JP3766040B2 - Method for producing cytosine nucleoside compound - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は医薬品等の合成原料として有用なシトシンヌクレオシド化合物の製造方法に関する。さらに詳しくは、シトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する酵素または該酵素活性を有する微生物の菌体、該菌体もしくはその培養液を処理して得られた酵素調製物等を用いてペントース−1−リン酸とシトシンまたはシトシン誘導体からシトシンヌクレオシド化合物を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ヌクレオシドホスホリラーゼはリン酸存在下でヌクレオシドのN−グリコシド結合を加リン酸分解する酵素の総称であり、リボヌクレオシドを例にすると次式で表される反応を触媒する。
【0003】
リボヌクレオシド + リン酸(塩) → 核酸塩基 + リボース1−リン酸
プリンヌクレオシドホスホリラーゼとピリミジンヌクレオシドホスホリラーゼに大別される該酵素は、広く生物界に分布し、哺乳類、鳥類、魚類などの組織、酵母、細菌に存在する。この酵素反応は可逆的であり、逆反応を利用した各種ヌクレオシドの合成が以前より知られている。例えば、2´−デオキシリボース1−リン酸と核酸塩基(チミン、アデニンまたはグアニン)からチミジン(特開平01−104190号公報)、2´−デオキシアデノシン(特開平11−137290号公報)または2´−デオキシグアノシン(特開平11−137290号公報)を製造する方法が知られている。この様にヌクレオシドホスホリラーゼを用いるヌクレオシド化合物の製造は、穏和な条件で位置、立体特異的に製造することが可能であり、多くのヌクレオシド化合物の合成が検討されている。
【0004】
特開平1−60396号公報ではデオキシリボース−1−リン酸とシトシンから菌体そのものを触媒として用いた反応によりデオキシシチジンを製造する方法が示されている。しかし、該公報の方法は菌体そのものを触媒として用いる反応でありシトシンヌクレオシドホスホリラーゼそのものの存在は確認されていない。例えば、菌体内に蓄積したデオキシシチジンが反応中に菌体内より溶出したものであったり、菌体内のヌクレオシドデオキシリボシルトランスファラーゼにより、基質として添加したシトシンが菌体内のデオキシヌクレオシドの塩基に転移した結果、デオキシシチジンが検出された可能性も考えられる。本発明者らはそれらの点をはっきりさせるため、該公報の実施例で寄託されている7株を取り寄せ実施例と同じ方法でデオキシリボース−1−リン酸とシトシンからデオキシシチジンが生成するかを試験した。その結果、何れの菌株を用いた反応においても反応液中にデオキシシチジンは全く検出されず、菌株そのものにシトシンヌクレオシドホスホリラーゼに相当する活性が存在することは確認されなかった。
【0005】
一方、特開平3−12786号公報ではプリン塩基とピリミジン塩基の両方に作用する新規なヌクレオシドホスホリラーゼが報告されており、ピリミジン塩基としてデオキシウリジン、デオキシシチジン、デオキシチミジンに作用すると記載されてはいるが、明細書中にはその基質特異性は何ら開示されていない。また、該公報はすでに取り下げられており、その活性を確認することはできないが、該公報の発明者らは、該公報に開示の微生物と同一名の菌株よりヌクレオシドホスホリラーゼを精製し、その特徴をApplied and Environmental Microbiology,Vol.56,PP3830−3834,(1990)で報告している。該文献においてこの酵素はシトシン、シチジン及びデオキシシチジンに対する活性はないと記載されている。
【0006】
上記以外ではプリンヌクレオシドホスホリラーゼあるいはピリミジンヌクレオシドホスホリラーゼの何れにおいても核酸塩基としてシトシンまたはシトシン誘導体が基質となることは報告されておらず、例えば、Method.Enzymology,Vol.51,PP437〜442(1978)ではサルモネラ・チフィムリウム(Salmonera typhimurium)のピリミジンヌクレオシドホスホリラーゼの一種であるチミジンホスホリラーゼにはデオキシシチジンに対する反応性は認められないと記載されている。また、J.Biol.Chem.,Vol.248,No.6,PP2040〜2043(1973)ではサルモネラ・チフィムリウム(Salmonera typhimurium)のプリンヌクレオシドホスホリラーゼにはピリミジンヌクレオシドへの活性は認められないと記載され、ウリジン、シチジン、デオキシウリジン、デオキシシチジンが例示されている。
【0007】
これらの報告を総合的に勘案すると本発明に係るシトシンヌクレオシドホスホリラーゼに相当する酵素の存在を予測させる知見はあったものの、それらの先行技術文献の何れにおいても、その存在を確認し、実際にこの酵素が取得されたという報告は見当たらない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ヌクレオシドホスホリラーゼを用いるヌクレオシド化合物の製造は、穏和な条件で位置、立体特異的にヌクレオシド化合物を製造することが可能であり、種々のヌクレオシド化合物の合成研究が盛んに行われているが、これまでシトシンまたはシトシン誘導体とリン酸化糖を基質としてシトシンヌクレオシド化合物を合成することが可能な単離精製されたヌクレオシドホスホリラーゼは報告されていなかった。
【0009】
また、本発明者等の検討によると、一般に微生物にはシトシンデアミナーゼ活性およびシチジンデアミナーゼ活性が存在するため、微生物の菌体自体を用いたり、菌体やその培養液から調製された酵素調製物にこれらのデアミナーゼ活性が残存している場合には、基質としてのシトシンまたはシトシン誘導体および反応生成物としてのシトシンヌクレオシド化合物のデアミノ体が合成されてしまい、効率的にシトシンヌクレオシド化合物を蓄積することは困難となる。
【0010】
すなわち、本発明の目的は、シトシンヌクレオシド化合物の合成が可能なヌクレオシドホスホリラーゼのアミノ酸配列を提供することである。更に該遺伝子のを含む組換えプラスミド、該組換えプラスミドを含む形質転換体、該形質転換菌株を用いた該酵素の産生方法および該形質転換菌株を用いたシトシンヌクレオシド化合物を製造する方法を提供することである。更に、ヌクレオシドホスホリラーゼの活性を維持したままシトシンデアミナーゼおよびシチジンデアミナーゼの活性を減少させること、あるいは、両酵素を欠損している微生物にシトシンヌクレオシドホスホリラーゼを発現させた微生物を用いることで効率的にシトシンヌクレオシド化合物を製造する方法を提供することにある。
【0011】
加えて、原料であるリン酸化糖の脱リン酸酵素の活性を減少させること、あるいは、該酵素を欠損している微生物にシトシンヌクレオシドホスホリラーゼを発現させた微生物を用いることで効率的にシトシンヌクレオシド化合物を製造する方法を提供することにある。
【0012】
シトシンヌクレオシド化合物を製造する場合、特に医薬品の原料として利用する場合は微量の副生物の混入も大変な問題となる。精製工程での副生ヌクレオシドの分離は精製負荷が大きくなるとともに、シトシンヌクレオシド化合物の回収率を低下させることとなり工業的に製造する場合は大きな問題となる。このような目的に使用する場合には、酵素調製物から、シトシンデアミナーゼ活性及びシチジンデアミナーゼ活性をほぼ完全に失活させる必要がある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはこれらの課題を解決するために鋭意検討した結果、本来プリン塩基を基質とする反応を触媒するプリンヌクレオシドホスホリラーゼが、驚くべきことにピリミジン塩基であるシトシンまたはシトシン誘導体とペントース−1−リン酸からシトシンヌクレオシド化合物を生成する反応を触媒することを見出した。
【0014】
また、本発明者らによって見出されたこのプリンヌクレオシドホスホリラーゼの存在は、シトシンヌクレオシドホスホリラーゼの存在を示すものである。
【0015】
一方、本発明者等は、この酵素活性を有する微生物を用いてシトシンまたはシトシン誘導体とペントース−1−リン酸からシトシンヌクレオシド化合物を生成する反応を試みたところ、生成物のほとんどが、シトシンまたはシトシン誘導体とシトシンヌクレオシド化合物のデアミノ体であり、目的物であるシトシンヌクレオシド化合物を効率的に蓄積できなかった。そこで鋭意検討を重ねた結果、このデアミノ体の形成が、デアミナーゼの作用によるものであり、このデアミナーゼ活性を有する菌体を有機溶媒中に攪拌あるいは静置することにより、または、この菌体を加熱することによりシトシンデアミナーゼおよびシチジンデアミナーゼの活性を失活させることができること、更に、これらの処理は共に処理溶液中にリン酸塩またはリン酸化糖を存在させることで維持すべきシトシンヌクレオシドホスホリラーゼの失活をより効果的に抑制できることを見出した。
【0016】
上述の方法により、ヌクレオシドホスホリラーゼの活性を維持したまま、基質と生成物の分解活性の両方を特異的に減少させることが可能となり、上記のようなデアミナーゼ活性の失活または低減化処理を施した菌体を用いることで、シトシンまたはシトシン誘導体とリン酸化糖から副生物をほとんど生成せずにシトシンヌクレオシド化合物を製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0017】
本発明のデアミナーゼの失活または低減化処理によればシトシンヌクレオシドホスホリラーゼの活性をほぼ完全に維持しつつ、分解活性はほぼ完全に失活させることも可能である。更に本発明者らは、シトシンデアミナーゼおよびシチジンデアミナーゼの両酵素活性を欠損した微生物に該酵素を発現させることでシトシンヌクレオシド化合物を効率的に製造できることも見出し、本発明を完成させるに至った。
【0018】
また、原料であるリン酸化糖を脱リン酸する酵素活性の存在下、反応収率が低下することを見いだした。該酵素活性を有する菌体の細胞破砕物に極性溶媒を添加することで該酵素活性を選択的に除けることを見いだした。また、塩析による分画やイオン交換樹脂などの担体でシトシンヌクレオシドホスホリラーゼを精製することで該酵素活性を除くこともできる。この様な処理物を用いることでシトシンヌクレオシド化合物を効率的に製造できることも見出し、本発明を完成させるに至った。
更に本発明者らは、該酵素活性を欠損した微生物にシトシンヌクレオシドホスホリラーゼを発現させることでシトシンヌクレオシド化合物を効率的に製造できることも見出し、本発明を完成させるに至った。
【0019】
本発明によれば、従来達成できなかったシトシンヌクレオシドホスホリラーゼによるシトシンヌクレオシド化合物の効率的な合成方法を提供することができる。
【0020】
即ち本発明は以下の通りである。
【0021】
本発明にかかるシトシンヌクレオシド化合物の製造方法は、リン酸化糖と、シトシンまたはシトシン誘導体とを、シトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する酵素の存在下で反応させて、シトシンヌクレオシド化合物を得る工程を有することを特徴とする。
【0022】
上記の酵素としては、プリンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する酵素を用いることができ、プリンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する酵素を含む酵素調製物は、本発明にかかるシトシンヌクレオシド化合物の製造方法に好適に利用できる。なお、このようなプリンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する酵素としては、例えば、大腸菌由来の酵素を挙げることができる。
【0023】
上記のシトシン誘導体としては、下記式(I):
【0024】
【化2】

Figure 0003766040
(上記式(I)中、Xは炭素原子または窒素原子を、Yは水素原子、ハロゲン原子または低級アルキル基を示す。)
で表される化合物を用いることができる。その具体例としては、例えばアザシトシン及び5−フルオロシトシンを挙げることができる。
【0025】
更に、上記のシトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する酵素は、この酵素を有する微生物の菌体またはその培養液、あるいはこれらから得られた粗酵素抽出液、粗酵素溶液、粗酵素調製物および精製酵素調製物など酵素調製物の形態で反応系中に供給することができる。
【0026】
これらの菌体あるいは酵素調製物としては、シトシンデアミナーゼ活性およびシチジンデアミナーゼ活性がないか、あるいは存在していてもシトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を利用したシトシンヌクレオシド化合物の製造が可能である程度に低いものであることが好ましい。例えば、シトシンデアミナーゼ活性およびシチジンデアミナーゼ活性よりもシトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性が高い菌体及び酵素調製物を好適に用いることができる。
【0027】
このような菌体及び酵素調製物の一例としては、これらの有するシトシンデアミナーゼ活性およびシチジンデアミナーゼ活性を低減化処理によって低下させたものを挙げることができる。
【0028】
上記のデアミナーゼ活性の失活または低減化のための処理が施された微生物の菌体は、例えばシトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する微生物の菌体を有機溶媒を含む水に接触させて、シトシンデアミナーゼ活性およびシチジンデアミナーゼ活性を選択的に減少させて得ることができる。この有機溶媒としては、アルコール類などの極性溶媒を利用することができる。この有機溶媒としては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ジオキサン及びアセトンの中から選ばれる1種以上の有機溶媒が利用できる。
【0029】
更に、有機溶媒によりシトシンデアミナーゼ活性およびシチジンデアミナーゼ活性を失活または低減化させる際に、水中の有機溶媒濃度を20容量%以上とすることが好ましい。
【0030】
一方、デアミナーゼ活性の失活または低減化のための処理が施された微生物の菌体は、シトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する微生物の菌体を水性媒体中でシトシンデアミナーゼ活性およびシチジンデアミナーゼ活性を選択的に減少させる温度で加熱処理して得ることもできる。この加熱処理の条件としては、50℃以上で10分間以上40時間以内の条件を採用することができる。
【0031】
一方、デアミナーゼ活性の失活または低減化のための処理を行う際に、ペントース−1−リン酸を存在させることで、維持すべきシトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性をより効果的に維持することが可能となる。その際のペントース−1−リン酸の濃度は1mM以上100mM以下とすることが好ましい。
【0032】
【発明の実施の形態】
本発明においてシトシンヌクレオシドホスホリラーゼとは、シトシンまたはシトシン誘導体を基質としてシトシンヌクレオシド化合物を生成する活性を有する酵素を指しており、この要件を満たす限り動物、植物、微生物の何れの起源であっても構わない。シトシンヌクレオシドホスホリラーゼなる酵素は当該分野においては一般的に知られていない。そのため、本発明においてのみかかる用語を上記の通り規定して用いる。このようなヌクレオシドホスホリラーゼの具体例としては、エシェリシア・コリ(Escherichia coli)等のエシェリシア(Escherichia)属に含まれる微生物の従来のプリンヌクレオシドホスホリラーゼとして知られている酵素でシトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性も有するものを好適な例として挙げることができる。具体的な例として、エシェリシア・コリ(Escherichia coli)のプリンヌクレオシドホスホリラーゼのDNA塩基配列を配列番号3に、該塩基配列より翻訳されるアミノ酸配列を配列番号:4に例示した。また、近年の遺伝子工学の進歩により塩基配列の一部を失活、挿入、置換によりアミノ酸配列を改変することが容易となった。かかる技術水準に鑑み、該塩基配列の一部を、所望とする酵素活性に影響を及ぼさない範囲内、例えば酵素活性を維持または向上できる範囲内で、改変してアミノ酸配列を改変したものも本発明のシトシンヌクレオシドホスホリラーゼに包含されるものとする。例えば、配列番号:4に示したアミノ酸配列に、目的とする酵素活性に影響を及ぼさない範囲内で2〜3個のアミノ酸の欠失、置換または付加が行われたものや、配列番号:3の塩基配列に目的とする酵素活性に影響を及ぼさず、かつ、その相補配列がストリンジェントな条件下でハイブリダイズし得る範囲内での欠失、置換または付加等の変異を生じさせた塩基配列によってコードされたアミノ酸配列を有するものを用いることができる。
