JP5058332B2 - イソプレンオリゴマー、ポリイソプレン、及びこれらの製造方法、ゴム組成物、並びに空気入りタイヤ - Google Patents

イソプレンオリゴマー、ポリイソプレン、及びこれらの製造方法、ゴム組成物、並びに空気入りタイヤ Download PDF

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Description

本発明は、イソプレンオリゴマー、ポリイソプレン、及びこれらの製造方法、イソプレンオリゴマー及び／又はポリイソプレンを含むゴム組成物、並びに該ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。
従来より、ゴム製品においては、本来的にゴムが有する特性に対して新たな特性を付与することを目的として、その用途に応じて様々な材質や形状の充填剤等をゴム組成物中に導入することで、所望の特性を発現させることが行われている。例えば、自動車用のタイヤにおいては、有機物であるゴム相の中にシリカ、カーボンブラック等の充填剤を導入し、耐摩耗性、低発熱性、ウェットグリップ性能などの特性の向上が図られている。
このようなゴム組成物においてゴム相に対して充填剤等を混合する際には、両者の親和性を高め、低発熱性やウェットグリップ性能等をより向上させる目的で、ゴム相に含まれるゴム分子に対して、例えば、チッ素原子含有基を有し、かつクロロスルフェニル基を有する化合物を反応させる処理等を行い、充填剤に対して親和性を示す官能基をゴム分子内に導入した変性ゴム（変性ジエン系重合体）を使用することが行われていた（例えば、特許文献１、２）。
しかしながら、ゴム分子に所定の官能基を導入する方法によっては、ゴム分子内の所定の位置に当該官能基を導入することが困難である結果、特にゴム分子を成す主鎖のランダムな位置に官能基が導入されることが知られている。このように主鎖に所定の官能基が導入されたゴム分子を用いた場合、ゴム分子と充填剤の結合状態がランダムとなって所望の効果が得られ難くなるばかりでなく、当該官能基が導入された箇所においてはゴムとしての特性が低下する結果、ゴム全体としての特性が損なわれるという問題があった。
特開２０００−００１５７３号公報 特開２０００−００１５７５号公報
本発明は、前記課題を解決し、実質的に分子の末端部分のみに変性が加えられたイソプレンオリゴマー、ポリイソプレンを提供することを目的とする。また、該イソプレンオリゴマー及び／又は該ポリイソプレンを配合したゴム組成物、並びに該ゴム組成物をタイヤの各部材（例えば、トレッド、サイドウォール）に用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、下記式（１）で表されるトランス構造部、シス構造部からなるイソプレンオリゴマーであって、上記トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているイソプレンオリゴマーに関する。
Figure 0005058332
 （式（１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｍは１〜３０の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、エステル基、カルボニル基又は下記式（２）で表される基を表す。）
Figure 0005058332
下記式（１−１）中のＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが置換され、下記式（１−１）中のＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は置換されていないことが好ましい。
Figure 0005058332
上記トランス構造部が下記式（ａ）〜（ｓ）のいずれかであることが好ましい。
Figure 0005058332
上記イソプレンオリゴマーは、下記式（３）で表され、下記式（３）中のイソプレン単位に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているアリル性二リン酸と、イソペンテニル二リン酸から生合成されて得られることが好ましい。
Figure 0005058332
 （式（３）中、ｐは１〜１０の整数を表す。）
上記生合成をプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を用いて行うことが好ましい。
上記プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素が、以下の［１］〜［３］のいずれかに記載の蛋白質であることが好ましい。
［１］配列番号２,４,６,８,１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列からなる蛋白質
［２］配列番号２,４,６,８,１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列において、１若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、又は付加を含む配列からなり、かつ下記式（３）で表され、下記式（３）中のイソプレン単位に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているアリル性二リン酸と、イソペンテニル二リン酸との反応を触媒する活性を有する蛋白質
［３］配列番号２,４,６,８,１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列と４５％以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつ下記式（３）で表され、下記式（３）中のイソプレン単位に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているアリル性二リン酸と、イソペンテニル二リン酸との反応を触媒する活性を有する蛋白質
Figure 0005058332
 （式（３）中、ｐは１〜１０の整数を表す。）
本発明はまた、下記式（３）で表され、下記式（３）中のイソプレン単位に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているアリル性二リン酸と、イソペンテニル二リン酸から生合成する上記イソプレンオリゴマーの製造方法に関する。
Figure 0005058332
 （式（３）中、ｐは１〜１０の整数を表す。）
上記生合成をプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を用いて行うことが好ましい。
本発明はまた、下記式（４）で表されるトランス構造部、シス構造部からなるポリイソプレンであって、上記トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているポリイソプレンに関する。
Figure 0005058332
 （式（４）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｑは３０〜４００００の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、エステル基、カルボニル基又は下記式（２）で表される基を表す。）
Figure 0005058332
下記式（４−１）中のＶＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが置換され、下記式（４−１）中のＶＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は置換されていないことが好ましい。
Figure 0005058332
上記ポリイソプレンは、上記イソプレンオリゴマーと、イソペンテニル二リン酸から生合成されて得られることが好ましい。
本発明はまた、上記イソプレンオリゴマーと、イソペンテニル二リン酸から生合成する上記ポリイソプレンの製造方法に関する。
本発明はまた、上記イソプレンオリゴマー及び／又は上記ポリイソプレンを含むゴム組成物に関する。
本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤに関する。
本発明のイソプレンオリゴマーは、上記式（１）で表されるトランス構造部、シス構造部からなるイソプレンオリゴマーであって、上記トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているイソプレンオリゴマーである。また、本発明のポリイソプレンは、上記式（４）で表されるトランス構造部、シス構造部からなるポリイソプレンであって、上記トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているポリイソプレンである。従って、本発明のイソプレンオリゴマー、及び本発明のポリイソプレンは、実質的に分子（ゴム分子）の末端部分のみに変性が加えられており、分子（ゴム分子）が本来有する特性を阻害されることなくシリカ等の充填剤との親和性に優れる。よって、本発明のイソプレンオリゴマー及び／又は本発明のポリイソプレンをゴム組成物に配合することにより、従来よりも高い次元でゴム分子と充填剤が複合したゴム組成物が得られ、例えば、低発熱性、ウェットグリップ性能に優れたゴム組成物を提供できる。また、該ゴム組成物をタイヤの各部材（例えば、トレッド、サイドウォール）に使用することにより、例えば、低発熱性、ウェットグリップ性能に優れた空気入りタイヤを提供することができる。
人工的にゴム分子（ポリイソプレン）を生合成する工程においては、ファルネシル二リン酸（ＦＰＰ）等の開始基質とイソペンテニル二リン酸等のモノマーの混合物にプレニルトランスフェラーゼ等の酵素を作用させることで、開始基質に対して８個程度のイソプレン単位が付加重合したイソプレンオリゴマーが生成する。その後、当該イソプレンオリゴマーに対して更にイソペンテニル二リン酸を付加重合する酵素を含有するラテックス成分を混合することで、オリゴマーに対して多数のイソペンテニル二リン酸が連なったポリイソプレンが生成することが知られている。
このように、開始基質に対してモノマーを順次結合させてゴム分子とする各過程においては、天然の酵素による付加重合が不可欠である。
