14C標識化合物などに比較して、核磁気共鳴装
置、質量分析計などを用いて生物のエネルギー代謝系の
研究を行なう場合、より多くの定性的かつ定量的な有益
な情報を得ることが可能となり、生体反応の研究から医
療分野へと様々な分野で利用することが可能であって、
その工業的に有利な製造方法が要望されている。
[0009] 13 C-labeled compound of carbon atoms in the specified position is specifically labeled with 13 C is, those uniformly labeled with 13 C, as compared to such 14 C-labeled compounds, nuclear magnetic resonance, mass spectrometry When conducting research on the energy metabolism system of living organisms using a meter or the like, it is possible to obtain more qualitative and quantitative useful information, and use it in various fields from research on biological reactions to medical fields Is possible,
There is a demand for an industrially advantageous production method.

【0010】例えば、そのC−1位が特異的に13Cで
標識された13C標識フルクトース−6−リン酸は、解
糖系の代謝中間体でもあり、生物のエネルギー代謝系の
研究を行なう際に有用であり、生体内でのフルクトース
−6−リン酸の変化の過程を質量分析計、核磁気共鳴装
置などを用いて追跡する際には、フルクトース−6−リ
ン酸の特定位置の炭素が13Cで特異的に標識されたも
のが望ましく、その工業的に有利な製造方法が要望され
ている。
For example, 13 C-labeled fructose-6-phosphate, whose C-1 position is specifically labeled with 13 C, is also a metabolic intermediate of glycolysis and conducts research on the energy metabolism of living organisms. When the process of fructose-6-phosphate change in a living body is traced using a mass spectrometer, a nuclear magnetic resonance apparatus, or the like, carbon at a specific position of fructose-6-phosphate is important. Is desirably specifically labeled with 13 C, and an industrially advantageous production method thereof is desired.

【0011】本発明は、特定位置の炭素が特異的に13
Cで標識された13C標識化合物、例えばC−1位が特
異的に13Cで標識された13C標識フルクトース−6
−リン酸の工業的に有利な製造方法を提供することを目
的としている。
In the present invention, the carbon at a specific position is specifically 13
13 C-labeled compound labeled with C, for example, 13 C-labeled fructose-6 specifically labeled with 13 C at the C-1 position.
-To provide an industrially advantageous method for producing phosphoric acid.

【0012】[0012]

【問題点を解決するための手段】本発明は第1に、EC
4群に属し、炭素−炭素結合を合成できるリアーゼ酵素
と、EC5群に属し、反応基質を異性化できるイソメラ
ーゼ酵素の少とくも1種とよりなる酵素系、13C標識
炭素源化合物および反応基質を反応させて特定位置の炭
素が13Cで特異的に標識された13C標識化合物をえ
ることを特徴とする13C標識化合物の製造方法を提供
するものである。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] The present invention firstly provides an EC
A lyase enzyme belonging to Group 4 and capable of synthesizing a carbon-carbon bond; and an enzyme system comprising at least one of isomerase enzymes belonging to Group EC5 and capable of isomerizing a reaction substrate, a 13 C-labeled carbon source compound and a reaction substrate. there is provided a method for producing 13 C-labeled compound characterized by obtaining the 13 C-labeled compound carbon was specifically labeled with 13 C at a specific position by reacting.

【0013】本発明は、第2に第1のイソメラーゼ酵素
を用いて反応基質を異性化し、異性化された反応基質
に、EC4群に属し、炭素−炭素結合を合成できるリア
ーゼ酵素の存在下、アルデヒド系 13 C標識炭素源化合
を添加・反応させて特定位置の炭素を 13 Cで特異的
に標識された増炭化合物を得、次いで第2のイソメラー
ゼ酵素を添加・反応させて特定位置の炭素が13Cで標
繊された13C標識化合物を得ることを特徴とする13
C標識化合物の製造方法を提供するものである。
The present invention secondly provides a method for isomerizing a reaction substrate using a first isomerase enzyme, and the isomerized reaction substrate belongs to the EC4 group, and is capable of synthesizing a carbon-carbon bond.
Aldehyde-based 13 C-labeled carbon source compound in the presence of an enzyme
Addition and reaction of substances to specific carbon at specific position with 13 C
To give the labeled homologation compound and then allowed to adding and reacting a second isomerase enzyme is characterized in that to obtain a 13 C-labeled compound carbon is Shimegi繊at 13 C at a specific position by 13
It is intended to provide a method for producing a C-labeled compound.

【0014】本発明は、第3にホスホリボイソメラーゼ
(以下PRIと略称することがある)、ヘキシュロース
リン酸シンターゼ(以下HPSと略称することがある)
およびホスホヘキシ畠ロイソメラーゼ(以下PHIと略
称することがある)よりなるメタノール資化性細菌のホ
ルムアルデヒド固定酵素系、13C標識ホルムアルデヒ
ドおよびリボース−5−リン酸(以下R5Pと略称する
ことがある)を反応させてC−1位が特異的に13Cで
標識されたフルクトース−6−リン酸(以下F6Pと略
称することがある)を得ることを特微とする13C標識
フルクトース−6−リン酸の製造方法を提供するもので
ある。
The present invention relates to a third aspect of the present invention: phosphoriboisomerase (hereinafter sometimes abbreviated as PRI) and hexulose phosphate synthase (hereinafter sometimes abbreviated as HPS).
And a methanol-assimilating bacterium formaldehyde-fixing enzyme system comprising phosphohexyl field loisomerase (hereinafter sometimes abbreviated as PHI), 13 C-labeled formaldehyde and ribose-5-phosphate (hereinafter sometimes abbreviated as R5P). 13C- labeled fructose-6-phosphate characterized by obtaining a 13C- specific fructose-6-phosphate (hereinafter sometimes abbreviated as F6P) by reacting. Is provided.

【0015】本発明は、第4にリボースー5−リン酸を
ホスホリボイソメラーゼにより異性化してリブロース−
5−リン酸とし、次いでヘキシュロースリン酸シンター
ゼおよび13C標識ホルムアルデヒドを添加・反応させ
てC−1位が特異的に13Cで標識された13C標識ヘ
キシュロース−6−リン酸を生成させ、次いでホスホヘ
キシュロイソメラーゼにより異性化してC−1位が特異
的に13Cで標識されたフルクトース−6−リン酸を得
ることを特徴とする13C標識フルクトース−6−リン
酸の製造方法を提供するものである。
[0015] Fourth, the present invention relates to a method for isomerizing ribose-5-phosphate with phosphoriboisomerase to give ribulose-5-phosphate.
And 5-phosphate, and then to produce a 13 C-labeled Hekishurosu 6-phosphate by adding and reacting a hexose shoe loin phosphate synthase and 13 C-labeled formaldehyde C-1 position labeled with a specific 13 C A process for producing 13 C-labeled fructose-6-phosphate, which isomerized by phosphohexuloisomerase to obtain fructose-6-phosphate specifically labeled with 13 C at the C-1 position. To provide.

【0016】本発明は、第5にメタノールを単−炭素源
とする液体培地にMethylomonas amin
ofaciens 77a菌株を植菌・培養して得られ
るMethylomonas aminofacien
s 77a菌株の無細胞抽出液、13C標識ホルムアル
デヒドおよびリボース−5−リン酸を反応させてC−1
位が特異的に13Cで標識されたフルクトース−6−リ
ン酸を得ることを特徴とする13C標識フルクトース−
6−リン酸の製造方法を提供するものである。
[0015] Fifth, the present invention relates to a liquid medium containing methanol as a mono-carbon source.
Methylomonas aminofacien obtained by inoculating and cultivating S. ofaciens 77a strain
s77a cell-free extract, 13C- labeled formaldehyde and ribose-5-phosphate were reacted to give C-1
Position is 13 C-labeled fructose, characterized by obtaining a labeled fructose 6-phosphate specifically and with 13 C -
It is intended to provide a method for producing 6-phosphoric acid.