【0033】
この様に、プリンヌクレオシドスホリラーゼ活性を有すると、プリン型ヌクレオシド化合物とシトシンヌクレオシド化合物を1種類の酵素で製造することが可能となり、ヌクレオシド類の工業的な製造には大変有利である。
【0034】
本発明の方法に用いるシトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する酵素は、該酵素を有する微生物の菌体、この菌体またはその培養液から調製された酵素調製物などの形態で反応系に供給することができる。なお、この酵素調製物には、菌体またはその培養液の各種処理物、酵素抽出物、酵素抽出物を用いた粗精製品及び単離精製品などが含まれる。
【0035】
これらの微生物の菌体や酵素調製物としては、市販のものや各種方法を利用して調製したものを用いることができる。例えば、この酵素活性を有する調製物としては市販の酵素、該酵素活性を有する微生物菌体、及び菌体処理物またはそれらの固定化物などが使用できる。菌体処理物とは、例えばアセトン乾燥菌体や機械的破壊、超音波破砕、凍結融解処理、加圧減圧処理、浸透圧処理、自己消化、細胞壁分解処理、界面活性剤処理などにより調製した菌体破砕物などであり、また、必要に応じて硫安沈殿やアセトン沈殿、カラムクロマトグラフィーにより精製を重ねたものを用いても良い。
【0036】
なお、シトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する微生物は、シトシンまたはシトシン誘導体を基質としてシトシンヌクレオシド化合物を生成するヌクレオシドホスホリラーゼを発現しているものであれば、特に限定されない。このような微生物は、例えば、一般的なヌクレオシドホスホリラーゼを発現しているものから選択することができる。そのようなヌクレオシドホスホリラーゼを生産する微生物の具体例としては、エシェリシア・コリ(Escherichia coli)等のエシェリシア(Escherichia)属に含まれる微生物を好適な例として挙げることができる。
【0037】
近年の分子生物学および遺伝子工学の進歩により、上述の微生物株のプリンヌクレオシドホスホリラーゼの分子生物学的な性質やアミノ酸配列等を解析することにより、該蛋白質の遺伝子を該微生物株より取得し、該遺伝子および発現に必要な制御領域が挿入された組換えプラスミドを構築し、これを任意の宿主に導入し、該蛋白質を発現させた遺伝子組換え菌を作出することが可能となり、かつ、比較的容易にもなった。かかる技術水準に鑑み、このようなヌクレオシドホスホリラーゼの遺伝子を任意の宿主に導入した遺伝子組換え菌も本発明のヌクレオシドホスホリラーゼを発現している微生物に包含されるものとする。
【0038】
ここでいう発現に必要な制御領域とは、プロモーター配列(転写を制御するオペレーター配列を含む)・リボゾーム結合配列(SD配列)・転写終結配列等を示している。プロモーター配列の具体例としては、大腸菌由来のトリプトファンオペロンのtrpプロモーター・ラクトースオペロンのlacプロモーター・ラムダファージ由来のPLプロモーター及びPRプロモーターや、枯草菌由来のグルコン酸合成酵素プロモーター(gnt)・アルカリプロテアーゼプロモーター(apr)・中性プロテアーゼプロモーター(npr)・α−アミラーゼプロモーター(amy)等が挙げられる。また、tacプロモーターのように独自に改変・設計された配列も利用できる。リボゾーム結合配列としては、大腸菌由来または枯草菌由来の配列が挙げられるが、大腸菌や枯草菌等の所望の宿主内で機能する配列であれば特に限定されるものではない。たとえば、16SリボゾームRNAの3’末端領域に相補的な配列が4塩基以上連続したコンセンサス配列をDNA合成により作成してこれを利用してもよい。転写終結配列は必ずしも必要ではないが、ρ因子非依存性のもの、例えばリポプロテインターミネーター・trpオペロンターミネーター等が利用できる。これら制御領域の組換えプラスミド上での配列順序は、5’末端側上流からプロモーター配列、リボゾーム結合配列、ヌクレオシドホスホリラーゼをコードする遺伝子、転写終結配列の順に並ぶことが望ましい。
【0039】
ここでいうプラスミドの具体例としては、大腸菌中での自律複製可能な領域を有しているpBR322、pUC18、Bluescript II SK(+)、pKK223−3、pSC101や、枯草菌中での自律複製可能な領域を有しているpUB110、pTZ4、pC194、ρ11、φ1、φ105等をベクターとして利用することができる。また、2種類以上の宿主内での自律複製が可能なプラスミドの例として、pHV14、TRp7、YEp7及びpBS7をベクターとして利用することができる。
【0040】
ここでいう任意の宿主には、後述の実施例のように大腸菌(Escherichia coli)が代表例として挙げられるが、とくに大腸菌に限定されるのものではなく枯草菌(Bacillus subtilis)等のバチルス属菌、酵母や放線菌等の他の微生物菌株も含まれる。
【0041】
本発明におけるシトシンヌクレオシド化合物とはリン酸化糖と核酸塩基としてシトシンまたはシトシン誘導体がN−グリコシド結合で結合した化合物のことである。その代表例を挙げると、例えばシチジン、デオキシシチジン、ジデオキシシチジン、アザシチジン、デオキシアザシチジン、5−フルオロシチジン及び5−フルオロデオキシシチジンなどを挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0042】
本発明におけるシトシン誘導体とは、シトシン構造部分を有し、このシトシン構造部分がシトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性の作用によりシトシンヌクレオシド構造に変化し得るものである。このシトシン誘導体の好ましい例としは、前記一般式(I)で表されるシトシン誘導体を挙げることができる。前記一般式(I)におけるYとしての低級アルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基及びtert−ブチル基を挙げることができる。これらのシトシン誘導体の中では、例えば、アザシトシン、5−フルオロシトシン、5―メチルシトシンなどが特に好ましい。
【0043】
本発明におけるリン酸化糖とは、ポリヒドロキシアルデヒドまたはポリヒドロキシケトンおよびその誘導体の1位にリン酸がエステル結合したもののことである。その好ましい代表例を挙げると、例えばリボース1−リン酸、2´−デオキシリボース1−リン酸、2´,3´−ジデオキシリボース1−リン酸、アラビノース1−リン酸、ジオキソラン糖−リン酸などが挙げられる。
【0044】
ここでいうポリヒドロキシアルデヒドまたはポリヒドロキシケトンとは、天然物由来のものとしては、D−アラビノース、L−アラビノース、D−キシロース、L−リキソーズ、D−リボースのようなアルドペントース、D−キシルロース、L−キシルロース、D−リブロースのようなケトペントース、D−2−デオキシリボース、D−2,3−ジデオキシリボースのようなデオキシ糖類を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【0045】
これらリン酸化糖は、ヌクレオシドホスホリラーゼの作用によりヌクレオシド化合物の加リン酸分解反応を行って製造する方法(J.Biol.Chem.Vol.184、437、1950)や、アノマー選択的な化学合成法等によっても調製することができる。また、WO 01/14566に記載の酵素的なデオキリボースー1−リン酸の合成方法によっても調整することができる。(ロッシュの特許のdRP合成ルートも記載。)
本発明において、シトシンデアミナーゼ活性およびシチジンデアミナーゼ活性の低減化処理とは、ヌクレオシドホスホリラーゼを失活させず、シトシンデアミナーゼ活性およびシチジンデアミナーゼ活性を失活または低減化させることができれば特に限定されないが、例えば該微生物の菌体、培養液またはそれらの処理物を有機溶媒中にさらしたり、加熱処理を施すことを好適な例として挙げることができる。
【0046】
本発明において、有機溶媒とはシトシンデアミナーゼ活性およびシチジンデアミナーゼ活性を失活させることが可能な溶媒であれば特に限定されないが、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン及びアセトン等の極性溶媒や1−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、1−ノナノール等のアルコール類、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸シクロヘキシル、酢酸ベンジル等のエステル類、ペンタン、ヘキサン、2−メチルヘキサン、2,2−ジメチルブタン、2,3−ジメチルブタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ヘプタン、シクロヘプタン、オクタン、シクロオクタン、イソオクタン、ノナン、デカン、ドデカン、石油エーテル、石油ベンジン、リグロイン、工業ガソリン、灯油、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、クメン、メシチレン、ナフタレン等の炭化水素類、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、クレゾール、キシレノール等のフェノール類、メチルイソブチルケトン、2−ヘキサノン等のケトン類、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル等のエーテル類が挙げられ、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、トルエン、エチルベンゼン等の炭化水素類が挙げられる。また、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルベンズアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、ホルムアミド、アセチルアミド、安息香酸アミド等のアミド化合物や、ウレア、N,N’−ジメチルウレア、テトラメチルウレア、N,N−ジメチルイミダゾリジノン等のウレア化合物が挙げられ、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジフェニルスルホキシド等のスルホキシド化合物が挙げられる。
【0047】
本発明でいうデアミナーゼ活性の失活または低減化のための有機溶媒処理とは、ヌクレオシドホスホリラーゼを失活させず、シトシンデアミナーゼ活性およびシチジンデアミナーゼ活性を失活または低減化させることができれば特に限定されないが、例えば該微生物の菌体、培養液またはそれらの処理物をpHは通常4.0以上10.0以下であり、好ましくは6.0以上9.0以下で、有機溶媒を水中濃度として、例えば10容量%以上、好ましくは20容量%以上、より好ましくは30容量%以上の濃度で、通常0℃以上の温度、好ましくは20℃、更には50℃以上で、80℃以下の温度で、通常10分間以上で40時間以下、より好ましくは1時間以上20時間以下の時間で静置または懸濁するような方法を挙げることができる。
【0048】
また、処理液中にリン酸化糖を1mM以上好ましくは100mM以下添加することにより、ヌクレオシドホスホリラーゼをより安定化させることができる。
【0049】
また、反応液中にこれらの有機溶媒を添加することによっても同様の効果を得ることが可能である。
【0050】
本発明でいう熱処理とはヌクレオシドホスホリラーゼを失活させず、シトシンデアミナーゼ活性およびシチジンデアミナーゼ活性を失活または低減化させることができれば特に限定されないが、例えば、該微生物の菌体、培養液またはそれらの処理物を水性媒体中でpHは通常4.0以上10.0以下であり、好ましくは6.0以上9.0以下で、温度は通常50℃以上、好ましくは60℃以上80℃以下で10分間以上、より好ましくは30分間以上静置または懸濁するような方法を挙げることができる。加熱時間は40時間以下が更に好ましい。また、処理液中にリン酸化糖を1mM以上、好ましくは10mM以上100mM以下添加することにより、ヌクレオシドホスホリラーゼをより安定化させることができる。
【0051】
本発明でいうシトシンデアミナーゼおよびシチジンデアミナーゼの両酵素活性を有さない微生物とは、例えばBacillus属細菌ではシチジンデアミナーゼのみ存在し、シトシンデアミナーゼの存在は知られていない。この様にBacillus属細菌のシチジンデアミナーゼ欠損株を用いることが可能である。例えばBacillus Genetic Stock Center(BGCS)より入手が可能なBacillus subtilus 1A479などが例示できる。このような菌株にヌクレオシドホスホリラーゼを発現させた菌体を用いることも可能である。
【0052】
本発明でいうホスファターゼの欠損株とは、例えばアルカリホスファターゼの欠損株としては大腸菌K−12 DH5αを例示することができる。この様な菌株に、シトシンヌクレオシドホスホリラーゼを発現させた菌体を用いることも可能である。
【0053】
この様な菌体を加熱処理する事により酸性ホスファターゼを失活または低減化することが可能であり、更に高い反応収率を達成することができる。例えば、該微生物の菌体、培養液またはそれらの処理物を水性媒体中でpHは通常4.0以上10.0以下であり、好ましくは6.0以上9.0以下で、温度は通常50℃以上、好ましくは60℃以上80℃以下で10分間以上、より好ましくは30分間以上静置または懸濁するような方法を挙げることができる。
【0054】
本発明でいうシトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を阻害する物質を低減化または除去するとは、反応を阻害する物質を除去または低減化できれば特に限定されないが、例えば菌体を超音波破砕などにより酵素液を調整し、該酵素液に極性溶媒を加えることでシトシンヌクレオシドホスホリラーゼを沈殿として得る方法や硫酸アンモニウムなどを加える塩析により沈殿として集める方法、或いはイオン交換樹脂等で精製する方法等によりシトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を阻害する物質を除去または低減化することが可能である。
【0055】
本発明におけるシトシンヌクレオシド化合物の合成反応は、シトシンまたはシトシン誘導体とリン酸化糖を基質としてシトシンヌクレオシド化合物を合成できるヌクレオシドホスホリラーゼを発現している微生物であって、シトシンまたはシトシン誘導体やシトシンヌクレオシド化合物を分解する活性を失活、あるいは欠損した微生物の菌体、培養液それらの処理物を用い、適切なpHや温度などの反応条件を選べばよいが通常はpH4〜10、温度10〜80℃の範囲で行うことができる。反応に使用するリン酸化糖とシトシンまたはシトシン誘導体の濃度は0.1〜1000mM程度が適当であり、両者のモル比は添加するシトシンまたはシトシン誘導体の比率をリン酸化糖またはその塩に対して0.1〜10倍モル量で行える。反応転化率を考えれば0.95倍モル量程度が好ましい。
【0056】
また、反応液中に生成するリン酸をトラップする目的でリン酸と難溶性の金属塩類を存在させたり、イオン交換樹脂等の担体を存在させることで反応収率を高めることも可能である。
【0057】
反応液よりシトシンヌクレオシド化合物を採取する方法は、水等の溶媒に対する溶解度差を利用したり、イオン交換や吸着樹脂を用いる方法で行うことができる。
【0058】
反応液中に残存する微量のシトシンをシトシンデアミナーゼの発現している微生物を用い、シチジンデアミナーゼの低減化または失活処理を施すか、或いはシチジンデアミナーゼ欠損株にシトシンデアミナーゼを発現させた微生物を用い、反応液中に存在させることで微量のシトシンをウラシルに変換することができる。該反応液を陽イオン交換樹脂に通すことで未反応のシトシンが変換されたウラシルやシトシンヌクレオシド化合物の分解物であるウラシルヌクレオシド化合物は吸着せず、シトシンヌクレオシド化合物のみを吸着させることで容易に精製することができる。
【0059】
【実施例】
以下に実施例で本発明を説明するが、本発明はこれら実施例によって何等制限されるものではない。
[分析法]
生成したヌクレオシド化合物はすべて高速液体クロマトグラフィーにより定量した。分析条件は以下による。
カラム;Develosil ODS−MG−5 4.6×250mm(野村化学)
カラム温度;40℃
ポンプ流速;1.0ml/min.