このため、ゴム分子（ポリイソプレン）を生合成する際の開始基質やモノマーとしては、当該使用する酵素が反応を触媒するものを使用する必要がある結果、ゴム分子（ポリイソプレン）の原料として使用される開始基質やモノマーの構造が限定されていた。特に開始基質に関しては、オリゴマーを生成させるための酵素に起因する制限により、天然に存在するジメチルアリル二リン酸、ゲラニル二リン酸、ファルネシル二リン酸、ゲラニルゲラニル二リン酸等に限定されていた。
この結果、人工的に生合成されるゴム分子（ポリイソプレン）においても、その構造の自由度が限定され、天然ゴムにない機能性を付加するための自由な分子設計が困難であった。
このため、例えば、官能基等が導入されたゴム分子（ポリイソプレン）を得たい場合には、原料として合成ゴムを用いる場合と同様に、一旦生合成されたゴム分子（ポリイソプレン）に対して、例えば、チッ素原子含有基を有し、かつクロロスルフェニル基を有する化合物を反応させる処理等を行い、充填剤に対して親和性を示す官能基をゴム分子内に導入されていた。
これに対し、本発明はイソプレンオリゴマーやポリイソプレンを製造する際の開始基質として構造の一部が変性されたファルネシル二リン酸等を使用することで、末端部に機能性を付加したイソプレンオリゴマーやポリイソプレンの製造が可能であることを見出したことに基づくものである。
特に、本発明は天然に存在する開始基質であるファルネシル二リン酸等に対して下記式（Ｉ）のＩ部分の構造を維持することで、その他の部分に所望の構造を導入した場合であっても、天然に存在するオリゴマー生成酵素であるプレニルトランスフェラーゼや、その一部を変異した酵素を用いることで、イソプレンオリゴマーが生成可能であることを見出したことに基づくものである。この理由は必ずしも明らかではないが、プレニルトランスフェラーゼが開始基質の下記式（Ｉ）のＩ部分の構造に吸着を生じ、他の部分の構造には比較的鈍感であるためと考えられる。
Figure 0005058332
当該知見に基づけば、所望の特性を有する末端部を有するイソプレンオリゴマーやポリイソプレンを提供することが可能となり、イソプレンオリゴマーやポリイソプレン自体の特性を損なうことなく、様々な機能を付加したイソプレンオリゴマーやポリイソプレンを提供することが可能となる。
（イソプレンオリゴマー）
本発明のイソプレンオリゴマーは、下記式（１）で表されるトランス構造部、シス構造部からなるイソプレンオリゴマーであって、上記トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されている。なお、トランス構造部は、トランス構造のイソプレン単位の繰り返し部（下記式（１）中のＡ部分）を意味する。また、シス構造部は、シス構造のイソプレン単位の繰り返し部（下記式（１）中の（）ｍ部分（Ｂ部分））を意味する。また、本明細書において、下記式（２）で表される基は、リン原子に結合する３個の水酸基を有しているが、水溶液中では、これらの水酸基の一部又は全部が解離する（例えば、下記式（５）で表される基となる）。本明細書において、下記式（２）で表される基とは、このような水酸基の一部又は全部が解離している基も含む概念である。
なお、本明細書において、分子（ゴム分子）の末端部分を変性とは、分子（ゴム分子）の末端に存在するトランス構造部の所定の部分に所望の官能基が導入されていること、又は、分子（ゴム分子）の末端に存在するトランス構造部の所定の部分に異なる構造が導入されていることをいう。
Figure 0005058332
 （式（１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｍは１〜３０の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、エステル基、カルボニル基又は下記式（２）で表される基を表す。）
Figure 0005058332
Figure 0005058332
本発明のイソプレンオリゴマーは、天然ゴムに近い構造を有しており、ゴム分子との相溶性が高い。また、本発明のイソプレンオリゴマーは、実質的に分子の末端部分のみに変性が加えられている。すなわち、本発明のイソプレンオリゴマーは、シス構造部の末端に位置する水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、エステル基、カルボニル基又は上記式（２）で表される基を有し、さらに、トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているため、イソプレンオリゴマーが本来有する特性を阻害されることなくシリカ等の充填剤との相互作用が強い。このように、本発明のイソプレンオリゴマーは、ゴムとの相溶性が高く、さらに、シリカ等の充填剤との相互作用が強いため、ゴム組成物に配合することにより、従来よりも高い次元でゴム分子と充填剤が複合したゴム組成物が得られ、例えば、ゴム組成物の低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性を向上できる。
本発明のイソプレンオリゴマーは、シス構造部の末端部分やトランス構造部の末端に近い部分にのみ極性基等が存在する。そのため、主鎖部分に極性基等を有する場合やシス構造部の末端部分のみに極性基等を有する場合に比べて、イソプレンオリゴマーが本来有する特性を阻害されることなくシリカ等の充填剤の分散性が高く、例えば、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の向上効果が高い。
また、本発明のイソプレンオリゴマーは、優れた抗菌活性を示す。これは、イソプレンオリゴマーを構成するトランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているため、自然界に存在する通常のイソプレンオリゴマーと構造が異なり、菌が有する酵素もしくは補酵素の阻害、核酸合成の阻害、細胞膜合成の阻害、細胞質膜の合成の阻害、細胞膜の破壊、細胞質膜の破壊等の作用を有するためであると推測される。
式（１）のｎは１〜１０（好ましくは１〜４、より好ましくは１〜３）の整数を表す。
式（１）のｍは１〜３０（好ましくは１〜１０、より好ましくは１〜８）の整数を表す。
式（１）のＹは、水酸基（−ＯＨ）、ホルミル基（−ＣＨＯ）、カルボキシ基（−ＣＯＯＨ）、エステル基（−ＣＯＯＲ）、カルボニル基（―ＣＯＲ）又は上記式（２）で表される基を表す。
エステル基（−ＣＯＯＲ）、カルボニル基（―ＣＯＲ）のＲは、炭素数１〜３０（好ましくは炭素数１〜１７）のアルキル基を表す。炭素数１〜３０のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。
式（１）のＹとしては、優れた抗菌性を示すこと、及びシリカ等の充填剤との相互作用が強いことから、水酸基、カルボキシ基が好ましい。
上記式（１）中のトランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されている。
トランス構造部中に含まれる原子又は原子団（置換される前の原子又は原子団）としては、例えば、水素原子、メチル基、メチレン基、炭素原子、メチン基等が挙げられる。
上記他の原子としては、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、炭素原子等が挙げられる。なかでも、窒素原子は強い分子間力を有し、酵素や細胞膜との強い相互作用を生じるという理由から、抗菌性に関しては窒素原子が好ましい。
上記他の原子団としては、例えば、アセトキシ基、アルコキシ基（好ましくは炭素数１〜３のアルコキシ基、より好ましくはメトキシ基）、水酸基、アリール基（好ましくはフェニル基）、アルキル基（好ましくは炭素数１〜５のアルキル基、より好ましくはエチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基）、アセチル基、Ｎ−アルキルーアセトアミノ基（アルキルの炭素数は好ましくは１〜５）、アジド基等が挙げられる。
なかでも、窒素原子は強い分子間力を有し、酵素や細胞膜との強い相互作用を生じるという理由から、抗菌性に関しては、Ｎ−アルキルーアセトアミノ基（より好ましくはＮ−メチルーアセトアミノ基、Ｎ−ブチルーアセトアミノ基）、アジド基が好ましい。
上記トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているが、当該置換は、トランス構造部のイソプレン単位の繰り返し部のうち、下記式（１−１）中のＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが置換され、下記式（１−１）中のＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は置換されていないことが好ましい。これは、本発明者らが天然に存在する開始基質であるファルネシル二リン酸等に対して上記式（Ｉ）のＩ部分の構造を維持することで、その他の部分に所望の構造を導入した場合であっても、天然に存在するオリゴマー生成酵素であるプレニルトランスフェラーゼや、その一部を変異した酵素を用いることで、イソプレンオリゴマーが生成可能であることを見出したことに基づくものである。
Figure 0005058332
 （式（１−１）中のｎ、ｍ、Ｙは式（１）中のｎ、ｍ、Ｙと同一である。）
上記式（１）中のトランス構造部の具体例としては、例えば、下記式（ａ）〜（ｓ）で表される構造が挙げられる。なかでも、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の向上効果が高いという理由から、下記式（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｒ）が好ましい。また、抗菌性に優れるという理由から、下記式（ｇ）〜（ｑ）で表される構造が好ましく、下記式(ｋ)、(ｌ)、又は(ｑ)で表される構造がより好ましい。
Figure 0005058332
（イソプレンオリゴマーの製造方法）
本発明のイソプレンオリゴマーの製造方法としては、例えば、下記式（３）で表され、下記式（３）中のイソプレン単位に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているアリル性二リン酸（以下では、アリル性二リン酸誘導体ともいう）と、イソペンテニル二リン酸から生合成する方法が挙げられる。また、本明細書において、アリル性二リン酸誘導体は、リン原子に結合する３個の水酸基を有しているが、水溶液中では、これらの水酸基の一部又は全部が解離する（例えば、上記式（５）で表される基のようになる）。本明細書において、アリル性二リン酸誘導体とは、このような水酸基の一部又は全部が解離している化合物も含む概念である。