【0017】本発明において、EC4群に属し、炭素−
炭素結合を合成できるリアーゼ酵素の例として、ヘキシ
ュロースリン酸シンターゼ、ホスホリボシルアミノイミ
ダゾールカルボキシラーゼ、ホスホエノールピルビン酸
カルボキシキラーゼ、リブロースビスリン酸カルボキシ
ラーゼ、ケトテトロースリン酸アルドラーゼ、トレオニ
ンアルドラーゼ、フルクトースビスリン酸アルドラー
ゼ、ホスホ−2−ケト−3デオキシグルコネートアルド
ラーゼ、フクロースリン酸アルドラーゼ、2−ケト−3
−デオキシ−L−ペントネートアルドラーゼ、L−ラム
ニュロースー1−−リン酸アルドラーゼ、2−ケト−3
−デオキシ−D−グルカル酸アルドラーゼ、6−ホスホ
−2−ケト−3−デオキシーガラクトネートアルドラー
ゼ、フルクトース−6−リン酸ホスホケトラーゼ、3−
デオキシ−D−マンノ−オクチュリン酸アルドラーゼ、
フェニルセリンアルドラーゼ、2−ケト−3−デオキシ
−D−ペントネートアルドラーゼ、ホスホ−5−ケト−
2−デオキシ−グルコネートアルドラーゼ、17α−ヒ
ドロキシブロゲステロンアルドラーゼ、2−オキソ−4
−ヒドロキシグルタル酸アルドラーゼ、トリメチルアミ
ン−オキシドアルドラーゼ、イソクエン酸リアーゼ、マ
レートシンセターゼ、N−アセチルノイラミン酸リアー
ゼ、クエン酸リアーゼ、クエン酸シンテターゼ、3−ヒ
ドロキシアスパレートアルドラーゼ、4−ヒドロキシ−
2−オキソグルタレートアルドラーゼ、N−アセチルノ
イラミネートシンターゼ、マリールCoAリアーゼ、3
−ヒドロキシ−3−イソヘキセニルグルタリル−CoA
リアーゼ、メチル酢酸シンターゼ、デオキシリポジプリ
ミジンホトリアーゼ、フマル酸ヒドラターゼ、カーボネ
イトジヒドラターゼ、アコニット酸ヒドラターゼ、シス
タチオニン−β−シンターゼ、ラクトイルグルタチオン
リアーゼなどがあげられるが、これらのうち増炭反応に
よる13C標識化合物の合成の場合には、反応基質の一
方が13C標識炭素源として容易に合成できる点で、ヘ
キシュロースリン酸シンターゼ、リプロースビスリン酸
カルボキシラーゼ、ケトテトロースリン酸アルドラー
ゼ、フルクトースビスリン酸アルドラーゼ、フクロース
リン酸アルドラーゼ、2−ケト−3−デオキシ−D−グ
ルカル酸アルドラーゼ、6−ホスホ−2−ケト−3−デ
オキシ−ガラクトネートアルドラーゼ、3−デオキシ−
D−マンノ−オクチュロリン酸アルドラーゼ、ホスホ−
5−ケト−2−デオキシ−グルコネートアルドラーゼ、
2−オキソ−4−ヒドロキシグルタル酸アルドラーゼな
どが好ましい。
In the present invention, the compound belongs to the EC4 group and has carbon-
Examples of lyase enzymes capable of synthesizing carbon bonds include hexulose phosphate synthase, phosphoribosylaminoimidazole carboxylase, and phosphoenolpyruvate.
Carboxylase , ribulose bisphosphate carboxylase, ketotetrosyl phosphate aldolase, threonine aldolase, fructose bisphosphate aldolase, phospho-2-keto-3 deoxygluconate aldolase, fuculose phosphate aldolase, 2-keto-3
-Deoxy-L-pentonate aldolase, L-rhamnulose-1-phosphate aldolase, 2-keto-3
-Deoxy-D-glucaric acid aldolase, 6-phospho-2-keto-3-deoxy-galactonate aldolase, fructose-6-phosphate phosphoketolase, 3-
Deoxy-D-manno-octyl phosphate aldolase,
Phenylserine aldolase, 2-keto-3-deoxy-D-pentonate aldolase, phospho-5-keto-
2-deoxy-gluconate aldolase, 17α-hydroxybrogesterone aldolase, 2-oxo-4
-Hydroxyglutarate aldolase, trimethylamine-oxide aldolase, isocitrate lyase, malate synthetase , N-acetylneuraminate lyase, citrate lyase, citrate synthetase, 3-hydroxyaspartate aldolase, 4-hydroxy-
2-oxoglutarate aldolase, N-acetylno
Ilaminate synthase , Maryle CoA lyase, 3
-Hydroxy-3-isohexenylglutaryl-CoA
Lyase, methyl acetate synthase, deoxy lipoic Jipuri thymidine photo lyase, fumarate hydratase, carbonate di hydratase, aconitate hydratase, cystathionine -β- synthase, by the like lactoylglutathione lyase and the like, homologation reaction of these 13 In the case of synthesizing a C-labeled compound, hexulose phosphate synthase, liprose bisphosphate carboxylase, ketotetrosyl phosphate aldolase, fructose bisphosphate can be easily synthesized as one of the reaction substrates as a 13 C-labeled carbon source. Aldolase, fucrose phosphate aldolase, 2-keto-3-deoxy-D-glucaric acid aldolase, 6-phospho-2-keto-3-deoxy-galactonate aldolase, 3-deoxy-
D- mannose - Okuchuro phosphoric acid aldolase, phospho -
5-keto-2-deoxy-gluconate aldolase,
2-oxo-4-hydroxyglutarate aldolase is preferred.

【0018】本発明において、EC群5に属し、反応基
質を異性化できるイソメラーゼ酵素の例として、ホスホ
ヘキシュロイソメラーゼ、ホスホリボイソメラーゼ、マ
レートイソメラーゼ、マレイルアセトアセテートイソメ
ラーゼ、レチナールイソメラーゼ、マレイルピルベート
イソメラーゼ、リノレートイソメラーゼ、フリルフラミ
ドイソメラーゼ、トリオスホスフェイトイソメラーゼ、
アラビノースイソメラーゼ、キシロースイソメラーゼ、
マンノースイソメラーゼ、マンノースリン酸イソメラー
ゼ、グルコサミンリン酸イソメラーゼ、グルクロン酸イ
ソメラーゼ、アラビノースリン酸イソメラーゼ、ラムノ
ースイソメラーゼ、リキソースケトールイソメラーゼ、
グルコサミンリン酸イソメラーゼ、ステロイドイソメラ
ーゼ、イソペンテニルジリン酸イソメラーゼ、プロスタ
グランジンイソメラーゼ、プロテインジサルファイジイ
ソメラーゼ、ハイドロパーオキサイドイソメラーゼ、リ
ブロースリン酸3−エピメラーゼ、UDPグルコース4
−エピメラーゼ、アルドース1−エピメラーゼ、L−リ
ブロースリン酸4−エピメラーゼ、UDPアラビノース
4−エピメラーゼ、UDPグルクロン酸4−エピメラー
ゼ、UDPアセチルグルコサミン4−エピメラーゼ、ア
シルグルコサミン2−エピメラーゼ、ホスホグルコイソ
メラーゼなどがあげられるが、異性化反応による糖の作
製の場合には、反応基質への特異性の点で、ホスホヘキ
シュロイソメラーゼ、ホスホリボイソメラーゼ、アラビ
ノースイソメラーゼ、キシロースイソメラーゼ、マンノ
ースイソメラーゼ、マンノースリン酸イソメラーゼ、ホ
スホグルコイソメラーゼなどが好ましい。
In the present invention, examples of isomerase enzymes belonging to EC group 5 and capable of isomerizing a reaction substrate include phosphohexyl isomerase, phosphoriboisomerase, malate isomerase, maleyl acetoacetate isomerase, and retinal. Isomerase, maleyl pyruvate <br/> isomerase, linoleate isomerase, furylfuramide isomerase, triosphosphate isomerase,
Arabinose isomerase, xylose isomerase,
Mannose isomerase, mannose phosphate isomerase, glucosamine phosphate isomerase, glucuronic acid isomerase, arabinose phosphate isomerase, rhamno
Over the scan isomerase, Rikisosuketo Ruisomeraze,
Glucosamine phosphate isomerase, steroid isomerase, isopentenyl diphosphate isomerase, prostaglandin isomerase, protein disulfide diisomerase, hydroperoxide isomerase, ribulose phosphate 3-epimerase, UDP glucose 4
-Epimerase, aldose 1-epimerase, L-ribulose phosphate 4-epimerase, UDP arabinose 4-epimerase, UDP glucuronate 4-epimerase, UDP acetylglucosamine 4-epimerase, acylglucosamine 2-epimerase, phosphoglucoisomerase and the like. However, in the case of producing a sugar by an isomerization reaction, phosphohexyl isomerase, phosphoriboisomerase, arabinose isomerase, xylose isomerase, mannose isomerase, mannose phosphate isomerase, and phosphoglucoisomerase in terms of specificity to a reaction substrate. Are preferred.