検出;UV254nm、
溶離液;50mMリン酸1カリウム:メタノール=8:1(V/V)
参考例1(特開平1−60396公報の再現性試験)
特開平1−60396公報の実施例1に従ってデオキシシチジンの合成を検討した。即ち、実施例1記載の菌株24株の中から表1に示す7寄託株を取り寄せた。酵母エキス0.5g/dl、ペプトン1.0g/dl、肉エキス1.0g/dlおよびNaCl0.5g/dlを含む培地(pH7.0)50mlを500ml容肩付フラスコに分注し殺菌した。この培地に、ブイヨン寒天培地にて30℃,16時間前培養した表1に示す微生物を1白金耳ずつ接種し、30℃にて16時間振とう培養した。得られた培養液より菌体を遠心分離により分離した後、0.05Mリン酸バッファー(pH7.0)で洗浄し、更に遠心分離することにより洗浄菌体を調製した。
【0060】
上記洗浄菌体を20mMの2’−デオキシリボース−1−リン酸と20mMのシトシンを含む0.05Mトリスバッファー(pH7.2)10mlに5g/dlになる様に添加し、60℃,24時間反応させた。反応液を希釈しHPLCで分析した結果、何れも基質であるシトシンは分解されほとんど消失されていたが、デオキシシチジンは検出されなかった。
【0061】
【表1】
Figure 0003766040
【0062】
参考例2(PNPクローニングと発現株作製、対照菌体の作製)
大腸菌染色体DNAを次のようにして調製した。
【0063】
エシェリヒア・コリK−12/XL−10株(Stratagene社)を50mlのLB培地に接種し、37℃で一夜培養した後集菌し、リゾチーム1mg/mlを含む溶菌液で溶菌した。溶菌液をフェノール処理した後、通常の方法によりエタノール沈殿によりDNAを沈殿させた。生じたDNAの沈殿は、ガラス棒に巻き付けて回収した後、洗浄し、PCRに用いた。
【0064】
PCR用のプライマーには、エシェリヒア・コリの既知のプリンヌクレオシドホスホリラーゼ(以下PNPと表記する)をコードするdeoD遺伝子の塩基配列(GenBank accession No. AE000508(コード領域は塩基番号11531−12250)に基づいて設計した配列番号1及び2に示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチド(北海道システム・サイエンス株式会社に委託して合成した)を用いた。これらのプライマーの5’末端付近及び3’末端付近には、それぞれEcoRI及びHindIIIの制限酵素認識配列を有する。
【0065】
制限酵素HindIIIで完全に消化した前記大腸菌染色体DNA 6ng/μl及びプライマー各3μMを含む0.1mlのPCR反応液を用いて、変性:96℃、1分間、アニーリング:55℃、1分間、伸長反応:74℃、1分間からなる反応サイクルを、30サイクルの条件でPCRを行った。
【0066】
上記反応産物及びプラスミドpUC18(宝酒造(株))を、EcoRI及びHindIIIで消化し、ライゲーション・ハイ(東洋紡(株))を用いて連結した後、得られた組換えプラスミドを用いて、エシェリヒア・コリDH5αを形質転換した。形質転換株を、アンピシリン(Am)50μg/ml及びX−Gal(5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトシド)を含むLB寒天培地で培養し、Am耐性で且つ白色コロニーとなった形質転換株を得た。
【0067】
このようにして得られた形質転換株よりプラスミドを抽出し、目的のDNA断片が挿入されたプラスミドを、pUC−PNP73と命名した。pUC−PNP73に導入されたDNA断片の塩基配列を通常の塩基配列の決定法に従い塩基配列を確認した。得られた塩基配列を配列番号3に、塩基配列より翻訳されたアミノ酸配列を配列番号4に示した。本酵素のサブユニットの分子量は約26000であり、6量体として活性発現していることが知られている。本酵素の至適温度は約70℃であり、至適pHは約7.0から7.5である。こうして得られた形質転換体を、エシェリヒア・コリ MT−10905と名づけた。
【0068】
エシェリヒア・コリ MT−10905株をAm50μg/mlを含むLB培地100mLで37℃・1晩振とう培養した。培養液を13000rpmで10min遠心分離し、得られた菌体を20mLの100mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)に懸濁した。懸濁液を再度13000rpmで10min遠心分離し、得られた菌体を2mLの100mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、10mMの2´−デオキシリボース1−リン酸ジ(モノシクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)に懸濁し、−20℃にて凍結保存した。
【0069】
プラスミドpUC18(宝酒造(株))を用いて、エシェリヒア・コリDH5αを形質転換した。形質転換株をpUC18/DH5αと名づけた。pUC18/DH5α株をAm50μg/mlを含むLB培地100mLで37℃・1晩振とう培養した。培養液を13000rpmで10min遠心分離し、得られた菌体を20mLの100mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)に懸濁した。懸濁液を再度13000rpmで10min遠心分離し、得られた菌体を2mLの100mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、10mMの2´−デオキシリボース1−リン酸ジ(モノシクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)に懸濁し、−20℃にて凍結保存した。
【0070】
比較例1(PNPを組換えた大腸菌でのデオキシシチジン合成)
20mMの2´−デオキシリボース1−リン酸ジ(モノシクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)、20mMのシトシン(和光純薬製、特級)、100mMのトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、参考例2で得られたpUC18/DH5α株の菌体懸濁液0.1mLからなる反応液1.0mlを50℃で20時間反応させた。基質を入れずに同様に保温したものを比較例とした。反応液を希釈した後分析したところデオキシシチジンは検出されなかった。図1(A)に比較例、図1(B)に反応液のHPLCの分析チャートを示した。
【0071】
比較例2(PNPを組み換えていない大腸菌のデオキシシチジン合成)
20mMの2´−デオキシリボース1−リン酸ジ(モノシクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)、20mMのシトシン(和光純薬製、特級)、100mMのトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、参考例2で得られたMT―10905株の菌体懸濁液0.1mLからなる反応液1.0mlを50℃で20時間反応させた。基質を入れずに同様に保温したものを比較例とした。反応液を希釈した後分析したところ、10mMのデオキシウリヂン、3mMのウラシルが生成していたがデオキシシチジンは検出されなかった。図2(A)に比較例、図2(B)に反応液のHPLCの分析チャートを示した。
【0072】
実施例1(有機溶媒処理)
参考例2のMT−10905株の懸濁液にメタノール(MeOH)を表2に示すような濃度で添加して30℃にて1時間保温した。以下シチジンデアミナーゼはcddと表記する。cddの活性測定は100mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、20mMシチジンの反応液1.0mlに菌体懸濁液を加えて50℃で2hr反応させることにより測定した。上述の菌体懸濁液にMeOHを添加せずに、30℃にて1時間保温したものを100%として相対値で示した。
【0073】
PNPの活性は20mMの2´−デオキシリボース1−リン酸ジ(モノシクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)、5.4mMのアデニン(和光純薬製、特級)、100mMのトリス塩酸緩衝液(pH8.0)反応液1.0mlに菌体を添加し50℃で15分反応させることにより測定した。デオキシアデノシンの生成量が2mM以下の生成量である菌体量を用い反応を行った。上述の菌体懸濁液にMeOHを添加せずに30℃にて1時間保温したものを100%として相対値で示した。結果を表2に示した通り、PNP活性はほとんど低下しなかったが、cdd活性はほとんど失活していた。
【0074】
【表2】
Figure 0003766040
【0075】
実施例2(有機溶媒処理)
参考例2のMT−10905株の懸濁液に表3に示すような有機溶媒を添加し、30℃にて1時間保温した。結果は表3に示した通り、PNPの活性はほとんど低下しなかったが、cddの活性はほとんど失活していた。
【0076】
【表3】
Figure 0003766040
【0077】
実施例3(加熱処理)
参考例2のMT−10905株の懸濁液を60℃にて保温した。以下シトシンデアミナーゼはcodと表記する。cod活性は100mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、20mMシトシンに菌体懸濁液を添加して50℃で2hr反応させることにより測定した。無処理の菌体を添加した時のシトシン分解量を100%として、残存活性を相対値で表した。結果を表4に示した通り、PNPの活性はほとんど低下しなかったが、codの活性はほとんど失活していた。
【0078】
【表4】
Figure 0003766040
【0079】
実施例4(加熱処理+有機溶媒処理)
実施例3で得た加熱処理20hrの菌体を実施例1と同じ方法でMeOH処理を行った。実施例3の20hr処理の菌体活性を100%としたときの相対値として表示した。結果を表5に示す通り、PNPの活性はほとんど低下しなかったが、codとcddの活性はほとんど失活していた。
【0080】
【表5】
Figure 0003766040
【0081】
実施例5(実施例4の処理を施した組換えPNP発現菌によるデオキシシチジンの合成)
20mMの2´−デオキシリボース1−リン酸ジ(モノシクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)、20mMのシトシン(和光純薬製、特級)、100mMのトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、実施例4で得られた50%MeOHでの処理菌体液0.1mlからなる反応液1.0mlを50℃で20時間反応させた。反応液を希釈した後分析したところ、10.7mMのデオキシシチジン、0.2mMのデオキシウリヂン、0.1mMのウラシルが生成していた。その時の反応収率は53%であった。図2(C)に反応液のHPLCの分析チャートを示した。
【0082】
実施例6(実施例4の処理を施した大腸菌によるデオキシシチジンの合成)
20mMの2´−デオキシリボース1−リン酸ジ(モノシクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)、20mMのシトシン(和光純薬製、特級)、100mMのトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、参考例2で得られたpUC18/DH5αの菌体懸濁液を実施例4と同様の方法で50%MeOH処理をした菌体懸濁液0.1mlからなる反応液1.0mlを50℃で20時間反応させた。反応液を希釈した後分析したところ、0.14mMのデオキシシチジン、0.17mMのデオキシウリヂンが生成していた。その時の反応収率は0.7%であった。図1(C)に反応液のHPLCの分析チャートを示した。
【0083】
実施例7(実施例4の処理を施した組換えPNP発現菌によるシチジンの合成)
20mMのリボース1−リン酸ジ(シクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)、20mMのシトシン(和光純薬製、特級)、100mMのトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、実施例4で得られた50%MeOH処理の菌体懸濁液0.1mlからなる反応液1.0mlを50℃で20時間反応させた。反応液を希釈した後分析したところ、5mMのシチジン、0.1mMのウリヂン、0.1mMのウラシルが生成していた。その時の反応収率は25%であった。
【0084】
実施例8(PNPの精製と精製PNPによるデオキシシチジンの合成)
実施例4で得られた菌体を10mLの10mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)に懸濁し、超音波破砕機で菌体を破砕した。次いで破砕液を遠心分離により粗酵素液を調整し、50mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)で平衡化したDEAE−トヨパール(トーソー)3cm×10cmのカラムに加え、50mMNaClから500mMNaClのリニアグラジエントで溶出し、活性画分を回収した。溶離液を70%硫安飽和で沈殿として回収し、10mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)に対して透析した。10mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)で平衡化したハイドロキシアパタイトカラム(3cm×15cm)に透析液を加え、10mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)から50mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)で溶出し、活性画分を回収した。酵素液を70%硫安飽和で沈殿として回収し、1mLの10mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)に溶解し、10mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)に対して透析し精製PNPを2mLを得た。こうして得た精製PNPはSDS−ポリアクリルアミド電気泳動により単一のバンドであることを確認した。結果を図3に示した。 20mMの2´−デオキシリボース1−リン酸ジ(モノシクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)、20mMのシトシン(和光純薬製、特級)、100mMのトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、精製酵素0.1mlからなる反応液1.0mlを50℃で20時間反応させた。反応液を希釈した後分析したところ、11.5mMのデオキシシチジンが生成し、その時の反応収率は57.5%であった。
【0085】
実施例9(実施例4の処理を施した組換えPNP発現菌によるアザシチジンの合成)
20mMのリボース1−リン酸ジ(シクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)、20mMのアザシトシン(SIGMA製)、100mMのトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、実施例4で得られた50%MeOH処理の菌体懸濁液0.1mlからなる反応液1.0mlを50℃で20時間反応させた。反応液を希釈した後分析したところ、3.2mMのアザシチジンが生成していた。その時の反応収率は16%であった。
【0086】
実施例10(実施例4の処理を施した組換えPNP発現菌によるフルオロシチジンの合成)
20mMのリボース1−リン酸ジ(シクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)、20mMの5−フルオロシトシン(SIGMA製)、100mMのトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、実施例4で得られた50%MeOH処理の菌体懸濁液0.1mlからなる反応液1.0mlを50℃で20時間反応させた。反応液を希釈した後分析したところ、2.4mMの5−フルオロシチジンが生成していた。その時の反応収率は12%であった。
【0087】
実施例11(実施例4の処理を施した組換えPNP発現菌によるメチルシチジンの合成)
20mMのリボース1−リン酸ジ(シクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)、20mMの5−メチルシトシン(SIGMA製)、100mMのトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、実施例4で得られた50%MeOH処理の菌体懸濁液0.1mlからなる反応液1.0mlを50℃で20時間反応させた。反応液を希釈した後分析したところ、2.1mMの5−メチルシチジンが生成していた。その時の反応収率は10.5%であった。
【0088】
実施例12(分解活性欠損株にPNPを組込んだ菌体によりデオキシシチジンを合成)
(1)大腸菌PNPを枯草菌で発現させる大腸菌‐枯草菌シャトルベクターpPNP04、及びpPNP05の作製
pUC−PNP73を鋳型として、配列番号5と配列番号6の合成オリゴヌクレオチドプライマーを用いたPCR法により大腸菌プリンヌクレオシドホスホリラーゼ遺伝子を増幅し、0.8kbのDNA断片Aを得た。次に、特開昭60−210986公報に記載のプラスミドpNP150(FERM BP‐425)を鋳型として、配列番号7と配列番号8の合成オリゴヌクレオチドプライマーを用いたPCR法によりバチルス・アミロリキファシエンス(Bacillus amyloliquefaciens)の中性プロテアーゼ由来の転写プロモーター、及び翻訳調節部位を含む領域を増幅し、1.0kbのDNA断片Bを得た。続いて、DNA断片AとDNA断片Bの重複領域同士を用いてアニーリングし、この生成断片を鋳型として配列番号6、及び配列番号7の合成オリゴヌクレオチドプライマーを用いたPCR法により増幅し、約1.8kbのDNA断片Cを得た。このDNA断片Cを制限酵素EcoRIとHindIIIで消化し、インサートフラグメントとした。ベクターDNAは、枯草菌・大腸菌シャトルベクターpRB373、及びpRB374をBacillus Genetic Stock Center(BGSC;OH)より入手し、それぞれを制限酵素EcoRIとHindIIIで消化し、ベクターフラグメントを調製した。このベクターフラグメントを上記インサートフラグメントの過剰量存在下でライゲートし、大腸菌プリンヌクレオシドホスホリラーゼ発現シャトルベクターpPNP04、及びpPNP05を作製した。
(2)枯草菌へのpPNP04、及びpPNP05の導入、および形質転換体を用いたデオキシシチジンの合成
枯草菌としては、シチジンデアミナーゼ活性を有さないバチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)1A479株及びバチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)1A480株をBacillus Genetic Stock Center(BGSC;OH)より入手して用いた。
【0089】
(1)で得られたプラスミドpPNP04、及びpPNP05による形質転換はChangのプロトプラスト法(Chang.S and Cohen,S.N.;Mol.Gen.Genet. 168, 111(1978))に従って実施し、形質転換体1A480(pPNP04)、1A480(pPNP05)及び1A479(pPNP04)及び1A479(pPNP05)を得た。
【0090】
次に、1A480(pPNP04)株についてデオキシシチジン合成活性を以下のように評価した。
【0091】
1A480(pPNP04)を2倍濃度のL培地20mLで35℃、17時間培養した。この培養液1.5mLを遠心して得られた菌体を−20℃で凍結保存した。24mMの2´−デオキシリボース1−リン酸ジ(モノシクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)、20mMのシトシン(和光純薬製、特級)、100mMのトリス塩酸緩衝液(pH8.0)よりなる反応液1mlを凍結菌体に加えて50℃にて振とうした。1.5時間及び18時間後にサンプリングを行ない、水で20倍に希釈、遠心して菌体を除去した後に上清をHPLCにて分析したところ、1.5時間で1.4〜1.5mM、18時間で6.4〜7.0mMのデオキシシチジンを蓄積し、基質及び生成物の分解物は認められなかった。