Figure 0005058332
 （式（３）中、ｐは１〜１０の整数を表す。）
式（３）のｐは１〜１０（好ましくは１〜４、より好ましくは１〜３）の整数を表す。
本明細書において、式（３）中のイソプレン単位に含まれる原子又は原子団（置換される前の原子又は原子団）としては、上記式（１）中のトランス構造部中に含まれる原子又は原子団（置換される前の原子又は原子団）と同様のものが挙げられる。
本明細書において、式（３）中のイソプレン単位に含まれる原子又は原子団を置換する他の原子又は原子団としては、上記式（１）について説明した他の原子又は他の原子団と同様のものが挙げられる。
なお、置換は、上述の通り、上記式（Ｉ）のＩ部分の構造を維持するように置換されていることが好ましい。すなわち、下記式（３−１）中のＩＶ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが置換され、下記式（３−１）中のＶ部分に含まれる原子又は原子団は置換されていないことが好ましい。これにより、天然に存在するオリゴマー生成酵素であるプレニルトランスフェラーゼや、その一部を変異した酵素を用いることで、イソプレンオリゴマーが好適に製造可能である。
Figure 0005058332
 （式（３−１）中のｐは式（３）中のｐと同一である。）
アリル性二リン酸誘導体の具体例としては、例えば、下記式（Ａ）〜（Ｓ）で表される化合物が挙げられる。
Figure 0005058332
 なお、本明細書において、ＯＰＰは、リン原子に結合する３個の水酸基を有しているが、水溶液中では、これらの水酸基の一部又は全部が解離する（例えば、上記式（５）で表される基となる）。本明細書において、ＯＰＰとは、このような水酸基の一部又は全部が解離している基も含む概念である。
上記式（Ａ）〜（Ｓ）などで表されるアリル性二リン酸誘導体は、例えば、ジメチルアリル二リン酸、ゲラニル二リン酸、ファルネシル二リン酸、ゲラニルゲラニル二リン酸、ゲラニオール、ファルネソール、ゲラニルゲラニオール等から、実施例に記載の方法を参考に当業者であれば製造できる。
アリル性二リン酸誘導体と、イソペンテニル二リン酸とから本発明のイソプレンオリゴマーを生合成する方法としては、例えば、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を用いて行う方法が挙げられる。具体的には、アリル性二リン酸誘導体と、イソペンテニル二リン酸とをプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の存在下に反応させればよい。
なお、本明細書において、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素とは、アリル性基質（アリル性二リン酸）とイソペンテニル二リン酸との間の縮合反応を触媒し、イソプレン単位が１単位増えた新たなアリル性二リン酸を合成することにより、アリル性基質（アリル性二リン酸）に順次イソペンテニル二リン酸をＺ型（新たに増えたイソプレン単位がシス構造）に連結していく反応を触媒する活性を有する酵素を意味する。例えば、以下の反応を触媒する酵素が挙げられる。
Figure 0005058332
上記プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素は、既に多くの存在が確認されている（例えば、Ｚ−ノナプレニル二リン酸合成酵素（Ｉｓｈｉｉ,Ｋ.ｅｔ ａｌ.,（１９８６）Ｂｉｏｃｈｅｍ,Ｊ.,２３３，７７３.）、ウンデカプレニル二リン酸（ＵＰＰ）合成酵素(Ｔａｋａｈａｓｈｉ,Ｉ.ａｎｄ Ｏｇｕｒａ,Ｋ.（１９８２）Ｊ.Ｂｉｏｃｈｅｍ.,９２,１５２７.;Ｋｅｅｎｍａｎ,Ｍ.Ｖ.ａｎｄ Ａｌｌｅｎ,Ｃ.Ｍ.（１９７４）Ａｒｃｈ．Ｂｉｏｃｈｅｍ.Ｂｉｏｐｈｙｓ.,１６１，３７５．)等）。各々の酵素により生成できる最大のイソプレン単位の数（上記式（１）のｍ）が決まっているため、目的のイソプレン単位数（上記式（１）のｍ）に応じて使用する酵素を変更すればよい。
上記プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を有する生物としては、例えば、ミクロコッカス・ルテウスＢ−Ｐ２６（Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｕｔｅｕｓ Ｂ−Ｐ２６）、エシェヒリア・コリ（Escherichia coli）、サッカロマイセス・セレビジア（Saccharomyces cerevisiae）、アラビドプシス・サリアーナ（Arabidopsis thaliana）、ヘベア・ブラジリエンシス（Hevea brasiliensis）、ペリプロカ・セピウム（Periploca sepium）、バチルス・ステアロサーモフィルス（Bachillus Stearothermophilus）、スルフォロバス・アシドカルダリウス（Sulfolobus acidocaldarius、ATCC49426）等が挙げられる。
アリル性二リン酸誘導体と、イソペンテニル二リン酸とをプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の存在下に反応させることにより、本発明のイソプレンオリゴマーが得られる。プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の存在下とは、上記生物の培養物、該培養物より分離した生物体、該生物体の処理物、該培養物若しくは該生物体から精製した酵素、遺伝子工学的手法によりプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素（この酵素には後述の変異型酵素も含まれる）を発現するように形質転換された生物体（形質転換体）の培養物、該培養物より分離した生物体、該生物体の処理物、該培養物若しくは該生物体から精製した酵素等が存在する状況を意味する。
なお、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を発現するように形質転換された生物体とは、従来公知の遺伝子工学的手法により作製された形質転換体であって、作製方法は、後述する。
上記生物の生物体を得るには、当該生物を適当な培地で培養すればよい。このための培地はその生物が増殖し得るものであれば特に制限はなく、通常の炭素源、窒素源、無機イオン、更に必要に応じ有機栄養源を含む通常の培地でよい。
例えば、炭素源としては上記生物が利用可能であればいずれも使用でき、具体的には、グルコース、フラクトース、マルトース、アミロース等の糖類、ソルビトール、エタノール、グリセロール等のアルコール類、フマル酸、クエン酸、酢酸、プロピオン酸などの有機酸類及びこれらの塩類、パラフィンなどの炭水化物類あるいはこれらの混合物などを使用することができる。
窒素源としては、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウムなどの無機塩のアンモニウム塩、フマル酸アンモニウム、クエン酸アンモニウムなどの有機酸のアンモニウム塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウムなどの硝酸塩、ペプトン、酵母エキス、肉エキス、コーンスティープリカーなどの有機窒素化合物あるいはこれらの混合物を使用することができる。
他に無機塩類、微量金属塩、ビタミン類、ホルモン等、通常の培地に用いられる栄養源を適宜混合して用いることができる。
培養条件にも格別の制限はなく、例えば、好気的条件下にてｐＨ５〜８、温度２０〜６０℃の範囲でｐＨおよび温度を適当に制限しつつ１２〜４８０時間程度培養を行えばよい。
上記生物の培養物とは、例えば、上述の培養条件にて上記生物を培養した培養液や、該培養液から生物（生物体）をろ過等により分離した培養ろ液（培養上澄液）等が挙げられる。また、上記培養物より分離した生物体とは、例えば、培養液からろ過や遠心分離等により分離された生物体（生物）等が挙げられる。
上記生物体の処理物とは、例えば、上記培養物より分離した生物体をホモジナイズした生物体破砕物、超音波処理した生物体破砕物等が挙げられる。
上記培養物又は上記生物体から精製した酵素とは、例えば、上記培養物又は上記生物体に存在する酵素を塩析、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィー等の公知の精製操作を行うことにより得られる酵素である。なお、精製酵素の純度は、特に限定されない。
アリル性二リン酸誘導体と、イソペンテニル二リン酸とをプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の存在下に反応させることにより、本発明のイソプレンオリゴマーが得られるが、具体的には、例えば、アリル性二リン酸誘導体と、イソペンテニル二リン酸とを含む溶液中に上記生物体の培養物や精製酵素等を添加することにより反応を行えばよい。また、反応温度は、例えば、２０〜６０℃、反応時間は、例えば、１〜１６時間、ｐＨは、例えば５〜８とすればよい。また、必要に応じて、塩化マグネシウム、界面活性剤、２−メルカプトエタノール等を添加してもよい。
上記反応により得られる本発明のイソプレンオリゴマーは、通常、上記式（１）のＹが上記式（２）で表される基又は水酸基である。この水酸基は上記式（２）で表される基が加水分解されることにより生じる。
また、上記式（１）のＹがホルミル基であるイソプレンオリゴマーは、例えば、上記式（１）のＹが上記式（２）で表される基であるイソプレンオリゴマーを酸化することにより得られる。
また、上記式（１）のＹがカルボキシ基であるイソプレンオリゴマーは、例えば、上記式（１）のＹが上記式（２）で表される基であるイソプレンオリゴマーを酸化することにより得られる。
また、上記式（１）のＹがエステル基であるイソプレンオリゴマーは、例えば、上記式（１）のＹが上記式（２）で表される基であるイソプレンオリゴマーを酸化、エステル化することにより得られる。
また、上記式（１）のＹがカルボニル基であるイソプレンオリゴマーは、例えば、上記式（１）のＹが上記式（２）で表される基であるイソプレンオリゴマーを酸化、エステル化することにより得られる。
本発明のイソプレンオリゴマーは、開始基質であるアリル性二リン酸誘導体を有機合成する以外は、生合成により得られるため、石油資源の枯渇や環境問題に配慮できる。
（プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素）
次に、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素について説明する。
上記生物が有するプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の一例として、ミクロコッカス・ルテウスＢ−Ｐ２６（Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｕｔｅｕｓ Ｂ−Ｐ２６）（Ｄｒ．Ｌ．Ｊｅｆｆｒｉｅｓ， Ｗａｌｔｏｎ Ｏａｋｓ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｖｉｔａｍｉｎｓ， Ｌｔｄ．より入手可能）由来のウンデカプレニル二リン酸合成酵素の塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号１，２に示す。ミクロコッカス・ルテウスＢ−Ｐ２６由来のウンデカプレニル二リン酸合成酵素の塩基配列及びアミノ酸配列は、公知であり、データベースDDBJ（DNA Data Bank of Japan）に収録されている（accetion no. AB004319（塩基配列）、accetion no.BAA31993.1（アミノ酸配列））。
上記生物が有する酵素（プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素）の本来の基質（開始基質）は、アリル性二リン酸である。そして、本発明において開始基質として使用する上記アリル性二リン酸誘導体は、本来、上記生物が生産する酵素の阻害剤として機能するものである。従って、上記生物が生産する酵素では、上記アリル性二リン酸誘導体（特に、上記式（Ｇ）〜（Ｑ）で表される化合物）に対する酵素活性が低い場合が多い。そのため、本発明では、上記アリル性二リン酸誘導体に対する酵素活性を向上させた変異型酵素を使用することが好ましい。
変異型酵素を使用する場合には、遺伝子工学的手法により、変異型酵素を発現するように形質転換された生物体（形質転換体）を作製すればよい。
本発明者らは、上記ミクロコッカス・ルテウスＢ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素の変異型酵素を作製し、上記アリル性二リン酸誘導体に対する酵素活性を向上させることに成功した。
ミクロコッカス・ルテウスＢ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素の立体構造は、既に公知となっている（データベースPDB（RCSB Protein Data Bank）、ID：1f75）。従って、本発明者らは、この立体構造の情報を基に、ドッキングシミュレーションを行い、アリル性二リン酸の二リン酸の炭化水素部分近傍に位置するアミノ酸に関して、側鎖の長さを変えるもしくは電荷を変えるように変異を行えば、上記アリル性二リン酸誘導体に対する酵素活性を向上できるとの設計思想に基づいて、変異型酵素を作製した。具体的には、以下の（１）〜（４）のいずれかの変異を行うことが好ましい。
（１）３１位のアスパラギンをアラニン、グルタミン、グリシン、アスパラギン酸に置換
（２）９１位のロイシンをアスパラギン、アスパラギン酸、グリシン、リジンに置換
（３）７７位のアスパラギンをアラニン、グルタミン、グリシン、アスパラギン酸に置換
（４）９５位のフェニルアラニンをアラニン、トリプトファン、グリシン、アスパラギン酸、アルギニンに置換
具体的には、以下の変異型酵素を作製した。
変異型酵素Ｎ３１Ａ：３１位のアスパラギンをアラニンに置換（塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号３，４に示す）
変異型酵素Ｎ７７Ａ：７７位のアスパラギンをアラニンに置換（塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号５，６に示す）
変異型酵素Ｌ９１Ｎ：９１位のロイシンをアスパラギンに置換（塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号７，８に示す）
変異型酵素Ｌ９１Ｄ：９１位のロイシンをアスパラギン酸に置換（塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号９，１０に示す）
変異型酵素Ｎ３１Ｑ：３１位のアスパラギンをグルタミンに置換（塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号１１，１２に示す）
変異型酵素Ｎ７７Ｑ：７７位のアスパラギンをグルタミンに置換（塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号１３，１４に示す）
変異型酵素Ｌ９１Ｇ：９１位のロイシンをグリシンに置換（塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号１５，１６に示す）
変異型酵素Ｌ９１Ｋ：９１位のロイシンをリジンに置換（塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号１７，１８に示す）
変異型酵素Ｆ９５Ａ：９５位のフェニルアラニンをアラニンに置換（塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号１９，２０に示す）
変異型酵素Ｆ９５Ｗ：９５位のフェニルアラニンをトリプトファンに置換（塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号２１，２２に示す）
なかでも、変異型酵素Ｎ７７Ａ、変異型酵素Ｌ９１Ｄ、変異型酵素Ｌ９１Ｋが好ましい。
ここでは、野生型の酵素としてミクロコッカス・ルテウスＢ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素を用いる場合について説明したが、他のプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を野生型の酵素として用いた場合であっても、同様の手法により変異型酵素を作製できる。
プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の具体例としては、下記［１］が挙げられる。
［１］配列番号２,４,６,８,１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列からなる蛋白質
また、酵素は、元のアミノ酸配列において、１若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、又は付加を含む場合であっても酵素活性を有する場合があることが知られている。従って、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の具体例としては、下記［２］も挙げられる。
［２］配列番号２,４,６,８,１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列において、１若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、又は付加を含む配列からなり、かつ下記式（３）で表され、下記式（３）中のイソプレン単位に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているアリル性二リン酸（アリル性二リン酸誘導体）と、イソペンテニル二リン酸との反応を触媒する活性を有する蛋白質
Figure 0005058332
 （式（３）中、ｐは１〜１０の整数を表す。）
なお、アリル性二リン酸誘導体と、イソペンテニル二リン酸との反応を触媒する活性を維持するためには、好ましくは１若しくは複数個のアミノ酸、より好ましくは１若しくは１００個のアミノ酸、更に好ましくは１若しくは７５個のアミノ酸、特に好ましくは１若しくは５０個のアミノ酸、最も好ましくは１若しくは２５個のアミノ酸、より最も好ましくは１若しくは１２個のアミノ酸、更に最も好ましくは１若しくは５個のアミノ酸、特に最も好ましくは１若しくは３個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、又は付加を含むアミノ酸配列であることが好ましい。
また、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素のアミノ酸配列と相同性の高いアミノ酸配列を有する蛋白質も同様の活性を有する場合があることが知られている。従って、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の具体例としては、下記［３］も挙げられる。
［３］配列番号２,４,６,８,１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列と４５％以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつアリル性二リン酸誘導体と、イソペンテニル二リン酸との反応を触媒する活性を有する蛋白質
なお、アリル性二リン酸誘導体と、イソペンテニル二リン酸との反応を触媒する活性を維持するためには、配列番号２,４,６,８,１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列との相同性は、好ましくは４５％以上、より好ましくは６０％以上、更に好ましくは７０％以上、特に好ましくは８０％以上、最も好ましくは９０％以上、より最も好ましくは９５％以上、更に最も好ましくは９８％以上、特に最も好ましくは９９％以上である。
アミノ酸配列や塩基配列の相同性は、Ｋａｒｌｉｎ ａｎｄ ＡｌｔｓｃｈｕｌによるアルゴリズムＢＬＡＳＴ［Ｐｒｏ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ， ９０， ５８７３(１９９３)］やＦＡＳＴＡ［Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｅｎｚｙｍｏｌ．， １８３， ６３(１９９０)］を用いて決定することができる。