【0019】本発明における反応基質は、生体化合物で
あってその具体例としてホスホエノールピルビン酸、3
−ホスホグリセリン酸、ジヒドロキシアセトンリン酸、
アセトアルデヒド、グリセルアルデヒド3−リン酸、エ
リスロース−4−リン酸、タルトロン酸セミアルデヒ
、アラビノース、ベンズアルデヒド、ピルビン酸、ジ
メチルアミン、グリオキシル酸、コハク酸、アセチルコ
エンザイムA、N−アセチルマンノサミンプロピオニ
ル−CoA、フマル酸、リブロース−5−リン酸、リボ
ース−5−リン酸など、好ましくは、ホスホエノールピ
ルビン酸、3−ホスホグリセリン酸、アセトアルデヒ
ド、グリセルアルデヒド−3−リン酸、ピルビン酸、リ
ブロースー5−リン酸、リボース−5−リン酸などがあ
げられる。
The reaction substrate in the present invention is a biological compound, and specific examples thereof include phosphoenolpyruvate, 3
-Phosphoglycerate, dihydroxyacetone phosphate,
Acetaldehyde, glyceraldehyde 3-phosphate, erythrose-4-phosphate, semialdehyde taltronate
De, arabinose, benzaldehyde, pyruvate, dimethylamine, glyoxylic acid, succinic acid, acetyl-coenzyme A, N-acetylmannosamine, propionyl
Le-CoA , fumaric acid, ribulose-5-phosphate, ribose-5-phosphate and the like, preferably phosphoenolpyruvate, 3-phosphoglycerate, acetaldehyde, glyceraldehyde-3-phosphate, pyruvate, Ribulose-5-phosphate, ribose-5-phosphate and the like.

【0020】本発明における13C標識炭素源化合物
は、化学合成で容易に13C標識できる化合物であっ
て、その具体例として、二酸化炭素、ホルムアルデヒ
ド、アセトアルデヒド、ジヒドロキシアセトンリン酸、
ピルビン酸、ホスホエノールピルビン酸、L−ラクトア
ルデヒド、グリコールアルデヒド、マロネートセミアル
デヒド、グリオキシル酸、コハク酸、アセチルCoA、
酢酸、オキサロ酢酸など、好ましくは、二酸化炭素、ホ
ルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ピルビン酸、酢
酸、オキサロ酢酸などがあげられる。
The 13 C-labeled carbon source compound in the present invention is a compound that can be easily 13 C-labeled by chemical synthesis, and specific examples thereof include carbon dioxide, formaldehyde, acetaldehyde, dihydroxyacetone phosphate, and the like.
Pyruvic acid, phosphoenolpyruvate, L-lactaldehyde, glycolaldehyde, malonate semialdehyde, glyoxylic acid, succinic acid, acetyl-CoA,
Acetic acid, oxaloacetic acid and the like, preferably, carbon dioxide, formaldehyde, acetaldehyde, pyruvic acid, acetic acid, oxaloacetic acid and the like are exemplified.

【0021】本発明方法によって生成される特定位置の
炭素が13Cで特異的に標識された13C標識化合物
は、生体成分であって、その具体例としてオキサロアセ
テート、リブロース−1,5−リン酸、ヘキシュロース
−6−リン酸、エリトルロース−1−リン酸、スレオニ
ン、フルクトース−1,6−ジリン酸、6−ホスホ−2
−ケト−3デオキシグルコン酸、7−ホスホ−2−ケト
−3−デオキシアラビノヘプトネート、フクロース−1
−リン酸、2−ケト−3−デオキシペントネート、ラム
ニュロースー1−リン酸、2−ケト−3−デオキシーグ
ルカル酸、エリスローフェニルセリル、6−ホスホ−5
−ケト−2−デオキシグルコン酸、2−オキソ−4−ヒ
ドロキシグルタル酸、トリメチルアラニンN−オキサイ
ド、イソクエン酸、リンゴ酸、N−アセチルノイラミン
酸、クエン酸、フルクトース−6−リン酸、リブロース
−5−リン酸、グルコース−6−リン酸など、好ましく
は、リブロース−1,5−リン酸、ヘキスロース−6−
リン酸、エリトルロース−1−リン酸、スレオニン、フ
ルクトース−1,6−リン酸、クエン酸、フルクトース
−6−リン酸、リブロース−5−リン酸、グルコース−
6−リン酸などがあげられる。
The 13 C-labeled compound produced by the method of the present invention and specifically labeled with 13 C at a specific position of carbon is a biological component, and specific examples thereof include oxaloacetate and ribulose-1,5-phosphate. Acid, hexulose-6-phosphate, erythrulose-1-phosphate, threonine, fructose-1,6-diphosphate, 6-phospho-2
-Keto-3 deoxygluconic acid, 7-phospho-2-keto-3-deoxyarabinoheptonate, fuculose-1
-Phosphoric acid, 2-keto-3-deoxypentonate, rhamnulose-1-phosphate, 2-keto-3-deoxy-glucaric acid, erythrophenylphenylseryl, 6-phospho-5
-Keto-2-deoxygluconic acid, 2-oxo-4-hydroxyglutaric acid, trimethylalanine N-oxide, isocitric acid, malic acid, N-acetylneuraminic acid, citric acid, fructose-6-phosphate, ribulose- 5-phosphate, glucose-6-phosphate and the like, preferably ribulose-1,5-phosphate, hexulose-6-phosphate
Phosphoric acid, erythrulose-1-phosphate, threonine, fructose-1,6-phosphate, citric acid, fructose-6-phosphate, ribulose-5-phosphate, glucose-
6-phosphoric acid and the like.

【0022】本発明方法に用いられるメタノール資化性
細菌のホルムアルデヒド固定酵素系は、好ましくはホス
ホリボイソメラーゼ、ヘキシュロースリン酸シンターゼ
およびホスホヘキシュロイソメラーゼより構成される。
The formaldehyde-fixing enzyme system of a methanol-assimilating bacterium used in the method of the present invention is preferably composed of phosphoriboisomerase, hexulose phosphate synthase and phosphohexuloisomerase.

【0023】本発明方法で用いられるホスホリボイソメ
ラーゼは、リボース−5−リン酸をリブロース−5−リ
ン酸に転換される酵素であって、例えばシグマ社製の市
販品などを用いることができる。
The phosphoriboisomerase used in the method of the present invention is an enzyme that converts ribose-5-phosphate to ribulose-5-phosphate, and for example, a commercial product manufactured by Sigma can be used.