【0092】
1A480(pPNP05)、1A479(pPNP04)及び1A479(pPNP05)についてもデオキシシチジン合成を測定した結果、1A480(pPNP04)株とほぼ同等のデオキシシチジン合成能力を保持していることが明らかとなった。
【0093】
実施例13(シトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を保持したアミノ酸置換体の取得)
参考例2で得られたpUC−PNP73のプラスミドDNAを鋳型として、STRATAGENE社のQuickChange Site-Directed Mutagenesis Kitを用いて変異を導入した。以降単にキットと呼ぶ。以下の実施例では、基本的にキットの原理および操作方法を踏襲した。
【0094】
30mlの試験管に10mlのLB液体培地を調製し、121℃・20分間のオートクレーブにより滅菌した。この培地に終濃度が100μg/mlとなるようにアンピシリンを添加した後、参考例2で得られたMT−10905株を一白菌耳植菌し、37℃・300rpmにて約20時間培養した。該培養液1mlを適当な遠心チューブに分取した後、遠心分離(15000rpm×5分)により該菌体を分離した。続いてアルカリSDS抽出法により該菌体よりpUC−PNP73のプラスミドDNAを調製した。
【0095】
pUC−PNP73のプラスミドDNAを鋳型として配列番号9と10、11と12、13と14、15と16、17と18、19と20、21と22、23と24、25と26、27と28、29と30、31と32、33と34、35と36、37と38、39と40、41と42、43と44、45と46のDNAをプライマーとしてPCRを実施した。PCR反応液の組成を表6に示した。増幅条件を表7に示した。
【0096】
上記PCR増幅反応液に制限酵素DpnIを4unit加え、37℃にて1hr保温した。この反応液1μLを大腸菌K−12DH5αのコンピテントセル(東洋紡)100μLに加え、氷中で30分間保持した。42℃の恒温水槽に30秒間浸した後、コンピテントセルに付属するNZY+培地0.9mLを加え37℃で1時間振とうした。上記培養液をLB寒天培地にアンピシリンを100μg/mLとなるように加えた培地上に塗抹し、37℃で20時間保温しコロニーを形成させた。
【0097】
該コロニーより任意に選別した5クローンを各一白菌耳ずつ植菌し、Am50μg/mlを含むLB培地100mLで37℃・1晩振とう培養した。培養液を13000rpmで10min遠心分離し、得られた菌体を20mLの100mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)に懸濁した。懸濁液を再度13000rpmで10min遠心分離し、得られた菌体を2mLの100mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、10mMの2´−デオキシリボース1−リン酸ジ(モノシクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)に懸濁し、実施例4と同じ方法で菌体の処理を施し、実施例5と同じ方法でデオキシシチジンの合成反応を行った。HPLC分析によりデオキシシチジンを測定した結果、5クローン中4クローンでデオキシシチジンの生成が検出され、シトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を保持していることが確認された。
【0098】
シトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性の測定に供した上記培養液の残部1mlより該4クローンの菌体をそれぞれ分離し、アルカリSDS抽出法により各クローンのプラスミドDNAを調製した。DNA断片の塩基配列を通常の塩基配列の決定法に従い塩基配列を確認した。活性は、実施例1と同じ方法で測定した。結果の一覧を表8に示した。
【0099】
【表6】
Figure 0003766040
【0100】
【表7】
Figure 0003766040
【0101】
【表8】
Figure 0003766040
【0102】
参考例3(大腸菌K―12 W3110株への形質転換)
参考例2で得たプラスミドpUC−PNP73を通常の方法に従って大腸菌K−12 W3110株(ATCC27325)に形質転換した。得られた形質転換体をMT−10948と名づけた。参考例2と同様の方法で培養した形質転換体の活性は大腸菌K−12 DH5α株への形質転換体の2倍の活性を有していた。
【0103】
実施例14(反応阻害物質の除去:極性溶媒による沈殿)
参考例2と同じ方法で培養したMT−10948菌体を超音波破砕機で破砕した。破砕液と同容量のアセトンを加えて沈殿を遠心分離により沈殿を除いた。次に上記遠心上清液に上記の半分のアセトンを加え沈殿を遠心分離により回収した。回収沈殿は真空乾燥機により乾固した。乾燥沈殿を2mLの100mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、10mMの2´−デオキシリボース1−リン酸ジ(モノシクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)に溶解し、実施例4と同じ方法で処理した。アセトンで分画した酵素液2mLをシトシン(6.96g)、2´−デオキシリボース1−リン酸2アンモニウム塩(18.7g)、水酸化マグネシウム(6.2g)を水(105.3g)に加え、50℃で24hr反応した。反応終了後、HPLCで分析した所、2'−デオキシシチジンを11.4g(80%)得た。比較例としてアセトン処理前の菌体液2mL上記と同様に反応したところ2'−デオキシシチジンを8.5g(60%)得た。
【0104】
実施例15(反応阻害物質の除去:硫酸アンモニウムによる沈殿)
参考例2と同じ方法で培養したMT−10948菌体を超音波破砕機で破砕した。破砕液に粉砕した硫酸アンモニウムをゆっくりと加えていき、硫安飽和40%まで添加した。氷水中で1時間ゆっくり攪拌し、遠心分離により沈殿を除いた。遠心上精液に粉砕した硫酸アンモニウムを硫安飽和70%まで添加し、同様に氷水中で1時間ゆっくり攪拌し、遠心分離により沈殿を得た。沈殿を2mLの100mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、10mMの2´−デオキシリボース1−リン酸ジ(モノシクロヘキシルアンモニウム)塩(SIGMA製)に溶解した。実施例4と同じ方法で処理し、実施例14と同じ方法で反応したところ、2'−デオキシシチジンを11.0g(80%)得た。
【0105】
実施例16(反応阻害物質の除去:精製酵素は実施例8の酵素)
実施例8と同様の方法で得た酵素液2mLを用いて実施例14と同様の反応を行ったところ、2'−デオキシシチジンを11.0g(80%)得た。
【0106】
実施例17(phoA欠損株の効果)
実施例4で得た菌体2mlを用い、実施例14と同じ反応を行ったところ2'−デオキシシチジンを11.0g(80%)得た。一方、MT−10948株を実施例4と同じ方法で処理したところ活性はMT−10905の2倍検出されたが、実施例14と同じ反応を行ったところ2'−デオキシシチジンは8.5g(60%)しか得られなかった。
【0107】
実施例18
シトシン6.96g(62.6mmol)、2´−デオキシリボース1−リン酸2アンモニウム塩18.7g(75.4mmol)、水酸化マグネシウム7.58g(132mmol)、参考例3で調整した凍結菌体(2.0g)を水(96.4g)、シクロヘキサン4.8gの混合液に加え、酢酸にて反応液のpHを8.8にコントロールしながら45℃で18hr反応した。反応終了後、HPLCで分析した所、目的物である、2'−デオキシシチジンを10.03g(70.5モル%/シトシン)得た。この時、副生物であるウラシルは0・73g(10.4モル%/シトシン)、2'−デオキシウリジンは1.80g(12.6モル%/シトシン)であった。
【0108】
実施例19
実施例18と同様の条件で、菌体処理に用いる溶媒、反応時に添加する溶媒を変えて2'−デオキシシチジンの合成を行なった時の結果を表9及び表10に示す。
【0109】
【表9】
Figure 0003766040
【0110】
【表10】
Figure 0003766040
【0111】
実施例20
2´−デオキシシチジンの合成
純水20gに強塩基性アニオン交換樹脂(MP500 レバチッド:交換容量1.1eq/L)20ml(総交換容量 24mmol)と2−デオキシリボース1−リン酸ジ(アンモニウム)塩(4.96g、20mmol)を加え、室温下、30分間攪拌した。30分後、実施例4と同じ方法で調整した酵素液(0.5ml)とシトシン(2.11g、19mmol)加え、攪拌下、50℃で10時間反応した。10時間後に反応マスをHPLCにて分析した結果、所望の2´−デオキシシチジンを反応収率80%で得た。
【0112】
【発明の効果】
ヌクレオシドホスホリラーゼを用いるヌクレオシド化合物の製造は、穏和な条件で位置、立体特異的にヌクレオシド化合物を製造することが可能であり、工業的な製造法の確立が望まれているがこれまでヌクレオシドホスホリラーゼによる工業的なシトシンヌクレオシド化合物の合成方法は知られていなかった。
【0113】
本発明によればシトシンに反応性を有するヌクレオシドホスホリラーゼを用い、ペントース−1−リン酸とシトシンまたはシトシン誘導体からのシトシンヌクレオシド化合物の製造が可能となる。その際、基質あるいは生成物の分解活性を特異的に減少させる方法を提供することで、効率よくシトシンヌクレオシド化合物を製造できる。
【0114】
【配列表】
Figure 0003766040
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【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は比較例1におけるHPLCの分析チャートであり、(B)は比較例1の反応液のHPLCの分析チャートであり、(C)は実施例6のHPLCの分析チャートである。
【図2】(A)は比較例2における比較例におけるHPLCの分析チャートであり、(B)は比較例2の反応液のHPLCの分析チャートであり、(C)は実施例5のHPLCの分析チャートである。
【図3】実施例8にけるSDS−ポリアクリルアミド電気泳動の結果を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a cytosine nucleoside compound useful as a raw material for synthesis of pharmaceuticals and the like. More specifically, an enzyme having cytosine nucleoside phosphorylase activity or a microbial cell having the enzyme activity, an enzyme preparation obtained by treating the microbial cell or a culture solution thereof, and the like, and pentose-1-phosphate The present invention relates to a method for producing a cytosine nucleoside compound from cytosine or a cytosine derivative.
[0002]
[Prior art]
Nucleoside phosphorylase is a general term for enzymes that phosphorylate the N-glycoside bond of nucleoside in the presence of phosphoric acid, and catalyzes a reaction represented by the following formula when ribonucleoside is taken as an example.
[0003]
Ribonucleoside + phosphate (salt) → nucleobase + ribose 1-phosphate
The enzymes, which are roughly classified into purine nucleoside phosphorylase and pyrimidine nucleoside phosphorylase, are widely distributed in the living world and are present in tissues such as mammals, birds and fish, yeasts and bacteria. This enzymatic reaction is reversible, and the synthesis of various nucleosides using reverse reactions has been known for some time. For example, from 2′-deoxyribose 1-phosphate and a nucleobase (thymine, adenine or guanine) to thymidine (JP-A-01-104190), 2′-deoxyadenosine (JP-A-11-137290) or 2 ′ A method for producing deoxyguanosine (Japanese Patent Laid-Open No. 11-137290) is known. Thus, the production of a nucleoside compound using a nucleoside phosphorylase can be produced in a position and stereospecific manner under mild conditions, and the synthesis of many nucleoside compounds has been studied.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 1-60396 discloses a method for producing deoxycytidine from deoxyribose-1-phosphate and cytosine by a reaction using the cell itself as a catalyst. However, the method of this publication is a reaction using the cells themselves as a catalyst, and the presence of cytosine nucleoside phosphorylase itself has not been confirmed. For example, deoxycytidine accumulated in the microbial cell is eluted from the microbial cell during the reaction, or the cytosine added as a substrate is transferred to the deoxynucleoside base in the microbial cell by nucleoside deoxyribosyltransferase in the microbial cell. It is also possible that deoxycytidine was detected. In order to clarify these points, the present inventors ordered 7 strains deposited in the examples of the publication and examined whether deoxycytidine is produced from deoxyribose-1-phosphate and cytosine in the same manner as in the examples. Tested. As a result, no deoxycytidine was detected in the reaction solution in any reaction using any strain, and it was not confirmed that the strain itself had an activity corresponding to cytosine nucleoside phosphorylase.
[0005]
On the other hand, JP-A-3-12786 reports a novel nucleoside phosphorylase that acts on both purine and pyrimidine bases, although it is described that it acts on deoxyuridine, deoxycytidine, and deoxythymidine as pyrimidine bases. The specification does not disclose any substrate specificity. The publication has already been withdrawn, and its activity cannot be confirmed. However, the inventors of the publication have purified nucleoside phosphorylase from a strain having the same name as the microorganism disclosed in the publication, and characterized its characteristics. Applied and Environmental Microbiology, Vol. 56, PP3830-3834 (1990). The document states that this enzyme has no activity against cytosine, cytidine and deoxycytidine.
[0006]
Except for the above, neither purine nucleoside phosphorylase nor pyrimidine nucleoside phosphorylase has been reported that cytosine or a cytosine derivative serves as a substrate as a nucleobase. For example, Method. Enzymology, Vol. 51, PP437-442 (1978) describes that thymidine phosphorylase, a kind of pyrimidine nucleoside phosphorylase of Salmonella typhimurium, has no reactivity with deoxycytidine. In addition, in J. Biol. Chem. , Vol. 248, no. 6, PP 2040-2043 (1973) describes that Salmonella typhimurium purine nucleoside phosphorylase does not show activity on pyrimidine nucleosides, and uridine, cytidine, deoxyuridine, and deoxycytidine are exemplified.