アリル性二リン酸誘導体と、イソペンテニル二リン酸との反応を触媒する活性を有する蛋白質であることを確認する方法としては、例えば、従来公知の方法により、当該蛋白質を発現する形質転換体を作製し、該形質転換体を用いて当該蛋白質を製造する。そして、当該蛋白質を使用して、アリル性二リン酸誘導体と、イソペンテニル二リン酸との反応を触媒できるか否かをＨＰＬＣ（Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）、ＴＬＣ（Ｔｈｉｎ−Ｌａｙｅｒ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）等により基質又は生成物の定量、定性を行うことにより確認する方法が挙げられる。
（プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素をコードするＤＮＡ）
また、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素をコードするＤＮＡとしては、下記［１］〜［３］が挙げられる。
［１］上記［１］〜［３］の蛋白質をコードするＤＮＡ
［２］配列番号１，３，５，７，９，１１，１３，１５，１７，１９，２１のいずれかの配列番号で表される塩基配列からなるＤＮＡ
［３］配列番号１，３，５，７，９，１１，１３，１５，１７，１９，２１のいずれかの配列番号で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるＤＮＡとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつアリル性二リン酸誘導体と、イソペンテニル二リン酸との反応を触媒する活性を有する蛋白質をコードするＤＮＡ
ここでいう「ハイブリダイズする」とは、特定の塩基配列を有するＤＮＡまたは該ＤＮＡの一部にＤＮＡがハイブリダイズする工程である。したがって、該特定の塩基配列を有するＤＮＡまたは該ＤＮＡの一部の塩基配列は、ノーザンまたはサザンブロット解析のプローブとして有用であるか、またはＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）解析のオリゴヌクレオチドプライマーとして使用できる長さのＤＮＡであってもよい。プローブとして用いるＤＮＡとしては、少なくとも１００塩基以上、好ましくは２００塩基以上、より好ましくは５００塩基以上のＤＮＡをあげることができるが、少なくとも１０塩基以上、好ましくは１５塩基以上のＤＮＡであってもよい。
ＤＮＡのハイブリダイゼーション実験の方法はよく知られており、例えばモレキュラー・クローニング第２版、第３版（２００１年）、Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｇｅｎｅｒａｌ ａｎｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ， ＡＳＭ Ｐｒｅｓｓ（１９９４）、Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｙ ｍｅｔｈｏｄｓ ｍａｎｕａｌ， Ａｃａｄｅｍｉｃ ｐｒｅｓｓ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ）に記載の他、多数の他の標準的な教科書に従ってハイブリダイゼーションの条件を決定し、実験を行うことができる。
上記のストリンジェントな条件とは、例えばＤＮＡを固定化したフィルターとプローブＤＮＡとを５０％ホルムアミド、５×ＳＳＣ（７５０ｍＭの塩化ナトリウム、７５ｍＭのクエン酸ナトリウム）、５０ｍＭのリン酸ナトリウム（ｐＨ７．６）、５×デンハルト溶液、１０％の硫酸デキストラン、および２０μｇ／ｌの変性させたサケ精子ＤＮＡを含む溶液中で４２℃で一晩、インキュベートした後、例えば約６５℃の０．２×ＳＳＣ溶液中で該フィルターを洗浄する条件をあげることができるが、より低いストリンジェント条件を用いることもできる。ストリンジェンな条件の変更は、ホルムアミドの濃度調整（ホルムアミドの濃度を下げるほど低ストリンジェントになる）、塩濃度および温度条件の変更により可能である。低ストリンジェント条件としては、例えば６×ＳＳＣＥ（２０×ＳＳＣＥは、３ｍｏｌ／ｌの塩化ナトリウム、０．２ｍｏｌ／ｌのリン酸二水素ナトリウム、０．０２ｍｏｌ／ｌのＥＤＴＡ、ｐＨ７．４）、０．５％のＳＤＳ、３０％のホルムアミド、１００μｇ／ｌの変性させたサケ精子ＤＮＡを含む溶液中で、３７℃で一晩インキュベートした後、５０℃の１×ＳＳＣ、０．１％ＳＤＳ溶液を用いて洗浄する条件をあげることができる。また、さらに低いストリンジェントな条件としては、上記した低ストリンジェント条件において、高塩濃度（例えば５×ＳＳＣ）の溶液を用いてハイブリダイゼーションを行った後、洗浄する条件をあげることができる。
上記した様々な条件は、ハイブリダイゼーション実験のバックグラウンドを抑えるために用いるブロッキング試薬を添加、または変更することにより設定することもできる。上記したブロッキング試薬の添加は、条件を適合させるために、ハイブリダイゼーション条件の変更を伴ってもよい。
上記したストリンジェントな条件下でハイブリダイズ可能なＤＮＡとしては、例えばＢＬＡＳＴおよびＦＡＳＴＡ等のプログラムを用いて、上記パラメータに基づいて計算したときに、配列番号１，３，５，７，９，１１，１３，１５，１７，１９，２１のいずれかの配列番号で表される塩基配列と少なくとも８０％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９８％以上、特に好ましくは９９％以上の相同性を有する塩基配列からなるＤＮＡをあげることができる。
上記したＤＮＡとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするＤＮＡが、アリル性二リン酸誘導体と、イソペンテニル二リン酸との反応を触媒する活性を有する蛋白質をコードするＤＮＡであることは、従来公知の方法により、該ＤＮＡを発現する組換え体ＤＮＡを作製し、該組換え体ＤＮＡを宿主細胞に導入して得られる生物体を培養し、得られる培養物から該蛋白質を精製する。そして、当該蛋白質を使用して、アリル性二リン酸誘導体と、イソペンテニル二リン酸との反応を触媒できるか否かをＨＰＬＣ、ＴＬＣ等により基質又は生成物の定量、定性を行うことにより確認する方法が挙げられる。
なお、変異型酵素及び該変異型酵素をコードするＤＮＡは、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ， Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ， Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ（１９８９）、Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ, Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ(１９８７−１９９７)、Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ, １０, ６４８７（１９８２）、Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ， ７９， ６４０９(１９８２)、Ｇｅｎｅ， ３４， ３１５(１９８５)、Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， １３， ４４３１(１９８５)、Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ， ８２， ４８８(１９８５)等に記載の部位特異的変異導入法を用いて、例えば配列番号１で表される塩基配列（ミクロコッカス・ルテウスＢ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素の塩基配列）に部位特異的変異を導入することにより、取得することができる。
（形質転換体）
次に、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を発現するように形質転換された生物体（形質転換体）の作製方法について簡単に説明する。ここでは、主として上記変異型酵素を発現するように形質転換された形質転換体の作製方法について簡単に説明する。このような形質転換体は、上記設計思想が決定すれば、従来公知の方法により作製することができる。
変異を導入する場合には、まず、目的の部位に変異を導入できるように、プライマーを設計する。プライマーの塩基配列は、例えば、実施例に記載の塩基配列（配列表配列番号２３〜４２参照）等が挙げられる。次に、例えば配列番号１で表される塩基配列（ミクロコッカス・ルテウスＢ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素の塩基配列）を含むＤＮＡを鋳型ＤＮＡとして、上記プライマーを用いてＰＣＲ法等により変異が導入された直鎖状のＤＮＡを増幅する。そして、得られた直鎖状のＤＮＡを適当な制限酵素等を用いて適当な発現ベクターのプロモーターの下流に挿入し、組換え体ＤＮＡを作製する。そして、該組換え体ＤＮＡを該発現ベクターに適合した宿主細胞に導入することにより、形質転換体を得ることができる。
また、例えば、適当な発現ベクターのプロモーターの下流に、配列番号１で表される塩基配列（ミクロコッカス・ルテウスＢ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素の塩基配列）を含むＤＮＡを適当な制限酵素等を用いて挿入し、該発現ベクターを鋳型ＤＮＡとして、上記プライマーを用いてＰＣＲ法等により変異が導入されたDNAをポリメラーゼにより環状にし、組換え体ＤＮＡを作製する。そして、該組換え体ＤＮＡを該発現ベクターに適合した宿主細胞に導入することにより、形質転換体を得ることができる。
なお、変異を導入しない場合には、例えば、適当な発現ベクターのプロモーターの下流に、配列番号１で表される塩基配列（ミクロコッカス・ルテウスＢ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素の塩基配列）を含むＤＮＡを適当な制限酵素等を用いて挿入し、組換え体ＤＮＡを作製する。そして、該組換え体ＤＮＡを該発現ベクターに適合した宿主細胞に導入することにより、形質転換体を得ることができる。