【0024】本発明方法で用いられるヘキシュロースリ
ン酸シンターゼは、リブロース−5−リン酸と13C標
識ホルムアルデヒドとを反応させてC−1位が13Cで
標識されたヘキシュロース−6−リン酸を生成せしめる
酵素であって、例えば、偏性メタノール資化性細菌、メ
チロモナス・アミノファシエンス77a(Methy1
omonasaminofaciens 77a)(微
工研菌寄第12019号)、メチロコッカス・カプサラ
タス(Methylococcus capsulat
us)(ATCC菌寄第19069号)などの微生物を
メタノールまたはメタンなどを用いて培養し、各種クロ
マトグラフィーを利用して単離することにより得られ
る。該ヘキシュロースリン酸シンターゼを有する微生物
の他の例として、メチロモナス・メタニカ(Methy
lomonas methanica)、メチロモナス
・アギレおよびメチロモナス・ロサセウス(Methy
lomonas agi1eおよびM.rosaceo
us)、メチロモナス・ルブラム(Methylomo
nas rubrum)、メチロモナスGB3およびG
B8(Methylomonas GB3およびGB
8)、メチロコッカス・ミニマス(Methyloco
cus minimus)、メチロコッカス・ウクライ
ニクスおよびメチロコッカス・サーモフィラス(Met
hylococcus ucrainicusおよび
M.thermophilus)、メチロバクター・カ
プサラタス (Methylobacter caps
ulatus)、メチロバクター・ボビスおよびメチロ
バクター・ビネランディー(Methylobacte
r bovisおよびM.vinelandii)、メ
チロバクター・クロコカム (Methylobact
er chroococcum)、シュードモナスW1
(Pseudomonas W1)、オーガニズム4
B6(Organism4B6)、シュードモナスC
(Pseudomonas C)、シュードモナスW6
(Pseudomonas W6)、オーガニズム
C2A1(OrganismC2A1)、オーガニズム
W3A1およびW6A (Organisms W3A
1およびW6A)、メチロモナスM15 (Methy
lomonasM15)、メチロフィラス・メチロトロ
ファス (Methylophhilus methy
lotrophus)、オーガニズムL3 (Orga
nisnL3)、アースロバクター (Arthrob
acter)、パシラスsp.PM6およびS2A1
(Bacillus sp.PM6およびS2A1)、
アースロバクター・グロビホルミス(Arthroba
cterglobiformis)、ストレプトミセス
sp.239 (strepto myces sp.2
39)、シュードモナス・オレオボランス(Pseud
omonas oleovorans)、オーガニズム
MB53,55,56,57,58,59および60
(Organisms MB53,55,56,57,
58,59および60)、ブレビバクテリウム・フスカ
ム24(Brevibacterium fuscum
24)、マイコバクテリウム・バカエ10(Mvcob
acterium vaccae10)、アースロバタ
ク−P1(Arthrobacter P1)、ノカル
ジア239(Nocardia239)などがあげられ
る。
The hexulose phosphate synthase used in the method of the present invention is obtained by reacting ribulose-5-phosphate with 13 C-labeled formaldehyde to label hexulose-6-phosphate at the C-1 position with 13 C. And an enzyme that produces, for example, an obligate methanol-assimilating bacterium, Methylomonas aminofaciens 77a (Methy1
omonasaminofaciens 77a) (Microtechnical Laboratory No. 12019), Methylococcus capsulatas (Methylococcus capsulat)
us) (ATCC Fungus No. 19069), etc., and cultured by using methanol or methane, etc. , and isolated by various types of chromatography. Microorganism having the hexulose phosphate synthase
As another example, Methylomonas metanica (Methymonas)
lomonas methanica), Methylomonas
・ Aguirre and Methylomonas rosaceus (Methy
lomonas agile and M. roseoce
us), Methylomonas rubrum (Methylomo)
nas rubrum), Methylomonas GB3 and G
B8 (Methylomonas GB3 and GB
8), Methylococcus minimas
cus minimus), Methylococcus ukrai
Nix and Methylococcus thermophilus (Met
hyococcus ucrainicus and
M. thermophilus), Methylobacter mosquitoes
Psharatas (Methylobacter caps)
ulatus), Methylobacter bovis and Methylo
Bacter Vinelandy (Methylobacte)
r bovis and M.R. vinelandii)
Cylobacter crococam (Methylobact)
er cococcum), Pseudomonas W1
(Pseudomonas W1), Organism 4
B6 (Organism4B6), Pseudomonas C
(Pseudomonas C), Pseudomonas W6
(Pseudomonas W6), Organism
C2A1 (Organism C2A1), Organism
W3A1 and W6A (Organisms W3A
1 and W6A), Methylomonas M15 (Methy
lomonasM15), Methylophilus methylotro
Fas (Methylophilus methyly)
lotrophus), Organism L3 (Orga)
nisnL3), Arthrobacter (Arthrob)
acter), Pacillus sp. PM6 and S2A1
(Bacillus sp. PM6 and S2A1),
Arthrobacter Gloviholmis
cterglobiformis), Streptomyces
sp. 239 (strept myces sp. 2)
39), Pseudomonas oleovorans (Pseud
omonas oleovorans), organism
MBs 53, 55, 56, 57, 58, 59 and 60
(Organisms MB53, 55, 56, 57,
58, 59 and 60), Brevibacterium fusca
M24 (Brevobacterium fuscum)
24), Mycobacterium bacae 10 (Mvcob
acterium vaccae10), earth robata
K-P1 (Arthrobacter P1), Nocal
Zia 239 (Nocardia 239) and the like.
You.

【0025】本発明における菌株の培養は、生育に最小
限必要な無機栄養を添加した溶液に、生育の阻害になら
ない程度のメタノールを加えて、30℃前後の温度に保
温して、振とうや通気などをして、充分に酵素を供給し
て培養をすることにより行なわれる。
In the cultivation of the strain in the present invention, methanol is added to a solution to which inorganic nutrients necessary for the minimum growth are added, so that the growth is not inhibited, and the temperature is maintained at about 30 ° C., followed by shaking or aeration. And by culturing the cells with sufficient supply of enzymes.

【0026】本発明方法で用いられる13C標識ホルム
アルデヒドは、例えばMSDアイソトープ社製、13
濃度99%のホルムアルデヒドなど市販品を用いること
ができる。
[0026] 13 C-labeled formaldehyde used in the method of the present invention, for example, MSD Isotope Co., 13 C
A commercially available product such as formaldehyde having a concentration of 99% can be used.

【0027】本発明方法において用いられるホスホヘキ
シュロイソメラーゼは、13C標識ヘキシュロース−6
−リン酸を13C標識フルクトースー6−リン酸に異性
化する酵素であって、例えばMethylomonas
aminofaciens77a(微工研菌寄第12
019号)をメタノールを用いて培養して得られる無細
胞抽出液をさらに精製・単離して得られる。
The phosphohexyl isomerase used in the method of the present invention is 13 C-labeled hexulose-6.
An enzyme that isomerizes phosphate to 13 C-labeled fructose-6-phosphate, for example, Methylomonas
aminofaciens77a (Microfabrication bacterium No. 12
No. 019) is further purified and isolated from a cell-free extract obtained by culturing with methanol.