[0007]
Considering these reports comprehensively, although there was knowledge to predict the presence of an enzyme corresponding to the cytosine nucleoside phosphorylase according to the present invention, in any of those prior art documents, the existence was confirmed and actually this There are no reports of the enzyme being acquired.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Nucleoside compounds using nucleoside phosphorylase can be produced in a position-stereospecific manner under mild conditions, and various nucleoside compounds have been extensively studied. Alternatively, no isolated and purified nucleoside phosphorylase capable of synthesizing a cytosine nucleoside compound using a cytosine derivative and a phosphorylated saccharide as a substrate has been reported.
[0009]
Further, according to the study by the present inventors, since microorganisms generally have cytosine deaminase activity and cytidine deaminase activity, microorganisms themselves are used, or enzyme preparations prepared from cells or cultures thereof are used. When these deaminase activities remain, cytosine or a cytosine derivative as a substrate and a deamino form of a cytosine nucleoside compound as a reaction product are synthesized, and it is difficult to accumulate cytosine nucleoside compounds efficiently. It becomes.
[0010]
That is, an object of the present invention is to provide an amino acid sequence of a nucleoside phosphorylase capable of synthesizing a cytosine nucleoside compound. Furthermore, a recombinant plasmid containing the gene, a transformant containing the recombinant plasmid, a method for producing the enzyme using the transformed strain, and a method for producing a cytosine nucleoside compound using the transformed strain are provided. That is. Furthermore, cytosine deaminase and cytidine deaminase activities can be reduced while maintaining the activity of nucleoside phosphorylase, or cytosine nucleoside can be efficiently used by using a microorganism lacking both enzymes and expressing a cytosine nucleoside phosphorylase. It is to provide a method for producing a compound.
[0011]
In addition, the cytosine nucleoside compound can be efficiently produced by reducing the activity of the phosphatase of the phosphorylated saccharide as a raw material, or by using a microorganism in which cytosine nucleoside phosphorylase is expressed in a microorganism lacking the enzyme It is in providing the method of manufacturing.
[0012]
When a cytosine nucleoside compound is produced, especially when it is used as a raw material for pharmaceuticals, a very small amount of by-products is a serious problem. Separation of by-product nucleosides in the purification process increases the purification load and reduces the recovery rate of cytosine nucleoside compounds, which is a serious problem in industrial production. When used for such purposes, it is necessary to almost completely deactivate cytosine deaminase activity and cytidine deaminase activity from the enzyme preparation.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve these problems, the present inventors have found that purine nucleoside phosphorylase, which catalyzes a reaction using a purine base as a substrate, is surprisingly a pyrimidine base cytosine or cytosine derivative and pentose-1. -It has been found to catalyze the reaction of producing a cytosine nucleoside compound from phosphoric acid.
[0014]
The presence of this purine nucleoside phosphorylase found by the present inventors indicates the presence of cytosine nucleoside phosphorylase.
[0015]
On the other hand, the present inventors tried a reaction to produce a cytosine nucleoside compound from cytosine or a cytosine derivative and pentose-1-phosphate using a microorganism having this enzyme activity, and most of the products were cytosine or cytosine. It was a deamino form of a derivative and a cytosine nucleoside compound, and the target cytosine nucleoside compound could not be accumulated efficiently. As a result of extensive studies, the formation of this deamino body is due to the action of deaminase. The cell having this deaminase activity is stirred or left in an organic solvent, or the cell is heated. In addition, the activity of cytosine deaminase and cytidine deaminase can be inactivated, and in addition, both of these treatments deactivate cytosine nucleoside phosphorylase to be maintained by the presence of phosphate or phosphorylated sugar in the treatment solution. It was found that can be suppressed more effectively.
[0016]
According to the above-described method, it is possible to specifically reduce both the substrate and product degradation activities while maintaining the activity of the nucleoside phosphorylase, and the deaminase activity is deactivated or reduced as described above. It has been found that by using bacterial cells, a cytosine nucleoside compound can be produced from cytosine or a cytosine derivative and a phosphorylated saccharide with little by-product, and the present invention has been completed.
[0017]
According to the deaminase deactivation or reduction treatment of the present invention, the activity of cytosine nucleoside phosphorylase can be almost completely maintained, and the degradation activity can be almost completely deactivated. Furthermore, the present inventors have also found that a cytosine nucleoside compound can be efficiently produced by expressing the enzyme in a microorganism lacking both enzyme activities of cytosine deaminase and cytidine deaminase, and the present invention has been completed.
[0018]
In addition, the present inventors have found that the reaction yield decreases in the presence of an enzyme activity for dephosphorylating the phosphorylated saccharide as a raw material. It has been found that the enzyme activity can be selectively removed by adding a polar solvent to the cell disruption of cells having the enzyme activity. Alternatively, the enzyme activity can be removed by purifying cytosine nucleoside phosphorylase with a carrier such as fractionation by salting out or ion exchange resin. It has also been found that a cytosine nucleoside compound can be efficiently produced by using such a treated product, and the present invention has been completed.
Furthermore, the present inventors have also found that a cytosine nucleoside phosphorylase can be efficiently expressed by expressing a cytosine nucleoside phosphorylase in a microorganism lacking the enzyme activity, and the present invention has been completed.
[0019]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the efficient synthesis | combining method of the cytosine nucleoside compound by cytosine nucleoside phosphorylase which could not be achieved conventionally can be provided.
[0020]
That is, the present invention is as follows.
[0021]
The method for producing a cytosine nucleoside compound according to the present invention comprises a step of obtaining a cytosine nucleoside compound by reacting a phosphorylated saccharide with cytosine or a cytosine derivative in the presence of an enzyme having cytosine nucleoside phosphorylase activity. And
[0022]
As the above enzyme, an enzyme having purine nucleoside phosphorylase activity can be used, and an enzyme preparation containing an enzyme having purine nucleoside phosphorylase activity can be suitably used in the method for producing a cytosine nucleoside compound according to the present invention. In addition, as an enzyme which has such purine nucleoside phosphorylase activity, the enzyme derived from colon_bacillus | E._coli can be mentioned, for example.
[0023]
Examples of the cytosine derivative include the following formula (I):
[0024]
[Chemical 2]
Figure 0003766040
(In the above formula (I), X represents a carbon atom or a nitrogen atom, and Y represents a hydrogen atom, a halogen atom or a lower alkyl group.)
The compound represented by these can be used. Specific examples thereof include azacytosine and 5-fluorocytosine.
[0025]
Furthermore, the enzyme having cytosine nucleoside phosphorylase activity described above is a microorganism cell or a culture solution of the microorganism having this enzyme, or a crude enzyme extract, a crude enzyme solution, a crude enzyme preparation and a purified enzyme preparation obtained therefrom. Etc., and can be supplied into the reaction system in the form of an enzyme preparation.
[0026]
These bacterial cells or enzyme preparations have no cytosine deaminase activity and cytidine deaminase activity, or are low enough to produce cytosine nucleoside compounds using cytosine nucleoside phosphorylase activity even if they exist. Is preferred. For example, bacterial cells and enzyme preparations that have higher cytosine nucleoside phosphorylase activity than cytosine deaminase activity and cytidine deaminase activity can be preferably used.
[0027]
As an example of such a microbial cell and enzyme preparation, what reduced these cytosine deaminase activities and cytidine deaminase activity by the reduction process can be mentioned.
[0028]
The microbial cell subjected to the treatment for deactivation or reduction of the deaminase activity described above is obtained by, for example, contacting a microbial cell having cytosine nucleoside phosphorylase activity with water containing an organic solvent, thereby causing cytosine deaminase activity and It can be obtained by selectively reducing cytidine deaminase activity. As the organic solvent, polar solvents such as alcohols can be used. As the organic solvent, for example, one or more organic solvents selected from methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, butyl alcohol, dioxane and acetone can be used.
[0029]
Furthermore, when deactivating or reducing cytosine deaminase activity and cytidine deaminase activity with an organic solvent, the concentration of the organic solvent in water is preferably 20% by volume or more.
[0030]
On the other hand, microbial cells that have been treated for deactivation or reduction of deaminase activity are selectively treated with cytosine deaminase activity and cytidine deaminase activity in an aqueous medium by microbial cells having cytosine nucleoside phosphorylase activity. It can also be obtained by heat treatment at a decreasing temperature. As conditions for this heat treatment, conditions of 50 ° C. or more and 10 minutes or more and 40 hours or less can be employed.
[0031]
On the other hand, when performing treatment for deactivation or reduction of deaminase activity, the presence of pentose-1-phosphate makes it possible to more effectively maintain cytosine nucleoside phosphorylase activity to be maintained. . In this case, the concentration of pentose-1-phosphate is preferably 1 mM or more and 100 mM or less.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, cytosine nucleoside phosphorylase refers to an enzyme having an activity of producing a cytosine nucleoside compound using cytosine or a cytosine derivative as a substrate, and may be of any origin such as an animal, a plant, and a microorganism as long as this requirement is satisfied. Absent. The enzyme cytosine nucleoside phosphorylase is not generally known in the art. Therefore, such terms are defined and used only in the present invention as described above. Specific examples of such nucleoside phosphorylases include those known as conventional purine nucleoside phosphorylases of microorganisms contained in the genus Escherichia such as Escherichia coli, which also have cytosine nucleoside phosphorylase activity. It can be mentioned as a suitable example. As a specific example, the DNA base sequence of purine nucleoside phosphorylase of Escherichia coli is exemplified in SEQ ID NO: 3, and the amino acid sequence translated from the base sequence is exemplified in SEQ ID NO: 4. In addition, recent advances in genetic engineering have made it easy to alter amino acid sequences by inactivating, inserting, or substituting part of the base sequence. In view of such a technical level, a part of the base sequence is modified within a range that does not affect the desired enzyme activity, for example, within a range in which the enzyme activity can be maintained or improved, and the amino acid sequence is modified. It is intended to be encompassed by the cytosine nucleoside phosphorylase of the invention. For example, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 has been deleted, substituted, or added within a range that does not affect the target enzyme activity, or SEQ ID NO: 3 Nucleotide sequence that does not affect the target enzyme activity and that has a mutation such as deletion, substitution or addition within the range that its complementary sequence can hybridize under stringent conditions Those having the amino acid sequence encoded by can be used.
[0033]
Thus, having a purine nucleoside sphorylase activity makes it possible to produce a purine-type nucleoside compound and a cytosine nucleoside compound with a single enzyme, which is very advantageous for industrial production of nucleosides.
[0034]
The enzyme having cytosine nucleoside phosphorylase activity used in the method of the present invention can be supplied to the reaction system in the form of a microbial cell having the enzyme, an enzyme preparation prepared from this microbial cell or a culture solution thereof. . The enzyme preparation includes various processed products of the microbial cells or the culture solution thereof, enzyme extract, crude purified product using the enzyme extract, isolated purified product, and the like.
[0035]
As the cells and enzyme preparations of these microorganisms, commercially available products and those prepared using various methods can be used. For example, as a preparation having this enzyme activity, commercially available enzymes, microbial cells having the enzyme activity, treated cells of the cells, or immobilization products thereof can be used. Processed bacterial cells include, for example, acetone-dried bacterial cells and bacteria prepared by mechanical disruption, ultrasonic disruption, freeze-thaw treatment, pressure / pressure reduction treatment, osmotic pressure treatment, self-digestion, cell wall degradation treatment, surfactant treatment, etc. A crushed body or the like, and if necessary, those obtained by repeated purification by ammonium sulfate precipitation, acetone precipitation, or column chromatography may be used.
[0036]
The microorganism having cytosine nucleoside phosphorylase activity is not particularly limited as long as it expresses a nucleoside phosphorylase that produces a cytosine nucleoside compound using cytosine or a cytosine derivative as a substrate. Such a microorganism can be selected, for example, from those expressing a general nucleoside phosphorylase. Specific examples of microorganisms that produce such nucleoside phosphorylase include microorganisms belonging to the genus Escherichia such as Escherichia coli.
[0037]
By analyzing the molecular biological properties and amino acid sequences of purine nucleoside phosphorylases of the above-mentioned microorganism strains due to recent advances in molecular biology and genetic engineering, the gene of the protein is obtained from the microorganism strain, It is possible to construct a recombinant plasmid in which a gene and a control region necessary for expression are inserted, introduce this into an arbitrary host, and create a genetically modified bacterium that expresses the protein, It became easy. In view of the state of the art, a genetically modified bacterium in which such a nucleoside phosphorylase gene is introduced into an arbitrary host is also included in the microorganism expressing the nucleoside phosphorylase of the present invention.
[0038]
The control region necessary for expression herein refers to a promoter sequence (including an operator sequence that controls transcription), a ribosome binding sequence (SD sequence), a transcription termination sequence, and the like. Specific examples of the promoter sequence include trp promoter of tryptophan operon derived from E. coli, lac promoter of lactose operon, PL promoter and PR promoter derived from lambda phage, gluconate synthase promoter (gnt) and alkaline protease promoter derived from Bacillus subtilis. (Apr), neutral protease promoter (npr), α-amylase promoter (amy), and the like. In addition, a uniquely modified and designed sequence such as the tac promoter can also be used. Examples of the ribosome binding sequence include sequences derived from Escherichia coli or Bacillus subtilis, but are not particularly limited as long as the sequence functions in a desired host such as Escherichia coli or Bacillus subtilis. For example, a consensus sequence in which a sequence complementary to the 3 ′ end region of 16S ribosomal RNA is continuous by 4 or more bases may be prepared by DNA synthesis and used. A transcription termination sequence is not always necessary, but a ρ-factor-independent sequence such as a lipoprotein terminator, a trp operon terminator, etc. can be used. The sequence of these control regions on the recombinant plasmid is preferably arranged in the order of promoter sequence, ribosome binding sequence, gene encoding nucleoside phosphorylase, and transcription termination sequence from the 5 ′ end upstream.
[0039]
Specific examples of the plasmid herein include pBR322, pUC18, Bluescript II SK (+), pKK223-3, pSC101 having autonomously replicable regions in E. coli, and autonomous replication in Bacillus subtilis. PUB110, pTZ4, pC194, ρ11, φ1, φ105, etc. having various regions can be used as vectors. Further, as examples of plasmids capable of autonomous replication in two or more types of hosts, pHV14, TRp7, YEp7 and pBS7 can be used as vectors.
[0040]
As an arbitrary host mentioned here, Escherichia coli is exemplified as a representative example as will be described later. However, it is not particularly limited to Escherichia coli, and is not limited to Escherichia coli, and Bacillus subtilis or other Bacillus bacteria. Other microbial strains such as yeast and actinomycetes are also included.
[0041]
The cytosine nucleoside compound in the present invention is a compound in which cytosine or a cytosine derivative is bound as a nucleobase with an N-glycoside bond. Typical examples thereof include, but are not limited to, cytidine, deoxycytidine, dideoxycytidine, azacitidine, deoxyazacytidine, 5-fluorocytidine and 5-fluorodeoxycytidine.