また、上記説明では、既知の配列番号１で表される塩基配列（ミクロコッカス・ルテウスＢ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素の塩基配列）を含むＤＮＡを用いる場合について説明したが、上記生物由来の他のプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素、若しくは上記生物以外の生物由来のプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素をコードするＤＮＡを用いてもよい。この場合には、公知の手法により、例えば、配列番号１で表される塩基配列の一部をプローブとして用いて、スクリーニングすることにより、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素をコードするＤＮＡを特定し、単離すればよい。ＤＮＡ分子をプローブとして用いて、目的とするＤＮＡ分子を単離する方法については、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ，２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ ｐｒｅｓｓ（１９８９）等に記載されている。
また、上記生物由来のプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を上述のような精製操作により、精製し、該精製酵素のアミノ酸配列を決定することにより、該酵素をコードするＤＮＡを特定し、単離してもよい。
宿主細胞としては、微生物、酵母、動物細胞、昆虫細胞等、植物細胞等、目的とする遺伝子を発現できるものであればいずれも用いることができる。
発現ベクターとしては、上記宿主細胞において自律複製可能ないしは染色体中への組込が可能で、上記組換え体ＤＮＡを転写できる位置にプロモーターを含有しているものを使用できる。
細菌等の原核生物を宿主細胞として用いる場合は、上記組換え体ＤＮＡは、原核生物中で自律複製可能であると同時に、プロモーター、リボソーム結合配列、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素をコードするＤＮＡ、転写終結配列により構成された組換え体ＤＮＡであることが好ましい。また、プロモーターを制御する遺伝子が含まれていてもよい。
発現ベクターとしては、pColdI(タカラバイオ社製)、pCDF-1b、pRSF-1b（いずれもノバジェン社製）、pMAL-c2x（ニューイングランドバイオラブス社製）、pGEX-4T-1（ジーイーヘルスケアバイオサイエンス社製）、pTrcHis（インビトロジェン社製）、pSE280（インビトロジェン社製）、pGEMEX-1（プロメガ社製）、pQE-30（キアゲン社製）、pET-3〜pET-52（ノバジェン社製）、pKYP10（特開昭58-110600）、pKYP200[Agric. Biol. Chem., 48, 669(1984)]、pLSA1[Agric. Biol. Chem., 53, 277(1989)]、pGEL1[Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 82, 4306(1985)]、pBluescriptII SK(+)、pBluescript II KS(-)（ストラタジーン社製）、pTrS30 [エシェリヒア・コリ JM109/pTrS30(FERM BP-5407)より調製]、pTrS32 [エシェリヒア・コリ JM109/pTrS32(FERM BP-5408)より調製]、pPAC31 (WO98/12343)、pUC19 [Gene, 33, 103(1985)]、pSTV28(タカラバイオ社製)、pUC118（タカラバイオ社製）、pPA1（特開昭63-233798）等を例示することができる。
プロモーターとしては、エシェリヒア・コリ等の宿主細胞中で機能するものであればいかなるものでもよい。例えば、trpプロモーター（Ｐtrp）、T７プロモーター、lacプロモーター（Ｐlac）、ＰLプロモーター、ＰRプロモーター、ＰSEプロモーター等の、大腸菌やファージ等に由来するプロモーター、ＳＰＯ１プロモーター、ＳＰＯ２プロモーター、ｐｅｎＰプロモーター等をあげることができる。またＰtrpを２つ直列させたプロモーター、tacプロモーター、lacT7プロモーター、let Iプロモーターのように人為的に設計改変されたプロモーター等も用いることができる。
さらにバチルス属に属する微生物中で発現させるためのxylAプロモーター［Appl. Microbiol. Biotechnol., 35, 594-599(1991)］やコリネバクテリウム（Corynebacterium）属に属する微生物中で発現させるためのP54-6プロモーター［Appl. Microbiol. Biotechnol., 53, 674-679(2000)］なども用いることができる。
リボソーム結合配列であるシャイン−ダルガノ（Shine-Dalgarno）配列と開始コドンとの間を適当な距離（例えば6〜18塩基）に調節したプラスミドを用いることが好ましい。
原核生物としては、エシェリヒア属、セラチア（Serratia）属、バチルス属、ブレビバクテリウム（Brevibacterium）属、コリネバクテリウム（Corynebacterium）属、ミクロバクテリウム属（Microbacterium）、シュードモナス（Pseudomonas）属、アグロバクテリウム（Agrobacterium）属、アリシクロバチルス属（Alicyclobacillus）、アナベナ（Anabena）属、アナシスティス（Anacystis）属、アスロバクター（Arthrobacter）属、アゾトバクター（Azotobacter）属、クロマチウム（Chromatium）属、エルビニア（Erwinia）属、メチロバクテリウム（Methylobacterium）属、フォルミディウム（Phormidium）属、ロドバクター（Rhodobacter）属、ロドシュードモナス（Rhodopseudomonas）属、ロドスピリウム（Rhodospirillum）属、セネデスムス（Scenedesmus）属、ストレプトマイセス（Streptomyces）属、シネコッカス（Synechoccus）属、ザイモモナス（Zymomonas）属等に属する微生物、例えば、エシェリヒア・コリXL1-Blue、エシェリヒア・コリ XL2-Blue、エシェリヒア・コリ DH1、エシェリヒア・コリ DH5α、エシェリヒア・コリ MC1000、エシェリヒア・コリ KY3276、エシェリヒア・コリ W1485、エシェリヒア・コリ JM109、エシェリヒア・コリ HB101、エシェリヒア・コリ No.49、エシェリヒア・コリ W3110、エシェリヒア・コリ NY49、エシェリヒア・コリ MP347、エシェリヒア・コリ NM522、エシェリヒア・コリ BL21、バチルス・サチリス（Bacillus subtilis） ATCC33712、バチルス・メガテリウム（Bacillus megaterium）、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス（Brevibacterium ammoniagenes）、ブレビバクテリウム・イマリオフィルム（Brevibacterium immariophilum） ATCC14068、ブレビバクテリウム・サッカロリティカム（Brevibacterium saccharolyticum） ATCC14066、ブレビバクテリウム・フラバム（Brevibacterium flavum） ATCC14067、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム（Brevibacterium lactofermentum） ATCC13869、コリネバクテリウム・グルタミカム（Corynebacterium glutamicum） ATCC13032、コリネバクテリウム・グルタミカムATCC14297、コリネバクテリウム・アセトアシドフィルム（Corynebacterium acetoacidophilum）ATCC13870、ミクロバクテリウム・アンモニアフィルム（Microbacterium ammoniaphilum） ATCC15354、セラチア・フィカリア（Serratia ficaria）、セラチア・フォンチコラ（Serratia fonticola）、セラチア・リケファシエンス（Serratia liquefaciens）、セラチア・マルセッセンス（Serratia marcescens）、シュードモナス・エスピー（Pseudomonas sp.） D-0110、アグロバクテリウム・ラジオバクター（Agrobacterium radiobacter）、アグロバクテリウム・リゾジーンズ（Agrobacterium rhizogenes）、アグロバクテリウム・ルビ（Agrobacterium rubi）、アナベナ・シリンドリカ（Anabaena cylindrica）、アナベナ・ドリオルム（Anabaena doliolum）、アナベナ・フロスアクア（Anabaena flos-aquae）、アースロバクター・オーレッセンス（Arthrobacter aurescens）、アースロバクター・シトレウス（Arthrobacter citreus）、アースロバクター・グロブフォルミス（Arthrobacter globformis）、アースロバクター・ヒドロカーボグルタミカス（Arthrobacter hydrocarboglutamicus）、アースロバクター・ミソレンス（Arthrobacter mysorens）、アースロバクター・ニコチアナ（Arthrobacter nicotianae）、アースロバクター・パラフィネウス（Arthrobacter paraffineus）、アースロバクター・プロトフォルミエ（Arthrobacter protophormiae）、アースロバクター・ロセオパラフィナス（Arthrobacter roseoparaffinus）、アースロバクター・スルフレウス（Arthrobacter sulfureus）、アースロバクター・ウレアファシエンス（Arthrobacter ureafaciens）、クロマチウム・ブデリ（Chromatium buderi）、クロマチウム・テピダム（Chromatium tepidum）、クロマチウム・ビノサム（Chromatium