【0028】本発明における前記ホルムアルデヒド固定
酵素系として、メタノールを単一炭素源とする液体培地
にMethylomonas aminofacien
s77a菌株(微工研菌寄第12019号)を植菌・培
養して得られるMethylomonas amino
faciens 77a菌株の無細胞抽出液を用いるこ
とができる。該無細胞抽出液には、ホスホリボイソメラ
ーゼ、ヘキシュロースリン酸シンターゼおよびホスホヘ
キシュロイソメラーゼが含まれているが、その他にホス
ホグルコイソメラーゼも含まれているので、生成する
13C標識フルクトース−6−リン酸は一部13C標識
グルコース−6−リン酸に異性化されることになる。
As the formaldehyde-fixing enzyme system of the present invention, Methylomonas aminofacien is added to a liquid medium containing methanol as a single carbon source.
Methylomonas amino obtained by inoculating and culturing s77a strain (Microtechnical Laboratories No. 12019)
A cell-free extract of S. faiens 77a can be used. The cell-free extract contains phosphoriboisomerase, hexulose phosphate synthase and phosphohexuloisomerase, but also contains phosphoglucoisomerase.
The 13 C-labeled fructose-6-phosphate will be partially isomerized to 13 C-labeled glucose-6-phosphate.

【0029】かくして、本発明方法によれば、前記特定
の酵素系に13C標識ホルムアルデヒドおよびリボース
−5−リン酸を添加・反応させることにより、リボース
−5−リン酸はホスホリボイソメラーゼによりリブロー
ス−5−リン酸に変換され、13C標識ホルムアルデヒ
ドとリブロース−5−リン酸とからヘキシュロースリン
酸シンターゼによってC−1位が特異的に13Cで標識
されたヘキシュロース−6−リン酸が生成し、さらにホ
スホヘキシュロイソメラーゼによってC−1位が特異的
13Cで標識されたフルクトース−6−リン酸に異性
化される。
Thus, according to the method of the present invention, by adding and reacting 13 C-labeled formaldehyde and ribose-5-phosphate to the specific enzyme system, ribose-5-phosphate is converted to ribulose-phosphate by phosphoriboisomerase. Hexulose-6-phosphate whose C-1 position is specifically labeled with 13 C by hexulose phosphate synthase is generated from 13 C-labeled formaldehyde and ribulose-5-phosphate by conversion to 5-phosphate. Then, the C-1 position is specifically isomerized to 13C- labeled fructose-6-phosphate by phosphohexuloisomerase.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、従来の化学合成法にお
けるように、数多くの反応ステップを必要とすることな
く、1段または数段の反応ステップで光学純度が極めて
高く、特定位置の炭素が特異的に13Cで標識された
13C標識化合物、例えばC−1位が特異的に13で標
識された13標識フルクトースー6−リン酸を選択率よ
く高収率で得ることができる。
According to the present invention, the optical purity is extremely high in one or several reaction steps without requiring many reaction steps as in the conventional chemical synthesis method, and the carbon at a specific position is obtained. Was specifically labeled with 13 C
13 C-labeled compounds can be obtained labeled 13-labeled fructose over 6-phosphate may be a high yield selectivity, for example, the C-1 position is specifically 13.

【0031】本発明によれば、13Cで均一に標識され
た化合物、14C標識化合物などに比べて、核磁気共鳴
装置、質量分析計などを用いて生物のエネルギー代謝系
の研究を行なう場合、より多くの定性的かつ定量的な有
益な情報を得ることが可能であって、生体反応の研究か
ら医療分野へと様々な分野で利用できる、特定位置の炭
素が13Cで特異的に標識された化合物、例えばC−1
位が特異的に13Cで標識され、解糖系の代謝中間体で
もあり、生物のエネルギー代謝系の研究を行なう際に有
用である13C標織フルクトース−6−リン酸の工業的
に有利な製造方法が提供される。
According to the present invention, when conducting a study on the energy metabolism system of an organism using a nuclear magnetic resonance apparatus, a mass spectrometer, or the like, as compared with a compound uniformly labeled with 13 C, a compound labeled with 14 C, or the like. , there can be obtained a more qualitative and quantitative useful information available in a variety of fields from the study of biological reactions to medical field, specifically in the carbon of a particular location 13 C-labeled Compound, for example, C-1
Position is labeled with a specific 13 C, is also a metabolic intermediate of glycolysis, industrially advantageous in 13 C Shimegio fructose-6-phosphate is useful in performing research organisms energy metabolism A simple manufacturing method is provided.

【0032】[0032]

【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。
実施例において、 13 C標識フルクトース−6−リン
酸、 13 C標識グルコース−6−リン酸などの 13 C標
識化合物の定量法、車離精製法などであって、 13 Cで
標識されないものについても同様の結果が得られるもの
については、簡便のため、 13 で標識されないものを用
いて実験を行なった。
The present invention will be described in detail with reference to the following examples.
In an embodiment, a 13 C-labeled fructose-6-phosphorus
Acid, 13 C-label such as 13 C -labeled glucose-6-phosphate
Determination of identification compounds, and the like car away purification method, in 13 C
Similar results can be obtained for unlabeled ones
For simplicity , use those not labeled with 13
And conducted an experiment.

【0033】[0033]

【実施例1】Embodiment 1

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【表1】 [Table 1]

【0035】上記表1に示されるメタノールを単一炭素
源とする液体培地にMethylomonas ami
nofaciens 77aを植菌し、30℃で72時
間振盪培養した。
Methylomonas ami was added to a liquid medium containing methanol as the sole carbon source shown in Table 1 above.
Nofaciens 77a was inoculated and cultured with shaking at 30 ° C. for 72 hours.

【0036】Methylomonas aminof
aciens 77aのヘキシュロースリン酸シンター
ゼおよびホスホヘキシュロイソメラーゼについてMet
hylomonas aminofaciens 77
aの無細胞抽出液より、DEAE−セファセルカラムク
ロマトグラフィーで先ずヘキシュロースリン酸シンター
ゼとホスホヘキシュロイソメラーゼを分画し、次いで各
酵素についてDEAE−セファセルの再クロマトグラフ
ィーを行なったところ、図1および
[0036] Methylomonas aminof
Met for hexylose phosphate synthase and phosphohexuloisomerase of Aciens 77a
hymononas aminofaciens 77
From the cell-free extract of a, hexulose phosphate synthase and phosphohexuloisomerase were first fractionated by DEAE-Sephacel column chromatography, and then re-chromatography of DEAE-Sephacel for each enzyme was performed. 1 and

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】に示される結果が得られ、かくして得られ
たヘキシュロースリン酸シンターゼおよびホスホヘキシ
ュロイソメラーゼの標品は、それぞれ活性(μmol/
min/mg)として0.2%および1.7%のホスホ
グルコイソメラーゼ(以下PGIと略称することがあ
る。)を含有した。上記DEAE−セファセルカラムク
ロマトグラフィーは、下記の通り実施した。すなわち、
10mM Tris−HCl(pH 8.2)で緩衝化
したカラム(5×20cm)に無細胞抽出液470 ml
を導入し、同じ緩衝液2リットルで洗浄後、緩衝液濃度
を段階的に上げて酵素を溶出させた。図1に示したよう
に、100mM Tris−HCl (pH8.2)で
HPSが、さらに100mM NaClを含む100m
M Tris−HCl (pH 8.2)でPHlが溶
出した。
The results shown in (1) and (2) were obtained. The hexulose phosphate synthase and phosphohexuloisomerase preparations thus obtained had the respective activities (μmol / μmol /
(min / mg) of 0.2% and 1.7% of phosphoglucoisomerase (hereinafter sometimes abbreviated as PGI). The above DEAE-Sephacel colum
Chromatography was performed as follows. That is,
Buffered with 10 mM Tris-HCl (pH 8.2)
470 ml of cell-free extract in a column (5 x 20 cm)
After washing with 2 liters of the same buffer, buffer concentration
Was gradually increased to elute the enzyme. As shown in FIG.
With 100 mM Tris-HCl (pH 8.2)
HPS is 100m containing 100mM NaCl
Dissolve PH1 in M Tris-HCl (pH 8.2)
Issued.