[0042]
The cytosine derivative in the present invention has a cytosine structure part, and this cytosine structure part can be changed into a cytosine nucleoside structure by the action of cytosine nucleoside phosphorylase activity. Preferable examples of this cytosine derivative include the cytosine derivatives represented by the general formula (I). As the lower alkyl group as Y in the general formula (I), an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, sec- Mention may be made of butyl and tert-butyl groups. Among these cytosine derivatives, for example, azacytosine, 5-fluorocytosine, 5-methylcytosine and the like are particularly preferable.
[0043]
The phosphorylated saccharide in the present invention is one in which phosphoric acid is ester-bonded to the 1-position of polyhydroxyaldehyde or polyhydroxyketone and its derivative. Preferred examples thereof include ribose 1-phosphate, 2′-deoxyribose 1-phosphate, 2 ′, 3′-dideoxyribose 1-phosphate, arabinose 1-phosphate, dioxolane sugar-phosphate, and the like. Is mentioned.
[0044]
The polyhydroxyaldehyde or polyhydroxyketone as used herein is derived from natural products such as D-arabinose, L-arabinose, D-xylose, L-lyxose, aldopentose such as D-ribose, D-xylulose, Examples include, but are not limited to, ketopentoses such as L-xylulose and D-ribulose, and deoxysaccharides such as D-2-deoxyribose and D-2,3-dideoxyribose.
[0045]
These phosphorylated saccharides can be produced by subjecting a nucleoside compound to a phosphorolysis reaction by the action of nucleoside phosphorylase (J. Biol. Chem. Vol. 184, 437, 1950), anomeric selective chemical synthesis methods, etc. Can also be prepared. It can also be prepared by the enzymatic deoxyribose-1-phosphate synthesis method described in WO 01/14566. (Also includes Roche's patented dRP synthesis route.)
In the present invention, the reduction treatment of cytosine deaminase activity and cytidine deaminase activity is not particularly limited as long as it can inactivate or reduce cytosine deaminase activity and cytidine deaminase activity without inactivating nucleoside phosphorylase. As a suitable example, it is possible to expose the microbial cells, culture solution or treated product thereof to an organic solvent or heat treatment.
[0046]
In the present invention, the organic solvent is not particularly limited as long as it is a solvent capable of deactivating cytosine deaminase activity and cytidine deaminase activity. Specifically, methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, butyl alcohol, dioxane, Polar solvents such as tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone and acetone, 1-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3- Alcohols such as heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 1-nonanol, esters such as propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, cyclohexyl acetate, benzyl acetate, Tan, hexane, 2-methylhexane, 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, cyclohexane, methylcyclohexane, heptane, cycloheptane, octane, cyclooctane, isooctane, nonane, decane, dodecane, petroleum ether, petroleum Benzene, ligroin, industrial gasoline, kerosene, hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, propylbenzene, cumene, mesitylene, naphthalene, halogenated carbonization such as dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, dichloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene Hydrogens, phenols such as cresol and xylenol, ketones such as methyl isobutyl ketone and 2-hexanone, dipropyl ether, diisopropyl ether, diphenyl ether, diben Include ethers such as ether is pentane, hexane, heptane, octane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, toluene, hydrocarbons ethylbenzene. N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylbenzamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-methylformamide, N-ethylformamide, N-methylacetamide, formamide, acetylamide Amide compounds such as benzoic acid amide, and urea compounds such as urea, N, N′-dimethylurea, tetramethylurea, N, N-dimethylimidazolidinone, and the like, such as dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, diphenyl sulfoxide, etc. Examples thereof include sulfoxide compounds.
[0047]
The treatment with an organic solvent for deactivation or reduction of deaminase activity in the present invention is not particularly limited as long as nucleoside phosphorylase is not inactivated and cytosine deaminase activity and cytidine deaminase activity can be inactivated or reduced. For example, the pH of the microbial cell, culture solution or treated product thereof is usually 4.0 or more and 10.0 or less, preferably 6.0 or more and 9.0 or less, and the organic solvent is in water concentration. At a concentration of 10% by volume or more, preferably 20% by volume or more, more preferably 30% by volume or more, usually at a temperature of 0 ° C. or more, preferably 20 ° C., more preferably 50 ° C. or more, and a temperature of 80 ° C. or less, Examples thereof include a method of standing or suspending for 10 minutes or more and 40 hours or less, more preferably 1 hour or more and 20 hours or less.
[0048]
Further, nucleoside phosphorylase can be further stabilized by adding phosphorylated saccharide to the treatment solution in an amount of 1 mM or more, preferably 100 mM or less.
[0049]
The same effect can be obtained by adding these organic solvents to the reaction solution.
[0050]
The heat treatment referred to in the present invention is not particularly limited as long as nucleoside phosphorylase is not inactivated and cytosine deaminase activity and cytidine deaminase activity can be inactivated or reduced. For example, the microorganism cells, culture solution or their The pH of the treated product in an aqueous medium is usually 4.0 or more and 10.0 or less, preferably 6.0 or more and 9.0 or less, and the temperature is usually 50 ° C. or more, preferably 60 ° C. or more and 80 ° C. or less. Examples of the method include allowing to stand or suspend for 30 minutes or more, more preferably for 30 minutes or more. The heating time is more preferably 40 hours or less. In addition, nucleoside phosphorylase can be further stabilized by adding phosphorylated saccharide to the treatment solution in an amount of 1 mM or more, preferably 10 mM or more and 100 mM or less.
[0051]
In the present invention, for example, a microorganism not having both enzyme activities of cytosine deaminase and cytidine deaminase is cytidine deaminase in bacteria belonging to the genus Bacillus, and the presence of cytosine deaminase is not known. Thus, it is possible to use a cytidine deaminase-deficient strain of Bacillus genus bacteria. For example, Bacillus subtilus 1A479 available from Bacillus Genetic Stock Center (BGCS) can be exemplified. It is also possible to use bacterial cells in which nucleoside phosphorylase is expressed in such a strain.
[0052]
Examples of the phosphatase-deficient strain in the present invention include Escherichia coli K-12 DH5α as an alkaline phosphatase-deficient strain. It is also possible to use bacterial cells in which cytosine nucleoside phosphorylase is expressed in such a strain.
[0053]
By heat-treating such cells, acid phosphatase can be inactivated or reduced, and a higher reaction yield can be achieved. For example, the pH of the microbial cell, culture solution or treated product thereof in an aqueous medium is usually 4.0 or more and 10.0 or less, preferably 6.0 or more and 9.0 or less, and the temperature is usually 50. Examples of the method include allowing to stand or suspend at or above, preferably 60 to 80 ° C. for 10 minutes or more, more preferably 30 minutes or more.
[0054]
The reduction or removal of a substance that inhibits cytosine nucleoside phosphorylase activity as used in the present invention is not particularly limited as long as the substance that inhibits the reaction can be removed or reduced, but for example, an enzyme solution is prepared by ultrasonically crushing bacterial cells. Inhibiting cytosine nucleoside phosphorylase activity by a method of obtaining cytosine nucleoside phosphorylase as a precipitate by adding a polar solvent to the enzyme solution, a method of collecting as a precipitate by salting out by adding ammonium sulfate or the like, or a method of purification using an ion exchange resin or the like It is possible to remove or reduce material.
[0055]
The synthesis reaction of the cytosine nucleoside compound in the present invention is a microorganism expressing a nucleoside phosphorylase capable of synthesizing a cytosine nucleoside compound using cytosine or a cytosine derivative and a phosphorylated sugar as a substrate, and decomposes the cytosine or cytosine derivative or cytosine nucleoside compound. It is sufficient to select the reaction conditions such as pH and temperature using the cells of the microorganisms that have been inactivated or deficient in the activity, culture broth, and processed products thereof. Can be done. The concentration of phosphorylated saccharide and cytosine or cytosine derivative used in the reaction is suitably about 0.1 to 1000 mM, and the molar ratio of both is 0 to the ratio of added cytosine or cytosine derivative to phosphorylated saccharide or salt thereof. .1 to 10 times the molar amount. Considering the reaction conversion rate, a molar amount of about 0.95 times is preferable.
[0056]
It is also possible to increase the reaction yield by making phosphoric acid and a hardly soluble metal salt exist for the purpose of trapping phosphoric acid produced in the reaction solution, or by making a carrier such as an ion exchange resin.
[0057]
The method for collecting the cytosine nucleoside compound from the reaction solution can be performed by using a difference in solubility in a solvent such as water, or by a method using ion exchange or an adsorbing resin.
[0058]
Using a microorganism in which cytosine deaminase is expressed in a trace amount of cytosine remaining in the reaction solution, reducing or inactivating cytidine deaminase, or using a microorganism in which cytosine deaminase is expressed in a cytidine deaminase-deficient strain, A small amount of cytosine can be converted into uracil by being present in the reaction solution. By passing the reaction solution through a cation exchange resin, uracil converted from unreacted cytosine and uracil nucleoside compounds, which are degradation products of cytosine nucleoside compounds, are not adsorbed, but they are easily purified by adsorbing only cytosine nucleoside compounds. can do.
[0059]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[Analysis method]
All the produced nucleoside compounds were quantified by high performance liquid chromatography. Analysis conditions are as follows.
Column; Develosil ODS-MG-5 4.6 × 250 mm (Nomura Chemical)
Column temperature: 40 ° C
Pump flow rate: 1.0 ml / min.
Detection; UV254 nm,
Eluent: 50 mM monopotassium phosphate: methanol = 8: 1 (V / V)
Reference Example 1 (Reproducibility test of Japanese Patent Laid-Open No. 1-60396)
Synthesis of deoxycytidine was examined according to Example 1 of JP-A-1-60396. That is, the seven deposited strains shown in Table 1 were ordered from 24 strains described in Example 1. 50 ml of a medium (pH 7.0) containing 0.5 g / dl of yeast extract, 1.0 g / dl of peptone, 1.0 g / dl of meat extract and 0.5 g / dl of NaCl was dispensed into a 500 ml shoulder flask and sterilized. To this medium, one platinum loop of the microorganisms shown in Table 1 which had been pre-cultured in a bouillon agar medium at 30 ° C. for 16 hours was inoculated, and cultured at 30 ° C. for 16 hours with shaking. Bacterial cells were separated from the obtained culture broth by centrifugation, washed with 0.05M phosphate buffer (pH 7.0), and further centrifuged to prepare washed cells.
[0060]
The washed cells were added to 10 ml of 0.05 M Tris buffer (pH 7.2) containing 20 mM 2′-deoxyribose-1-phosphate and 20 mM cytosine so as to be 5 g / dl, and then at 60 ° C. for 24 hours. Reacted. As a result of diluting the reaction solution and analyzing by HPLC, cytosine as a substrate was decomposed and almost disappeared, but deoxycytidine was not detected.
[0061]
[Table 1]
Figure 0003766040
[0062]
Reference Example 2 (PNP cloning and expression strain preparation, control cell preparation)
E. coli chromosomal DNA was prepared as follows.
[0063]
Escherichia coli K-12 / XL-10 strain (Stratagene) was inoculated into 50 ml of LB medium, cultured at 37 ° C. overnight, collected, and lysed with a lysate containing 1 mg / ml of lysozyme. After the lysate was treated with phenol, DNA was precipitated by ethanol precipitation by an ordinary method. The resulting DNA precipitate was collected by winding it around a glass rod, washed, and used for PCR.
[0064]
The primer for PCR is based on the base sequence of the deoD gene (GenBank accession No. AE000508 (coding region is base number 11531-12250) encoding known purine nucleoside phosphorylase (hereinafter referred to as PNP) of Escherichia coli. The designed oligonucleotides having the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOS: 1 and 2 (synthesized by consigning to Hokkaido System Science Co., Ltd.) were used. It has EcoRI and HindIII restriction enzyme recognition sequences.
[0065]
Using 0.1 ml of PCR reaction solution containing 6 ng / μl of the above-mentioned Escherichia coli chromosomal DNA completely digested with restriction enzyme HindIII and 3 μM of each primer, denaturation: 96 ° C., 1 minute, annealing: 55 ° C., 1 minute, extension reaction : PCR was carried out under the conditions of 30 cycles of 74 ° C. for 1 minute.
[0066]
The reaction product and plasmid pUC18 (Takara Shuzo Co., Ltd.) were digested with EcoRI and HindIII and ligated using Ligation High (Toyobo Co., Ltd.), and then the resulting recombinant plasmid was used to produce Escherichia coli. DH5α was transformed. The transformed strain was cultured on an LB agar medium containing 50 μg / ml of ampicillin (Am) and X-Gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactoside), and was Am-resistant and white colony. A transformed strain was obtained.
[0067]
A plasmid was extracted from the transformant thus obtained, and the plasmid into which the target DNA fragment was inserted was named pUC-PNP73. The base sequence of the DNA fragment introduced into pUC-PNP73 was confirmed according to the usual base sequence determination method. The obtained base sequence is shown in SEQ ID NO: 3, and the amino acid sequence translated from the base sequence is shown in SEQ ID NO: 4. The subunit of this enzyme has a molecular weight of about 26000, and is known to be active as a hexamer. The optimum temperature of this enzyme is about 70 ° C., and the optimum pH is about 7.0 to 7.5. The transformant thus obtained was named Escherichia coli MT-10905.
[0068]
Escherichia coli MT-10905 strain was cultured with shaking at 37 ° C. overnight in 100 mL of LB medium containing 50 μg / ml of Am. The culture solution was centrifuged at 13,000 rpm for 10 minutes, and the obtained bacterial cells were suspended in 20 mL of 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0). The suspension was centrifuged again at 13000 rpm for 10 min, and the resulting cells were treated with 2 mL of 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 10 mM 2′-deoxyribose 1-phosphate di (monocyclohexylammonium) salt ( Suspended in SIGMA) and stored frozen at -20 ° C.
[0069]
Plasmid pUC18 (Takara Shuzo Co., Ltd.) was used to transform Escherichia coli DH5α. The transformed strain was named pUC18 / DH5α. The pUC18 / DH5α strain was cultured with shaking at 37 ° C. overnight in 100 mL of LB medium containing 50 μg / ml of Am. The culture solution was centrifuged at 13,000 rpm for 10 minutes, and the obtained bacterial cells were suspended in 20 mL of 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0). The suspension was centrifuged again at 13000 rpm for 10 min, and the resulting cells were treated with 2 mL of 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 10 mM 2′-deoxyribose 1-phosphate di (monocyclohexylammonium) salt ( Suspended in SIGMA) and stored frozen at -20 ° C.