vinosum）、クロマチウム・ワーミンギ（Chromatium warmingii）、クロマチウム・フルビアタティレ（Chromatium fluviatile）、エルビニア・ウレドバラ（Erwinia uredovora）、エルビニア・カロトバラ（Erwinia carotovora）、エルビニア・アナス（Erwinia ananas）、エルビニア・ヘリコラ（Erwinia herbicola）、エルビニア・パンクタタ（Erwinia punctata）、エルビニア・テレウス（Erwinia terreus）、メチロバクテリウム・ロデシアナム（Methylobacterium rhodesianum）、メチロバクテリウム・エクソトルクエンス（Methylobacterium extorquens）、フォルミディウム・エスピー（Phormidium sp.） ATCC29409、ロドバクター・カプスラタス（Rhodobacter capsulatus）、ロドバクター・スフェロイデス（Rhodobacter sphaeroides）、ロドシュードモナス・ブラスチカ（Rhodopseudomonas blastica）、ロドシュードモナス・マリナ（Rhodopseudomonas marina）、ロドシュードモナス・パルストリス（Rhodopseudomonas palustris）、ロドスピリウム・リブラム（Rhodospirillum rubrum）、ロドスピリウム・サレキシゲンス（Rhodospirillum salexigens）、ロドスピリウム・サリナラム（Rhodospirillum salinarum）、ストレプトマイセス・アンボファシエンス（Streptomyces ambofaciens）、ストレプトマイセス・オーレオファシエンス（Streptomyces aureofaciens）、ストレプトマイセス・アウレウス（Streptomyces aureus）、ストレプトマイセス・フンジシディカス（Streptomyces fungicidicus）、ストレプトマイセス・グリセオクロモゲナス（Streptomyces griseochromogenes）、ストレプトマイセス・グリセウス（Streptomyces griseus）、ストレプトマイセス・リビダンス（Streptomyces lividans、ストレプトマイセス・オリボグリセウス（Streptomyces olivogriseus）、ストレプトマイセス・ラメウス（Streptomyces rameus）、ストレプトマイセス・タナシエンシス（Streptomyces tanashiensis）、ストレプトマイセス・ビナセウス（Streptomyces vinaceus）、ザイモモナス・モビリス（Zymomonas mobilis）等をあげることができる。
組換え体ＤＮＡの導入方法としては、上記宿主細胞へＤＮＡを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、カルシウムイオンを用いる方法[Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 69, 2110(1972)]、プロトプラスト法（特開昭63-248394）、エレクトロポレーション法[Nucleic Acids Res., 16, 6127(1988)]、ヒートショック法等をあげることができる。
酵母菌株を宿主細胞として用いる場合には、発現ベクターとして、例えば、YEp13（ATCC37115）、YEp24（ATCC37051）、YCp50（ATCC37419）、pHS19、pHS15等を用いることができる。
プロモーターとしては、酵母菌株中で機能するものであればいずれのものを用いてもよく、例えば、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADHプロモーター、gal 1プロモーター、gal 10プロモーター、ヒートショックポリペプチドプロモーター、MFα1 プロモーター、CUP 1プロモーター等のプロモーターをあげることができる。
宿主細胞としては、サッカロマイセス（Saccharomyces）属、シゾサッカロマイセス（Schizosaccharomyces）属、クルイベロマイセス（Kluyveromyces）属、トリコスポロン（Trichosporon）属、シワニオマイミセス（Schwanniomyces）属、ピチア（Pichia）属、またはキャンディダ（Candida）属等に属する酵母菌株をあげることができ、具体的には、サッカロマイセス・セレビシエ（Saccharomyces cerevisiae）、シゾサッカロマイセス・ポンベ（Schizosaccharomyces pombe）、クルイベロマイセス・ラクティス（Kluyveromyces lactis）、トリコスポロン・プルランス（Trichosporon pullulans）、シワニオマイセス・アルビウス（Schwanniomyces alluvius）、ピチア・パストリス（Pichia pastoris）、キャンディダ・ウティリス（Candida utilis）等をあげることができる。
組換え体ＤＮＡの導入方法としては、酵母にＤＮＡを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、エレクトロポレーション法[Methods Enzymol., 194, 182 (1990)]、スフェロプラスト法[Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 81, 4889(1984)]、酢酸リチウム法[J. Bacteriol., 153, 163(1983)]等をあげることができる。
動物細胞を宿主として用いる場合には、発現ベクターとして、例えば、pcDNAI、pcDM8（フナコシ社より市販）、pAGE107（特開平3-22979）、pAS3-3（特開平2-227075）、pCDM8[Nature, 329, 840(1987)]、pcDNAI/Amp（インビトロジェン社製）、pREP4（インビトロジェン社製）、pAGE103[J. Biochem, 101, 1307(1987)]、pAGE210、pAMo、pAMoA等を用いることができる。
プロモーターとしては、動物細胞中で機能するものであればいずれも用いることができ、例えば、サイトメガロウイルス（CMV）のIE（immediate early）遺伝子のプロモーター、SV40の初期プロモーターあるいはメタロチオネインのプロモーター、レトロウイルスのプロモーター、ヒートショックプロモーター、ＳＲαプロモーター等をあげることができる。また、ヒトCMVのIE遺伝子のエンハンサーをプロモーターと共に用いてもよい。
宿主細胞としては、マウス・ミエローマ細胞、ラット・ミエローマ細胞、マウス・ハイブリドーマ細胞、ヒトの細胞であるナマルバ（Namalwa）細胞またはナマルバ KJM-1細胞、ヒト胎児腎臓細胞、ヒト白血病細胞、アフリカミドリザル腎臓細胞、チャイニーズ・ハムスターの細胞であるCHO細胞、HBT5637（特開昭63-299）等をあげることができる。
マウス・ミエローマ細胞としては、SP2/0、NSO等、ラット・ミエローマ細胞としてはYB2/0等、ヒト胎児腎臓細胞としてはHEK293(ATCC CRL-1573)、ヒト白血病細胞としてはBALL-1等、アフリカミドリザル腎臓細胞としてはCOS-1、COS-7等をあげることができる。
組換え体ＤＮＡの導入方法としては、動物細胞にＤＮＡを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、エレクトロポレーション法[Cytotechnology, 3, 133(1990)]、リン酸カルシウム法（特開平2-227075）、リポフェクション法[Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 84, 7413(1987)]、Virology, 52, 456(1973)に記載の方法等をあげることができる。
昆虫細胞を宿主として用いる場合には、例えばBaculovirus Expression Vectors, A Laboratory Manual, W. H. Freeman and Company, New York(1992)、カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー、Molecular Biology, A Laboratory Manual、Bio/Technology, 6, 47(1988)等に記載された方法によって、蛋白質を生産することができる。
即ち、組換え遺伝子導入ベクターおよびバキュロウイルスを昆虫細胞に共導入して昆虫細胞培養上清中に組換えウイルスを得た後、さらに組換えウイルスを昆虫細胞に感染させ、蛋白質を生産させることができる。
該方法において用いられる遺伝子導入ベクターとしては、例えば、pVL1392、pVL1393、pBlueBacIII（いずれもインビトロジェン社製）等をあげることができる。
バキュロウイルスとしては、例えば、夜盗蛾科昆虫に感染するウイルスであるアウトグラファ・カリフォルニカ・ヌクレアー・ポリヘドロシス・ウイルス(Autographa californica nuclear polyhedrosis virus)等を用いることができる。
昆虫細胞としては、スポドプテラ・フルギペルダ（Spodoptera frugiperda）の卵巣細胞、トリコプルシア・ニ（Trichoplusia ni）の卵巣細胞、カイコ卵巣由来の培養細胞等を用いることができる。
スポドプテラ・フルギペルダの卵巣細胞としてはSf9、Sf21（バキュロウイルス・イクスプレッション・ベクターズ ア・ラボラトリー・マニュアル）等、トリコプルシア・ニの卵巣細胞としてはHigh 5、BTI-TN-5B1-4（インビトロジェン社製）等、カイコ卵巣由来の培養細胞としてはボンビクス・モリ（Bombyx mori） N4等をあげることができる。
組換えウイルスを調製するための、昆虫細胞への上記組換え遺伝子導入ベクターと上記バキュロウイルスの共導入方法としては、例えば、リン酸カルシウム法（特開平2-227075）、リポフェクション法[Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 84, 7413(1987)]等をあげることができる。
植物細胞を宿主細胞として用いる場合には、発現ベクターとして、例えば、Ｔｉプラスミド、タバコモザイクウイルスベクター等をあげることができる。