【0039】[0039]

【表3】 [Table 3]

【0040】表3に示される反応組成を用いて13C標
識フルクトール−6−リン酸の合成反応を30℃で60
分間行なった。表3において、リボース−5−リン酸ナ
トリウムは協和発酵株式会社製を用い、PRIとしては
シグマ社製のものを用い、13C標識ホルムアルデヒド
はMSDアイソトーブ社製、濃度99%のものを用い、
HPSとしては、前記部分精製品を用い、PHlは前記
部分精製品を用いた。
Using the reaction composition shown in Table 3, the synthesis reaction of 13 C-labeled fructol-6-phosphate was carried out at 30 ° C. for 60 hours.
Minutes. In Table 3, sodium ribose-5-phosphate was manufactured by Kyowa Hakko Co., Ltd., PRI was manufactured by Sigma, and 13 C-labeled formaldehyde was manufactured by MSD Isotob, at a concentration of 99%.
As the HPS, the partially purified product was used, and for the PH1, the partially purified product was used.

【0041】表3において、*1の時点30分間、30
℃で保温を行なった。
In Table 3, 30 minutes at * 1, 30 minutes
The temperature was kept at ℃.

【0042】表3の*2について、H13CHOは、反
応液内の濃度が3.0mMを超えないよう随時加えた。
Regarding * 2 in Table 3, H 13 CHO was added as needed so that the concentration in the reaction solution did not exceed 3.0 mM.

【0043】反応経過を図2に示した。図2において▽
印はH13CHOを添加した時点を示す。
FIG. 2 shows the course of the reaction. In FIG.
The mark indicates the time when H 13 CHO was added.

【0044】最終的にC−1位が 13 Cで特異的に標識
された 13 C標識フルクトース−6−リン酸が4.2m
M生成し、対R5P収率は42%、添加H13CHOに
対しては47%であった。本実施例における合成反応で
は酵素の失活によって反応が停止したものと考えられ
る。
Finally, the C-1 position is specifically labeled with 13 C.
4.2m is 13 C-labeled fructose 6-phosphate, which is
M was produced and the R5P yield was 42%, and the added H 13 CHO was 47%. It is considered that the reaction was stopped by the deactivation of the enzyme in the synthesis reaction in this example.

【0045】13C標識F6Pの単離精製: 13 C標識F6P の単離方法を図3に示した。図4に
EAE、トヨパール充填剤(東ソー株式会社製、商品
名)のカラムクロマトグラフィーの溶出パターン示し
た。回収率は約54%であった。純度は64%であっ
た。
[0045] 13 isolated and purified C-labeled F6P: 13 shows a procedure for isolating C-labeled F6P in FIG. D in FIG. 4
EAE, Toyopearl filler (Tosoh Corporation, product
Column) column chromatography elution pattern
Was. The recovery was about 54%. The purity is 64%
Was.

【0046】図3において、ムロマク(Muroma
c)50W×8は、室町化学工業株式会社製、液体クロ
マトグラフィー充填剤の商品名である。
In FIG. 3, Muromak (Muroma)
c) 50W × 8 is a liquid chromatograph manufactured by Muromachi Chemical Co., Ltd.
It is a trade name of a matography filler.

【0047】13C標識F6Pの13C−NMR分析: H13CHOを基質として酵素合成したF6Pにシグマ
(sigma)社製のF6Pを混合し、10%13Cと
なるようにした。これを13C−エンリッチドF6Pと
し、シグマ(Sigma)社製のものを純F6Pとし
て、13CNMR分析を行なった。図5はF6PのC−
1とC−6のピークを比較したものである。13C−エ
ンリッチドF6PのC−1/C−6のピーク比は純F6
Pの比の約10倍であり、このことは、酵素合成で得た
F6PのC−1位は特異的に13Cに標識されているこ
とを示している。
The 13 C-labeled F6P of 13 C-NMR analysis: H 13 CHO the enzyme synthesized F6P Sigma (sigma) Co. F6P mixed as a substrate was made to be 10% 13 C. This was designated as 13 C-enriched F6P, and 13 C NMR analysis was carried out using Sigma (pure) as pure F6P. Fig. 5 shows the C-
1 is a comparison of the peaks of C-6. The peak ratio of C-1 / C-6 of 13 C-enriched F6P is pure F6
The ratio of P is about 10 times, which indicates that the C-1 position of F6P obtained by enzyme synthesis is specifically labeled with 13C .

【0048】 13 C標識 フルクトース−6−リン酸(13CF6P)
の定量: F6Pは、表4に示されるような反応組成を用い、ホス
ホグルコイソメラーゼ(PGI)とグルコース−6−リ
ン酸デヒドロゲナーゼ(G6PDH)を用いる酵素法、
すなわちミチャル(Michal)らの方法〔メソッヅ
・イン・エンチマチック・アナリシス・サード・第3巻
・ベルラグ・ヘミー・ジーエムビーエッチ・ワインハイ
ム・191−198頁 (Methods in En
zymatic Analysis 3rd Vol.
3,Verlag ChemicGmbH Weinh
eim,P 191−198)〕で定量した。
13 C-labeled fructose-6-phosphate ( 13 CF6P)
Quantification of: F6P was obtained by an enzymatic method using phosphoglucoisomerase (PGI) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH) using a reaction composition as shown in Table 4.
That is, the method of Michel et al.
・ In-Enchimatic Analysis Third Volume 3
・ Berlag Hemy GMBH Wine High
Pp. 191-198 (Methods in En
zymatic Analysis 3rd Vol.
3, Verlag Chemical GmbH Weinh
eim, P 191-198)] .

【0049】[0049]

【表4】 [Table 4]

【0050】測定方法 1.ブランクは、試料に対して蒸留水を0.5mlを加
えた。 2.酵素類を加える前に、O点を測定した。 3.グルコース6リン酸デヒドロゲナーゼ(G6PD
H)、ホスホグロコイソメラーゼ(PGI)の順に加
え、340nmでの吸光度の増加を測定し、吸光度が頭
打ちになった時点でO点との差をΔA340F6P
して記録した。この値より下に示す方法で濃度を計算し
た。 *ここで、グルコース6リン酸とフルクトース6リン酸
が混在するときは、まずG6PDHだけを加えて上記と
同様にΔA340G6Pを測定した。次いでPGIを
加えてΔA340F6Pを測定した。
Measurement method For the blank, 0.5 ml of distilled water was added to the sample. 2. Before adding enzymes, the O point was measured. 3. Glucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PD
H) and phosphoglocoisomerase (PGI) were added in that order, and the increase in absorbance at 340 nm was measured. When the absorbance reached a plateau, the difference from the point O was recorded as ΔA 340 / F6P . The concentration was calculated by the method shown below this value. * Here, when glucose 6-phosphate and fructose 6-phosphate are mixed, first, only G6PDH was added, and ΔA 340 / G6P was measured in the same manner as above. Then, PGI was added and ΔA 340 / F6P was measured.

【0051】濃度測定F6P(又はG6P)の濃度(x
mM)決定は以下の通り *6.22:NADPHの340nmでの分子吸光係数(μmol/ml) a:反応液体積(ml) b:試料体積(ml)
Density Measurement The concentration of F6P (or G6P) (x
mM) * 6.22: Molecular absorption coefficient of NADPH at 340 nm (μmol / ml) a: Reaction solution volume (ml) b: Sample volume (ml)

【0052】リボース−5−リン酸(R5P)の測定: R5Pはフロログリシン−酢酸法で測定した。Measurement of ribose-5-phosphate (R5P): R5P was measured by the phloroglysin-acetic acid method.

【0053】 ヘキシュロースリン酸シンターゼ(HPS)の活性測
定: HPSの活性測定を、表5の反応組成を用いて行なっ
た。
Measurement of activity of hexulose phosphate synthase (HPS): The activity of HPS was measured using the reaction composition shown in Table 5.