[0070]
Comparative Example 1 (Deoxycytidine synthesis in E. coli recombined with PNP)
20 mM 2'-deoxyribose 1-phosphate di (monocyclohexylammonium) salt (manufactured by SIGMA), 20 mM cytosine (manufactured by Wako Pure Chemicals, special grade), 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), Reference Example 2 1.0 ml of the reaction solution consisting of 0.1 ml of the cell suspension of the pUC18 / DH5α strain obtained in the above was reacted at 50 ° C. for 20 hours. A comparative example was prepared by keeping the same temperature without adding a substrate. When the reaction solution was diluted and analyzed, deoxycytidine was not detected. FIG. 1A shows a comparative example, and FIG. 1B shows an HPLC analysis chart of the reaction solution.
[0071]
Comparative Example 2 (deoxycytidine synthesis of E. coli without PNP recombination)
20 mM 2'-deoxyribose 1-phosphate di (monocyclohexylammonium) salt (manufactured by SIGMA), 20 mM cytosine (manufactured by Wako Pure Chemicals, special grade), 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), Reference Example 2 The reaction solution (1.0 ml) consisting of 0.1 mL of the cell suspension of MT-10905 obtained in the above was reacted at 50 ° C. for 20 hours. A comparative example was prepared by keeping the same temperature without adding a substrate. When the reaction solution was diluted and analyzed, 10 mM deoxyuridine and 3 mM uracil were produced, but deoxycytidine was not detected. FIG. 2 (A) shows a comparative example, and FIG. 2 (B) shows an HPLC analysis chart of the reaction solution.
[0072]
Example 1 (Organic solvent treatment)
Methanol (MeOH) was added to the suspension of MT-10905 strain of Reference Example 2 at a concentration as shown in Table 2 and kept at 30 ° C. for 1 hour. Hereinafter, cytidine deaminase is expressed as cdd. The activity of cdd was measured by adding a cell suspension to 1.0 ml of a reaction solution of 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) and 20 mM cytidine and reacting at 50 ° C. for 2 hours. The above-mentioned cell suspension was not added with MeOH, but kept at 30 ° C. for 1 hour, and was shown as a relative value with 100%.
[0073]
The activity of PNP is 20 mM 2'-deoxyribose 1-phosphate di (monocyclohexylammonium) salt (manufactured by SIGMA), 5.4 mM adenine (manufactured by Wako Pure Chemicals, special grade), 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8. 0) Measurement was performed by adding the cells to 1.0 ml of the reaction solution and reacting at 50 ° C. for 15 minutes. The reaction was carried out using the amount of bacterial cells in which the amount of deoxyadenosine produced was 2 mM or less. The above-mentioned cell suspension, which was kept at 30 ° C. for 1 hour without adding MeOH, was shown as a relative value as 100%. As shown in Table 2, the PNP activity was hardly decreased, but the cdd activity was almost inactivated.
[0074]
[Table 2]
Figure 0003766040
[0075]
Example 2 (Organic solvent treatment)
An organic solvent as shown in Table 3 was added to the suspension of MT-10905 strain of Reference Example 2 and kept at 30 ° C. for 1 hour. As shown in Table 3, the PNP activity hardly decreased, but the cdd activity was almost inactivated.
[0076]
[Table 3]
Figure 0003766040
[0077]
Example 3 (heat treatment)
The suspension of MT-10905 strain of Reference Example 2 was kept warm at 60 ° C. Hereinafter, cytosine deaminase is expressed as cod. The cod activity was measured by adding a cell suspension to 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) and 20 mM cytosine and reacting at 50 ° C. for 2 hours. The amount of cytosine degradation when untreated cells were added was taken as 100%, and the residual activity was expressed as a relative value. As shown in Table 4, the activity of PNP hardly decreased, but the activity of cod was almost inactivated.
[0078]
[Table 4]
Figure 0003766040
[0079]
Example 4 (heat treatment + organic solvent treatment)
The microbial cell of the heat-treated 20 hr obtained in Example 3 was subjected to MeOH treatment in the same manner as in Example 1. The relative values are shown when the cell activity of 20 hr treatment in Example 3 is taken as 100%. As shown in Table 5, the PNP activity was hardly decreased, but the cod and cdd activities were almost inactivated.
[0080]
[Table 5]
Figure 0003766040
[0081]
Example 5 (Synthesis of deoxycytidine by a recombinant PNP-expressing bacterium treated in Example 4)
20 mM 2'-deoxyribose 1-phosphate di (monocyclohexylammonium) salt (manufactured by SIGMA), 20 mM cytosine (manufactured by Wako Pure Chemicals, special grade), 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), Example 4 The reaction solution (1.0 ml) consisting of 0.1 ml of the bacterial cell solution treated with 50% MeOH obtained in (1) was reacted at 50 ° C. for 20 hours. When the reaction solution was diluted and then analyzed, 10.7 mM deoxycytidine, 0.2 mM deoxyuridine, and 0.1 mM uracil were produced. The reaction yield at that time was 53%. FIG. 2C shows an HPLC analysis chart of the reaction solution.
[0082]
Example 6 (Synthesis of deoxycytidine by Escherichia coli treated with Example 4)
20 mM 2'-deoxyribose 1-phosphate di (monocyclohexylammonium) salt (manufactured by SIGMA), 20 mM cytosine (manufactured by Wako Pure Chemicals, special grade), 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), Reference Example 2 The cell suspension of pUC18 / DH5α obtained in 1 above was treated with 50% MeOH in the same manner as in Example 4 and then reacted with 1.0 ml of the reaction solution at 50 ° C. for 20 hours. I let you. When the reaction solution was diluted and then analyzed, 0.14 mM deoxycytidine and 0.17 mM deoxyuridine were produced. The reaction yield at that time was 0.7%. FIG. 1C shows an HPLC analysis chart of the reaction solution.
[0083]
Example 7 (Synthesis of cytidine by recombinant PNP-expressing bacterium treated in Example 4)
20 mM ribose 1-phosphate di (cyclohexylammonium) salt (manufactured by SIGMA), 20 mM cytosine (manufactured by Wako Pure Chemicals, special grade), 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 50 obtained in Example 4 1.0 ml of a reaction solution consisting of 0.1 ml of a cell suspension treated with% MeOH was reacted at 50 ° C. for 20 hours. When the reaction solution was diluted and analyzed, 5 mM cytidine, 0.1 mM uridine, and 0.1 mM uracil were produced. The reaction yield at that time was 25%.
[0084]
Example 8 (PNP purification and synthesis of deoxycytidine by purified PNP)
The cells obtained in Example 4 were suspended in 10 mL of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), and the cells were crushed with an ultrasonic crusher. Next, the crude enzyme solution was adjusted by centrifugation, added to a DEAE-Toyopearl (Tosoh) 3 cm × 10 cm column equilibrated with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), and eluted with a linear gradient from 50 mM NaCl to 500 mM NaCl. The active fraction was collected. The eluate was recovered as a precipitate with 70% ammonium sulfate saturation and dialyzed against 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5). Add dialysate to a hydroxyapatite column (3 cm x 15 cm) equilibrated with 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), and add 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) to 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5). The active fraction was collected by elution. The enzyme solution is recovered as a precipitate with 70% ammonium sulfate saturation, dissolved in 1 mL of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), and dialyzed against 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) to obtain 2 mL of purified PNP. It was. The purified PNP thus obtained was confirmed to be a single band by SDS-polyacrylamide electrophoresis. The results are shown in FIG. 20 mM 2′-deoxyribose 1-phosphate di (monocyclohexylammonium) salt (manufactured by SIGMA), 20 mM cytosine (manufactured by Wako Pure Chemicals, special grade), 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), purified enzyme 0 1.0 ml of the reaction solution consisting of 1 ml was reacted at 50 ° C. for 20 hours. When the reaction solution was diluted and analyzed, 11.5 mM deoxycytidine was produced, and the reaction yield at that time was 57.5%.
[0085]
Example 9 (Synthesis of azacitidine by recombinant PNP-expressing bacterium treated in Example 4)
20 mM ribose 1-phosphate di (cyclohexylammonium) salt (manufactured by SIGMA), 20 mM azacytosine (manufactured by SIGMA), 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 50% MeOH treated in Example 4 1.0 ml of the reaction solution consisting of 0.1 ml of the cell suspension was reacted at 50 ° C. for 20 hours. When the reaction solution was diluted and analyzed, 3.2 mM azacitidine was produced. The reaction yield at that time was 16%.
[0086]
Example 10 (Synthesis of fluorocytidine by recombinant PNP-expressing bacterium treated in Example 4)
20 mM ribose 1-phosphate di (cyclohexylammonium) salt (manufactured by SIGMA), 20 mM 5-fluorocytosine (manufactured by SIGMA), 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 50% obtained in Example 4 1.0 ml of a reaction solution consisting of 0.1 ml of MeOH-treated cell suspension was reacted at 50 ° C. for 20 hours. When the reaction solution was diluted and then analyzed, 2.4 mM 5-fluorocytidine was produced. The reaction yield at that time was 12%.
[0087]
Example 11 (synthesis of methylcytidine by recombinant PNP-expressing bacterium treated in Example 4)
20 mM ribose 1-phosphate di (cyclohexylammonium) salt (manufactured by SIGMA), 20 mM 5-methylcytosine (manufactured by SIGMA), 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 50% obtained in Example 4 1.0 ml of a reaction solution consisting of 0.1 ml of MeOH-treated cell suspension was reacted at 50 ° C. for 20 hours. When the reaction solution was diluted and then analyzed, 2.1 mM 5-methylcytidine was produced. The reaction yield at that time was 10.5%.
[0088]
Example 12 (Deoxycytidine was synthesized by a bacterial cell in which PNP was incorporated into a degradation activity deficient strain)
(1) Preparation of E. coli-Bacillus subtilis shuttle vectors pPNP04 and pPNP05 for expressing E. coli PNP in Bacillus subtilis
Escherichia coli purine nucleoside phosphorylase gene was amplified by PCR using pUC-PNP73 as a template and the synthetic oligonucleotide primers of SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 to obtain a 0.8 kb DNA fragment A. Next, the plasmid pNP150 (FERM BP-425) described in JP-A-60-210986 is used as a template by PCR using the synthetic oligonucleotide primers of SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8 (B. amyloliquefaciens ( A region including a transcriptional promoter derived from a neutral protease (Bacillus amyloliquefaciens) and a translational regulatory site was amplified to obtain a DNA fragment B of 1.0 kb. Subsequently, annealing is performed using the overlapping regions of DNA fragment A and DNA fragment B, and this product fragment is used as a template to amplify by PCR using synthetic oligonucleotide primers of SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7. An 8 kb DNA fragment C was obtained. This DNA fragment C was digested with restriction enzymes EcoRI and HindIII to obtain an insert fragment. As vector DNA, Bacillus subtilis / E. Coli shuttle vectors pRB373 and pRB374 were obtained from Bacillus Genetic Stock Center (BGSC; OH), and each was digested with restriction enzymes EcoRI and HindIII to prepare vector fragments. This vector fragment was ligated in the presence of an excess amount of the above-mentioned insert fragment to prepare E. coli purine nucleoside phosphorylase expression shuttle vectors pPNP04 and pPNP05.
(2) Introduction of pPNP04 and pPNP05 into Bacillus subtilis, and synthesis of deoxycytidine using the transformant
As Bacillus subtilis, Bacillus subtilis 1A479 strain and Bacillus subtilis 1A480 strain having no cytidine deaminase activity were obtained from Bacillus Genetic Stock Center (BGSC; OH).
[0089]
Transformation with the plasmids pPNP04 and pPNP05 obtained in (1) was performed according to Chang's protoplast method (Chang. S and Cohen, SN; Mol. Gen. Genet. 168, 111 (1978)). Transformants 1A480 (pPNP04), 1A480 (pPNP05) and 1A479 (pPNP04) and 1A479 (pPNP05) were obtained.
[0090]
Next, deoxycytidine synthesis activity was evaluated as follows for the 1A480 (pPNP04) strain.
[0091]
1A480 (pPNP04) was cultured at 35 ° C. for 17 hours in 20 mL of L-concentration L medium. The bacterial cells obtained by centrifuging 1.5 mL of this culture solution were stored frozen at -20 ° C. Reaction solution comprising 24 mM 2′-deoxyribose 1-phosphate di (monocyclohexylammonium) salt (manufactured by SIGMA), 20 mM cytosine (manufactured by Wako Pure Chemicals, special grade), 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) 1 ml was added to the frozen cells and shaken at 50 ° C. Sampling was performed after 1.5 hours and 18 hours, diluted 20 times with water, centrifuged to remove the bacterial cells, and then the supernatant was analyzed by HPLC. In 18 hours, 6.4 to 7.0 mM of deoxycytidine was accumulated, and no degradation product of substrate and product was observed.
[0092]
As a result of measuring deoxycytidine synthesis for 1A480 (pPNP05), 1A479 (pPNP04) and 1A479 (pPNP05), it was found that the deoxycytidine synthesis ability was almost the same as that of the 1A480 (pPNP04) strain.
[0093]
Example 13 (Acquisition of amino acid substitution product retaining cytosine nucleoside phosphorylase activity)
Using the plasmid DNA of pUC-PNP73 obtained in Reference Example 2 as a template, a mutation was introduced using QuickChange Site-Directed Mutagenesis Kit manufactured by STRATAGENE. Hereinafter, it is simply called a kit. In the following examples, the principle and operation method of the kit were basically followed.
[0094]
10 ml of LB liquid medium was prepared in a 30 ml test tube, and sterilized by autoclaving at 121 ° C. for 20 minutes. Ampicillin was added to this medium to a final concentration of 100 μg / ml, and then the MT-10905 strain obtained in Reference Example 2 was inoculated in the ear and cultured at 37 ° C./300 rpm for about 20 hours. . After 1 ml of the culture broth was collected into an appropriate centrifuge tube, the cells were separated by centrifugation (15000 rpm × 5 minutes). Subsequently, plasmid DNA of pUC-PNP73 was prepared from the cells by alkaline SDS extraction.
[0095]
SEQ ID NOs: 9 and 10, 11 and 12, 13 and 14, 15 and 16, 17 and 18, 19 and 20, 21 and 22, 23 and 24, 25 and 26, 27 and 28, using plasmid DNA of pUC-PNP73 as a template 29 and 30, 31 and 32, 33 and 34, 35 and 36, 37 and 38, 39 and 40, 41 and 42, 43 and 44, and 45 and 46 were used as primers for PCR. The composition of the PCR reaction solution is shown in Table 6. Amplification conditions are shown in Table 7.
[0096]
4 units of restriction enzyme DpnI was added to the PCR amplification reaction solution and incubated at 37 ° C. for 1 hr. 1 μL of this reaction solution was added to 100 μL of E. coli K-12DH5α competent cell (Toyobo) and kept in ice for 30 minutes. After soaking in a constant temperature bath at 42 ° C. for 30 seconds, 0.9 mL of NZY + medium attached to the competent cell was added and shaken at 37 ° C. for 1 hour. The culture solution was smeared on a medium obtained by adding ampicillin to LB agar medium so as to be 100 μg / mL, and incubated at 37 ° C. for 20 hours to form colonies.
[0097]
Five clones arbitrarily selected from the colonies were inoculated in each ear, and cultured with shaking at 37 ° C. overnight in 100 mL of LB medium containing 50 μg / ml of Am. The culture solution was centrifuged at 13,000 rpm for 10 minutes, and the obtained bacterial cells were suspended in 20 mL of 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0). The suspension was centrifuged again at 13000 rpm for 10 min, and the resulting cells were treated with 2 mL of 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 10 mM 2′-deoxyribose 1-phosphate di (monocyclohexylammonium) salt ( The product was suspended in SIGMA), and the cells were treated in the same manner as in Example 4, and deoxycytidine synthesis reaction was carried out in the same manner as in Example 5. As a result of measuring deoxycytidine by HPLC analysis, production of deoxycytidine was detected in 4 out of 5 clones, and it was confirmed that cytosine nucleoside phosphorylase activity was retained.
[0098]
The cells of the 4 clones were separated from the remaining 1 ml of the culture broth used for the measurement of cytosine nucleoside phosphorylase activity, and plasmid DNA of each clone was prepared by alkaline SDS extraction. The base sequence of the DNA fragment was confirmed according to the usual base sequence determination method. The activity was measured by the same method as in Example 1. A list of the results is shown in Table 8.
[0099]
[Table 6]
Figure 0003766040
[0100]
[Table 7]
Figure 0003766040
[0101]
[Table 8]
Figure 0003766040
[0102]
Reference Example 3 (Transformation to Escherichia coli K-12 W3110 strain)
The plasmid pUC-PNP73 obtained in Reference Example 2 was transformed into E. coli K-12 W3110 strain (ATCC 27325) according to a conventional method. The obtained transformant was named MT-10948. The activity of the transformant cultured in the same manner as in Reference Example 2 was twice that of the transformant into E. coli K-12 DH5α strain.
[0103]
Example 14 (Removal of reaction inhibitor: precipitation with polar solvent)
MT-10948 cells cultured in the same manner as in Reference Example 2 were crushed with an ultrasonic crusher. The same volume of acetone as the crushed liquid was added, and the precipitate was removed by centrifugation. Next, half of the acetone was added to the centrifugal supernatant and the precipitate was collected by centrifugation. The recovered precipitate was dried with a vacuum dryer. The dried precipitate was dissolved in 2 mL of 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 10 mM of 2′-deoxyribose 1-phosphate di (monocyclohexylammonium) salt (manufactured by SIGMA) and treated in the same manner as in Example 4. did. 2 mL of the enzyme solution fractionated with acetone was added to cytosine (6.96 g), 2′-deoxyribose 1-phosphate diammonium salt (18.7 g) and magnesium hydroxide (6.2 g) in water (105.3 g). In addition, the reaction was carried out at 50 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, HPLC analysis revealed that 11.4 g (80%) of 2′-deoxycytidine was obtained. As a comparative example, 2 mL of a bacterial cell solution before acetone treatment was reacted in the same manner as described above to obtain 8.5 g (60%) of 2′-deoxycytidine.
[0104]
Example 15 (Removal of reaction inhibitor: precipitation with ammonium sulfate)
MT-10948 cells cultured in the same manner as in Reference Example 2 were crushed with an ultrasonic crusher. The pulverized ammonium sulfate was slowly added to the crushed liquid and added to ammonium sulfate saturation of 40%. The mixture was stirred slowly in ice water for 1 hour, and the precipitate was removed by centrifugation. Centrifugated ammonium sulfate was added to ammonium sulfate saturated to 70%, and the mixture was slowly stirred in ice water for 1 hour, and a precipitate was obtained by centrifugation. The precipitate was dissolved in 2 mL of 100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) and 10 mM of 2′-deoxyribose 1-phosphate di (monocyclohexylammonium) salt (manufactured by SIGMA). When treated in the same manner as in Example 4 and reacted in the same manner as in Example 14, 11.0 g (80%) of 2′-deoxycytidine was obtained.
[0105]
Example 16 (Removal of reaction inhibitor: purified enzyme is the enzyme of Example 8)
The same reaction as in Example 14 was performed using 2 mL of the enzyme solution obtained in the same manner as in Example 8. As a result, 11.0 g (80%) of 2′-deoxycytidine was obtained.
[0106]
Example 17 (Effect of phoA deficient strain)
The same reaction as in Example 14 was performed using 2 ml of the bacterial cells obtained in Example 4. As a result, 11.0 g (80%) of 2′-deoxycytidine was obtained. On the other hand, when the MT-10948 strain was treated in the same manner as in Example 4, the activity was detected to be twice that of MT-10905. However, when the same reaction as in Example 14 was performed, 8.5 g of 2′-deoxycytidine ( Only 60%).
[0107]
Example 18
6.96 g (62.6 mmol) of cytosine, 18.7 g (75.4 mmol) of 2′-deoxyribose 1-phosphate diammonium salt, 7.58 g (132 mmol) of magnesium hydroxide, frozen cells prepared in Reference Example 3 (2.0 g) was added to a mixed solution of water (96.4 g) and cyclohexane 4.8 g, and the mixture was reacted at 45 ° C. for 18 hours while controlling the pH of the reaction solution to 8.8 with acetic acid. After completion of the reaction, analysis by HPLC gave 10.03 g (70.5 mol% / cytosine) of the target product, 2′-deoxycytidine. At this time, uracil as a by-product was 0.73 g (10.4 mol% / cytosine) and 2'-deoxyuridine was 1.80 g (12.6 mol% / cytosine).
[0108]
Example 19
Tables 9 and 10 show the results when 2'-deoxycytidine was synthesized under the same conditions as in Example 18 except that the solvent used for cell treatment and the solvent added during the reaction were changed.
[0109]
[Table 9]
Figure 0003766040
[0110]
[Table 10]
Figure 0003766040
[0111]
Example 20
Synthesis of 2'-deoxycytidine
20 g of pure basic anion exchange resin (MP500 lebatide: exchange capacity 1.1 eq / L) 20 ml (total exchange capacity 24 mmol) and 2-deoxyribose 1-phosphate di (ammonium) salt (4.96 g, 20 mmol) And stirred for 30 minutes at room temperature. After 30 minutes, an enzyme solution (0.5 ml) and cytosine (2.11 g, 19 mmol) prepared in the same manner as in Example 4 were added, and the mixture was reacted at 50 ° C. for 10 hours with stirring. As a result of analyzing the reaction mass by HPLC after 10 hours, the desired 2'-deoxycytidine was obtained with a reaction yield of 80%.
[0112]
【The invention's effect】
Production of nucleoside compounds using nucleoside phosphorylase is possible to produce nucleoside compounds in a position and stereospecific manner under mild conditions, and establishment of an industrial production method is desired. A method for synthesizing a typical cytosine nucleoside compound was not known.
[0113]
According to the present invention, it is possible to produce a cytosine nucleoside compound from pentose-1-phosphate and cytosine or a cytosine derivative using a nucleoside phosphorylase having reactivity to cytosine. At that time, a cytosine nucleoside compound can be efficiently produced by providing a method for specifically reducing the degradation activity of the substrate or product.
[0114]
[Sequence Listing]
Figure 0003766040
Figure 0003766040
Figure 0003766040
Figure 0003766040
Figure 0003766040
Figure 0003766040
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Figure 0003766040
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Figure 0003766040
Figure 0003766040
Figure 0003766040
Figure 0003766040
Figure 0003766040
Figure 0003766040
Figure 0003766040

[Brief description of the drawings]
1A is an HPLC analysis chart of Comparative Example 1, FIG. 1B is an HPLC analysis chart of a reaction solution of Comparative Example 1, and FIG. 1C is an HPLC analysis chart of Example 6; is there.
2A is an HPLC analysis chart of a comparative example in Comparative Example 2, FIG. 2B is an HPLC analysis chart of a reaction solution of Comparative Example 2, and FIG. 2C is an HPLC analysis chart of Example 5. It is an analysis chart.
3 is a diagram showing the results of SDS-polyacrylamide electrophoresis in Example 8. FIG.

Claims (14)

シトシンヌクレオシド化合物の製造方法において、
リン酸化糖と、シトシンまたはシトシン誘導体とを、シトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する酵素の存在下で反応させて、シトシンヌクレオシド化合物を得る工程を有し、
前記酵素がプリンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有するものである
ことを特徴とするシトシンヌクレオシド化合物の製造方法。
In the method for producing a cytosine nucleoside compound,
A step of obtaining a cytosine nucleoside compound by reacting a phosphorylated saccharide with cytosine or a cytosine derivative in the presence of an enzyme having cytosine nucleoside phosphorylase activity;
A method for producing a cytosine nucleoside compound, wherein the enzyme has purine nucleoside phosphorylase activity.
前記酵素が大腸菌由来である請求項1に記載の製造方法。  The production method according to claim 1, wherein the enzyme is derived from Escherichia coli. 前記シトシン誘導体が下記式(I):
Figure 0003766040
(上記式(I)中、Xは炭素原子または窒素原子を、Yは水素原子、ハロゲン原子または低級アルキル基を示す。)
で表される化合物である請求項1または2に記載の製造方法。
The cytosine derivative is represented by the following formula (I):
Figure 0003766040
(In the above formula (I), X represents a carbon atom or a nitrogen atom, and Y represents a hydrogen atom, a halogen atom or a lower alkyl group.)
The production method according to claim 1, wherein the compound is represented by the formula:
リン酸化糖が、リボース−1−リン酸、2−デオキシリボース−1−リン酸または2’,3’−ジデオキシリボース1−リン酸、ジオキソラン糖リン酸である請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。  The phosphorylated saccharide is ribose-1-phosphate, 2-deoxyribose-1-phosphate, 2 ′, 3′-dideoxyribose 1-phosphate, or dioxolane sugar phosphate. The manufacturing method as described. 前記酵素が、シトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する微生物の菌体、あるいは該菌体もしくはその培養液から得られた酵素調製物として供給される請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。  The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the enzyme is supplied as a microbial cell having cytosine nucleoside phosphorylase activity, or an enzyme preparation obtained from the microbial cell or a culture solution thereof. 前記微生物がシトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有し、シトシンデアミナーゼ活性および/又はシチジンデアミナーゼ活性および/又はホスファターゼ活性がないことを特徴とする請求項5に記載の製造方法。  6. The production method according to claim 5, wherein the microorganism has cytosine nucleoside phosphorylase activity and does not have cytosine deaminase activity and / or cytidine deaminase activity and / or phosphatase activity. 前記菌体または前記酵素調製物のシトシンデアミナーゼ活性および/又はシチジンデアミナーゼ活性が低減化処理によって失活または低下している請求項6に記載の製造方法。  The production method according to claim 6, wherein cytosine deaminase activity and / or cytidine deaminase activity of the bacterial cell or the enzyme preparation is inactivated or decreased by the reduction treatment. 前記低減化処理された微生物の菌体が、シトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する微生物の菌体を有機溶媒を含む水に接触させて、シトシンデアミナーゼ活性およびシチジンデアミナーゼ活性を選択的に失活または減少させて得られたものである請求項7に記載の製造方法。  The microbial cells subjected to the reduction treatment may contact the microbial cells having cytosine nucleoside phosphorylase activity with water containing an organic solvent to selectively deactivate or reduce cytosine deaminase activity and cytidine deaminase activity. The production method according to claim 7, which is obtained. 前記の菌体またはその酵素調製物が、以下のa)からc)のいずれかの手段によりシトシンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を阻害する物質が除去されている請求項6に記載の製造方法。
a)前記酵素調製物から極性溶媒でシトシンヌクレオシドホスホリラーゼを沈殿として得る、
b)前記酵素調製物から塩析によりシトシンヌクレオシドホスホリラーゼを沈殿として得る、
c)前記酵素調製物から樹脂等の適当な担体によりシトシンヌクレオシドホスホリラーゼを分離する。
The production method according to claim 6, wherein the substance that inhibits cytosine nucleoside phosphorylase activity is removed from the cells or enzyme preparation thereof by any of the following means a) to c).
a) obtaining cytosine nucleoside phosphorylase from the enzyme preparation as a precipitate with a polar solvent,
b) obtaining cytosine nucleoside phosphorylase as a precipitate from the enzyme preparation by salting out;
c) Cytosine nucleoside phosphorylase is separated from the enzyme preparation by an appropriate carrier such as a resin.
配列番号:4記載のアミノ酸配列に対して、以下の(1)〜(12):
(1)10番目のメチオニンをアラニンに置換、
(2)42番目のアルギニンをロイシンに置換、
(3)54番目のリジンをセリンに置換、
(4)67番目のイソロイシンをロイシンに置換、
(5)157番目のアラニンをセリンに置換、
(6)178番目のグリシンをアラニンに置換、
(7)179番目のバリンをスレオニンに置換、
(8)183番目のアラニンをセリンに置換、
(9)199番目スレオニンをアラニンに置換、
(10)210番目ヒスチジンをロイシンに置換、
(11)228番目イソロイシンをセリンに置換、及び
(12)233番目のバリンをロイシンに置換
のいずれか1つの置換を行って得られるシトシンヌクレオシドホスホリラーゼ。
For the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 , the following (1) to (12):
(1) The 10th methionine is replaced with alanine,
(2) Replacing the 42nd arginine with leucine,
(3) Substitute 54th lysine with serine,
(4) replacing 67th isoleucine with leucine,
(5) Substituting serine for 157th alanine,
(6) Substituting 178th glycine with alanine,
(7) Substituting 179th valine with threonine,
(8) Replacing 183rd alanine with serine,
(9) Substituting 199th threonine with alanine,
(10) Replacing 210th histidine with leucine,
(11) Substituting 228th isoleucine with serine, and
(12) Replacing 233rd valine with leucine
A cytosine nucleoside phosphorylase obtained by performing any one of the substitutions .
請求項10に記載のシトシンヌクレオシドホスホリラーゼをコードする遺伝子を含んでいる組み換えプラスミド。  A recombinant plasmid comprising a gene encoding the cytosine nucleoside phosphorylase according to claim 10. 請求項11に記載の組み換えプラスミドを保持する形質転換株。  A transformed strain carrying the recombinant plasmid according to claim 11. 請求項12記載の形質転換株を培養し、培養によって得られた形質転換株、培養液、およびそれらの処理物からシトシンヌクレオシドホスホリラーゼを回収することを特徴とするシトシンヌクレオシドホスホリラーゼの生産方法。  A method for producing cytosine nucleoside phosphorylase, comprising culturing the transformant according to claim 12, and recovering cytosine nucleoside phosphorylase from the transformant obtained by culturing, a culture solution, and a processed product thereof. 請求項6〜8の何れか一項に記載の酵素調製物であって、プリンヌクレオシドホスホリラーゼ活性を有する酵素を含有することを特徴とする酵素調製物。  The enzyme preparation according to any one of claims 6 to 8, comprising an enzyme having purine nucleoside phosphorylase activity.
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