【0054】[0054]

【表5】 [Table 5]

【0055】測定方法 1.ブランクはR5Pの代わりに蒸留水を加えた。 2.HCHOを加えて反応を開始し、5分後に1N塩酸
で反応を停止した。 3.2.の反応液0.1mlに対し蒸留水1.9mlで
20倍希釈の後、2.0mlのナッシュ(Nash)試
薬を加え、30℃で30分放置し着色させた。4.41
0nmでの吸光度を測定し検量線よりHCHOの濃度を
決定した。以下の計算方法により活性を求めた。 *ナッシュ(Nash)試薬:酢酸アンモニウム 15g 酢酸 0.3ml アセチルアセトン 0.2ml 以上の試薬は蒸留水に溶解し体積を100mlとする。
検量線は0.04,0.08,0.12,0.16,
0.2mMのHCHOを用いて作成した。
Measurement method The blank added distilled water instead of R5P. 2. HCHO was added to start the reaction, and after 5 minutes, the reaction was stopped with 1N hydrochloric acid. 3.2. The reaction solution was diluted 20-fold with 1.9 ml of distilled water to 0.1 ml of the reaction solution, and 2.0 ml of Nash reagent was added. 4.41
The absorbance at 0 nm was measured, and the concentration of HCHO was determined from a calibration curve. The activity was determined by the following calculation method. * Nash reagent: Ammonium acetate 15 g Acetic acid 0.3 ml Acetylacetone 0.2 ml The reagent above is dissolved in distilled water to make the volume 100 ml.
The calibration curves are 0.04, 0.08, 0.12, 0.16
Prepared using 0.2 mM HCHO.

【0056】活性決定 活性(U/ml)={(A−B)×C}×D×(1/E)×(1/F)× (0.6/0.5)×0.5 A:ブランクのHCHO濃度 mM B:反応液中のHCHO濃度 mM C:使用酵素(Enzyme)希釈率 D:ナッシュ(Nash)法の時の反応液希釈率 E:反応に使用した酵素体積 ml F:反応時間 min 0.6/0.5:HClを加える前のHCHO濃度を決定するための定数 0.5:反応液体積 mlActivity determination Activity (U / ml) = {(AB) × C} × D × (1 / E) × (1 / F) × (0.6 / 0.5) × 0.5 A : HCHO concentration in blank mM B: HCHO concentration in reaction solution mM C: Dilution rate of enzyme used (Enzyme) D: Dilution rate of reaction solution in Nash method E: Enzyme volume used in reaction ml F: Reaction Time min 0.6 / 0.5: Constant for determining HCHO concentration before adding HCl 0.5: Reaction solution volume ml

【0057】ホスホヘキシュロイソメラーゼ(PHI)
の活性決定:PHIの活性決定を、表6に示す反応組成
を用いて行なった。
Phosphohexyl isomerase (PHI)
Determination of PHI activity: PHI activity was determined using the reaction compositions shown in Table 6.

【0058】[0058]

【表6】 [Table 6]

【0059】測定方法 1.基準キュヴエットはHCHOの代わりに蒸留水を加
えた。 2.HCHOを加えて反応を開始した。NADPHの増
加を340nmでブラックセルを用いて測定した。 3.吸光度の増加が直線的になっている部分を確認し、
その傾き(ΔA340nm/min)より以下に示す計
算方法により活性を求めた。 ★HPSの活性は精製状態により異なるので、最終活性
が上記反応組成に示すように約1.0U/mlになるよ
う加えた。またこの場合反応液体積が1.0mlになる
ようにHOの添加量で調節した。無細胞抽出液内の本
酵素の活性を測定する場合は、HPSを蒸留水0.9m
lに置き換えた。
Measurement method The reference cuvette added distilled water instead of HCHO. 2. The reaction was started by adding HCHO. The increase in NADPH was measured at 340 nm using a black cell . 3. Check where the increase in absorbance is linear,
From the slope (ΔA 340 nm / min), the activity was determined by the following calculation method. * Since the activity of HPS varies depending on the purification state, it was added so that the final activity was about 1.0 U / ml as shown in the above reaction composition. In this case, the amount of H 2 O was adjusted so that the volume of the reaction solution became 1.0 ml. When measuring the activity of the present enzyme in the cell-free extract, the HPS was measured in distilled water 0.9 m
Replaced by l.

【0060】活性決定 活性(U/ml)=(A/6.22)×(1/B)×C×D A:ΔA340nm/min B:反応に使用した酵素体積 C:使用酵素(Enzyme)希釈率 D:反応液体積 6.22:NADPHの340nmでの分子吸光係数Activity determination Activity (U / ml) = (A / 6.22) × (1 / B) × C × DA A: ΔA 340 nm / min B: Enzyme volume used in the reaction C: Dilution of enzyme used (Enzyme) Rate D: Reaction solution volume 6.22: Molecular absorption coefficient of NADPH at 340 nm

【0061】ホスホグルコイソメラーゼ(PGI)の活
性測定:PGIの活性測定を、表7に示す反応組成を用
いて行なった。
Measurement of phosphoglucoisomerase (PGI) activity: PGI activity was measured using the reaction compositions shown in Table 7.

【0062】[0062]

【表7】 [Table 7]

【0063】測定方法 1.基準キュヴエットはF6Pの代わりに蒸留水を加え
た。 2.F6Pを加えて反応を開始した。NADPHの増加
を340nmで測定した。(測定は、ブラックセルで行
った。) 3.吸光度の増加が直線的になっている部分を確認し、
その傾き(ΔA340nm/min)より以下に示す計
算方法により活性を求めた。
Measurement method The reference cuvette added distilled water instead of F6P. 2. The reaction was started by adding F6P. The increase in NADPH was measured at 340 nm. (The measurement was performed with a black cell.) Check where the increase in absorbance is linear,
From the slope (ΔA 340 nm / min), the activity was determined by the following calculation method.

【0064】活性決定 活性(U/ml)=(A/6.22)×(1/B)×C×D A:ΔA340nm/min B:反応に使用した酵素体積 C:使用酵素(Enzyme)希釈率 D:反応液体積 6.22:NADPHの340nmでの分子吸光係数Activity determination Activity (U / ml) = (A / 6.22) × (1 / B) × C × DA A: ΔA 340 nm / min B: Enzyme volume used for reaction C: Enzyme dilution Rate D: Reaction solution volume 6.22: Molecular absorption coefficient of NADPH at 340 nm

【0065】13C標識ホルムアルデヒドとしては、9
9%13Cホルムアルデヒド(MSDアイソトープ社
製)の20%水溶液であるホルマリン−13Cをホルム
アルデヒド量に換算してそのまま使用した。
As the 13 C-labeled formaldehyde, 9
Formalin- 13C, which is a 20% aqueous solution of 9% 13C formaldehyde (manufactured by MSD Isotope), was used as it was in terms of the amount of formaldehyde.

【0066】[0066]

【実施例2】実施例1におけるMethylomona
s aminofaciens 77a株(微工研菌寄
第12019号)の分離酵素および市販のPRIに代え
てMethylomonas aminofacien
s 77a株の無細胞抽出液を用いる以外、実施例1と
同様にして下記の通り実験を行なった。
Example 2 Methylomona in Example 1
s aminofaciens 77a (Microtechnical Laboratories No. 12019) and Methylomonas aminofacien in place of the isolated enzyme and commercially available PRI
The following experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that a cell-free extract of the s77a strain was used.

【0067】上記無細胞抽出液は、ホスホリボイソメラ
ーゼを含んでおり、市販の酵素を添加する必要はない
が、ホスホグルコイソメラーゼも含まれているので、生
成した 13 C標識フルクトース−6−リン酸は一部 13
C標識グルコース−6−リン酸へ異性化される。
The above cell-free extract contains phosphoriboisomerase and does not require the addition of a commercially available enzyme, but also contains phosphoglucoisomerase, so that the generated 13 C-labeled fructose-6-phosphate is produced. Is part 13
Isomerized to C-labeled glucose-6-phosphate.

【0068】[0068]

【表8】 [Table 8]

【0069】上記表8に示される組成の反応液を50m
l三角フラスコに入れ、30℃に保温して反応を行なっ
た。得られた結果を図6に示す。
The reaction solution having the composition shown in Table 8
The reaction mixture was placed in an Erlenmeyer flask and kept at 30 ° C. for reaction. FIG. 6 shows the obtained results.

【0070】図6において、矢印で示した時点で、リボ
ース−5−リン酸5−Mおよび13C−ホルムアルデヒ
ド2mMをそれぞれ反応液に追加した。反応時間が80
分および100分の時点で無細胞抽出液を2ml宛追加
した。
In FIG. 6, at the time point indicated by the arrow, ribose-5-phosphate 5-M and 13 C-formaldehyde 2 mM were respectively added to the reaction solution. Reaction time 80
At 2 and 100 minutes, 2 ml of cell-free extract was added.

【0071】反応時間80分では、13Cホルムアルデ
ヒド8mMに対して生成した 13 C標識フルトース−6
−リン酸は4.5mM(13Cホルムアルデヒドに対す
る収率56%)であって、生成した13C標識グルコー
ス−6−リン酸は1.2mMであった。反応時間120
分では、13C標識フルクトース−6−リン酸が5.2
mM(13Cホルムアルデヒドに対する収率50%)生
成し、13C標識グルコース−6−リン酸が2.4mM
生成した。
At a reaction time of 80 minutes, 13 C-labeled fructose-6 produced against 8 mM of 13 C formaldehyde was used.
-Phosphate was 4.5 mM (yield to 13 C formaldehyde 56%), and 13 C-labeled glucose-6-phosphate produced was 1.2 mM. Reaction time 120
In minutes, 13 C-labeled fructose-6-phosphate was 5.2
mM (yield 50% based on 13 C formaldehyde), and the amount of 13 C-labeled glucose-6-phosphate is 2.4 mM.
Generated.

【0072】生成物の定量および分離は、実施例1と同
様にして行なった。
The quantification and separation of the product were carried out in the same manner as in Example 1.

【0073】[0073]

【実施例3】表9に示される反応組成を用いる以外、実
施例1と同様にして 13 C標識フルクトース−6−リン
酸の合成反応を行なった。C−1位が 13 Cで標識され
C標識フルクトース−6−リン酸が42.5mM
得られ、対H 13 CHO:収率85%であった。
Example 3 Except that the reaction composition shown in Table 9 was used,
As in Example 1, 13 C-labeled fructose-6-phosphorus
An acid synthesis reaction was performed. C-1 position is labeled with 13 C
And 1 3 C-labeled fructose 6-phosphate is 42.5mM
It was obtained, and the yield was 85% based on H 13 CHO.

【0074】[0074]

【表9】 [Table 9]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に使用する酵素の精製を説明するための
グラフである。
FIG. 1 is a graph for explaining purification of an enzyme used in the present invention.

【図2】本発明の合成反応における反応経過を説明する
ためのグラフである。
FIG. 2 is a graph for explaining the progress of the synthesis reaction of the present invention.

【図3】本発明におけるフルクトース−6−リン酸の単
離精製を説明するための系統図である。
FIG. 3 is a system diagram for explaining the isolation and purification of fructose-6-phosphate in the present invention.

【図4】本発明におけるフルクトース−6−リン酸の単
離精製を説明するためのF6Pの溶出パターンである。
FIG. 4 is an F6P elution pattern for explaining the isolation and purification of fructose-6-phosphate in the present invention.

【図5】本発明におけるF6Pの13C−NMR分析結果
を示すチャート図である。
FIG. 5 is a chart showing the results of 13 C-NMR analysis of F6P in the present invention.

【図6】本発明の一態様における反応生成物と反応時間
との関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a reaction product and a reaction time in one embodiment of the present invention.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ホスホリボイソメラーゼ、ヘキシュロー
スリン酸シンターゼおよびホスホヘキシュロイソメラー
ゼよりなるメタノール資化性細菌のホルムアルデヒド固
定酵素系、13C標識ホルムアルデヒドおよびリボース
−5−リン酸を反応させてC−1位が特異的に13Cで
標識されたフルクトース−6−リン酸を得ることを特徴
とする13C標識フルクトース−6−リン酸の製造方
法。
1. A methanol-assimilating bacterium formaldehyde-fixing enzyme system comprising phosphoriboisomerase, hexulose phosphate synthase and phosphohexuloisomerase, 13C- labeled formaldehyde and ribose-5-phosphate reacted with each other to form C- A process for producing 13 C-labeled fructose-6-phosphate, characterized in that fructose-6-phosphate labeled at position 1 with 13 C specifically is obtained.
【請求項2】 リボース−5−リン酸をホスホリボイソ
メラーゼにより異性化してリブロース−5−リン酸と
し、次いでヘキシュロースリン酸シンターゼおよび13
C標識ホルムアルデヒドを添加・反応させてC−1位が
特異的に13Cで標識された13C標識ヘキシュロース
−6−リン酸を生成させ、次いでホスホヘキシュロイソ
メラーゼにより異性化してC−1位が特異的に13Cで
標識されたフルクトース−6−リン酸を得ることを特徴
とする13C標識フルクトース−6−リン酸の製造方
法。
2. Riboose-5-phosphate isomerized with phosphoriboisomerase to ribulose-5-phosphate and then hexulose phosphate synthase and 13
C-labeled formaldehyde was added to react with and the C-1 position is specifically at 13 C to produce a labeled 13 C-labeled Hekishurosu 6-phosphate, then the C-1 position was isomerized by phosphorylase Hoheki palm isomerase A process for producing 13 C-labeled fructose-6-phosphate, characterized in that fructose-6-phosphate specifically labeled with 13 C is obtained.
【請求項3】 該ヘキシュロースリン酸シンターゼおよ
び該ホスホヘキシュロイソメラーゼが、メタノールを単
一炭素源とする液体培地にMethylomonas
aminofaciens 77a菌株を植菌・培養し
て得られるMethylomonas aminofa
ciens 77a菌株の無細胞抽出液を精製して得ら
れる請求項1または2記載の13C標識フルクトース−
6−リン酸の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the hexulose phosphate synthase and the phosphohexuloisomerase are used in a liquid medium containing methanol as a sole carbon source.
Methylomonas aminofa obtained by inoculating and cultivating S. aminofaciens 77a strain
13 C-labeled fructose according to claim 1 or 2 obtained by purifying the cell-free extract of Ciens 77a strain -
A method for producing 6-phosphoric acid.
【請求項4】 メタノールを単一炭素源とする液体培地
にMethylomonas aminofacien
s 77a菌株を植菌・培養して得られるMethyl
omonas aminofaciens 77a菌株
の無細胞抽出液、13C標識ホルムアルデヒドおよびリ
ボース−5−リン酸を反応させてC−1位が特異的に
13Cで標識されたフルクトース−6−リン酸を得るこ
とを特徴とする13C標識フルクトース−6−リン酸の
製造方法。
4. A liquid medium containing methanol as a sole carbon source in a medium containing Methylomonas aminofacien.
Methyl obtained by inoculating and culturing s77a strain
The C-1 position is specifically reacted by reacting a cell-free extract of S. omonas aminofaciens 77a with 13 C-labeled formaldehyde and ribose-5-phosphate.
A process for producing 13C- labeled fructose-6-phosphate, characterized by obtaining 13C- labeled fructose-6-phosphate.
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