プロモーターとしては、植物細胞中で機能するものであればいずれのものを用いてもよく、例えば、カリフラワーモザイクウイルス（CaMV）の35Sプロモーター、イネアクチン１プロモーター等をあげることができる。
宿主細胞としては、タバコ、ジャガイモ、トマト、ニンジン、ダイズ、アブラナ、アルファルファ、イネ、コムギ、オオムギ等の植物細胞等をあげることができる。
組換えベクターの導入方法としては、植物細胞にＤＮＡを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、アグロバクテリウム（Agrobacterium）を用いる方法（特開昭59-140885、特開昭60-70080、WO94/00977）、エレクトロポレーション法（特開昭60-251887）、パーティクルガン（遺伝子銃）を用いる方法（特許第2606856、特許第2517813）等をあげることができる。
宿主としては、微生物、酵母、動物細胞、昆虫細胞等、植物細胞等いずれであってもよいが、好ましくは微生物、より好ましくはエシェリヒア属に属する微生物、さらに好ましくはエシェリヒア・コリに属する微生物をあげることができる。
酵母、動物細胞、昆虫細胞または植物細胞により発現させた場合には、糖あるいは糖鎖が付加された蛋白質を得ることができる。
得られた形質転換体を培地に培養し、培養物中にプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を生成、蓄積させることにより、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を製造することができる。また、必要に応じて、上記精製操作により酵素を精製してもよい。
上記形質転換体を培地に培養する方法は、宿主の培養に用いられる通常の方法に従って行うことができる。例えば、上述の培地組成及び培養条件により培養を行えばよい。
（ポリイソプレン）
次に、本発明のポリイソプレンについて説明する。本発明のポリイソプレンは、下記式（４）で表されるトランス構造部、シス構造部からなり、上記トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されている。なお、トランス構造部は、トランス構造のイソプレン単位の繰り返し部（下記式（４）中のＣ部分）を意味する。また、シス構造部は、シス構造のイソプレン単位の繰り返し部（下記式（４）中の（）ｑ部分（Ｄ部分））を意味する。
Figure 0005058332
 （式（４）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｑは３０〜４００００の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、エステル基、カルボニル基又は下記式（２）で表される基を表す。）
Figure 0005058332
本発明のポリイソプレンは、天然ゴムに近い構造を有しており、ゴム分子との相溶性が高い。また、本発明のポリイソプレンは、実質的に分子の末端部分のみに変性が加えられている。すなわち、本発明のポリイソプレンは、シス構造部の末端に位置する水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、エステル基、カルボニル基又は上記式（２）で表される基を有し、さらに、トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているため、ポリイソプレンが本来有する特性を阻害されることなくシリカ等の充填剤との相互作用が強い。このように、本発明のポリイソプレンは、ゴムとの相溶性が高く、さらに、シリカ等の充填剤との相互作用が強いため、ゴム組成物に配合することにより、従来よりも高い次元でゴム分子と充填剤が複合したゴム組成物が得られ、例えば、ゴム組成物の低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性を向上できる。
本発明のポリイソプレンは、シス構造部の末端部分やトランス構造部の末端に近い部分にのみ極性基等が存在する。そのため、主鎖部分に極性基等を有する場合やシス構造部の末端部分のみに極性基等を有する場合に比べて、ポリイソプレンが本来有する特性を阻害されることなくシリカ等の充填剤の分散性が高く、例えば、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の向上効果が高い。
上記式（４）のｎは、上記式（１）のｎと同様である。
上記式（４）のｑは、３０〜４００００（好ましくは１５０００〜３００００、より好ましくは１５０００〜２００００）の整数を表す。
上記式（４）のＹは、上記式（１）のＹと同様である。なお、Ｙとしては、シリカ等の充填剤との相互作用が強いことから、水酸基、カルボキシ基が好ましい。
トランス構造部中に含まれる原子又は原子団（置換される前の原子又は原子団）としては、上記式（１）中のトランス構造部中に含まれる原子又は原子団（置換される前の原子又は原子団）と同様のものが挙げられる。
他の原子又は原子団としては、上記式（１）について説明した他の原子又は他の原子団と同様のものが挙げられる。
上記トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているが、当該置換は、イソプレンオリゴマーについて説明したのと同様に、下記式（４−１）中のＶＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが置換され、下記式（４−１）中のＶＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は置換されていないことが好ましい。
Figure 0005058332
 （式（４−１）中のｎ、ｑ、Ｙは式（４）中のｎ、ｑ、Ｙと同一である）
上記式（４）中のトランス構造部の具体例としては、例えば、上記式（ａ）〜（ｓ）で表される構造が挙げられる。なかでも、シリカ等の充填剤との相互作用がより強く、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の向上効果が高いという理由から、上記式（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｒ）で表される構造が好ましい。
（ポリイソプレンの製造方法）
本発明のポリイソプレンの製造方法としては、例えば、本発明のイソプレンオリゴマーと、イソペンテニル二リン酸から生合成する方法が挙げられる。
本発明のポリイソプレンは、開始基質であるアリル性二リン酸誘導体を有機合成する以外は、生合成により得られるため、石油資源の枯渇や環境問題に配慮できる。
従来から、天然ゴムラテックスには、イソプレンオリゴマーとイソペンテニル二リン酸との間の縮合反応を触媒し、イソプレンオリゴマーに順次イソペンテニル二リン酸をＺ型（新たに増えたイソプレン単位がシス構造）に連結していき、ポリイソプレンを生成する以下のような反応を触媒する活性を有する酵素やゴム延長因子等が含まれていることが知られている。
Figure 0005058332
本発明では、この酵素やゴム延長因子等を使用して、ポリイソプレンを製造できる。
すなわち、本発明のイソプレンオリゴマーと、イソペンテニル二リン酸から本発明のポリイソプレンを生合成する方法としては、例えば、天然ゴムラテックス中に含まれる酵素やゴム延長因子等を用いて行う方法が挙げられる。また、天然ゴムラテックスからクローニングされた酵素やゴム延長因子等を用いて行ってもよい。
すなわち、本発明のイソプレンオリゴマーと、イソペンテニル二リン酸とを上記酵素及び／又は上記ゴム延長因子の存在下で反応させればよい。具体的には、例えば、本発明のイソプレンオリゴマーと、イソペンテニル二リン酸とを含む溶液中に、天然ゴムラテックスや天然ゴムラテックスから分離した酵素、ゴム延長因子等を添加することにより反応を行えばよい。また、反応温度は、例えば、２０〜４０℃、反応時間は、例えば、１〜７２時間、ｐＨは、例えば、６〜８とすればよい。また、必要に応じて、塩化マグネシウム、界面活性剤、２−メルカプトエタノール等を添加してもよい。
上記反応により得られる本発明のポリイソプレンは、通常、上記式（４）のＹが上記式（２）で表される基又は水酸基である。この水酸基は上記式（２）で表される基が加水分解されることにより生じる。
また、上記式（４）のＹがホルミル基であるポリイソプレンは、例えば、上記式（４）のＹが上記式（２）で表される基であるポリイソプレンを酸化することにより得られる。
また、上記式（４）のＹがカルボキシ基であるポリイソプレンは、例えば、上記式（４）のＹが上記式（２）で表される基であるポリイソプレンを酸化することにより得られる。
また、上記式（４）のＹがエステル基であるポリイソプレンは、例えば、上記式（４）のＹが上記式（２）で表される基であるポリイソプレンを酸化、エステル化することにより得られる。
また、上記式（４）のＹがカルボニル基であるポリイソプレンは、例えば、上記式（４）のＹが上記式（２）で表される基であるポリイソプレンを酸化、エステル化することにより得られる。
上記天然ゴムラテックスの由来は、特に限定されず、例えば、パラゴムノキ（Hevea brasiliensis）、インドゴムノキ（Ficus elastica）、カシワバゴムノキ（Ficus lyrata）、ベンジャミンゴムノキ（Ficus benjamina）、インドボダイジュ（Ficus religiosa）、ベンガルボダイジュ（Ficus benghalensis）、キチチタケ（Lactarius chrysorrheus）等が挙げられる。なかでも、生産されているゴムの分子量が大きい、ラテックス中に含まれるゴム分量が多いという理由から、パラゴムノキが好ましい。
天然ゴムラテックスは、例えば、パラゴムノキの幹にナイフ等を用いて溝状に傷をつけて（タッピング）、切断された乳管から流出する天然ゴムラテックスを回収することにより得られる。
天然ゴムラテックスから分離した酵素、ゴム延長因子とは、例えば、天然ゴムラテックスを遠心分離することにより分離されたしょう液（Serum）や液低相（bottom fraction）やゴム相（rubber fraction）等が挙げられる。しょう液や液低相やゴム相には、上記酵素や上記ゴム延長因子等が含まれている。
（ゴム組成物）
本発明のゴム組成物は、本発明のイソプレンオリゴマー及び／又は本発明のポリイソプレンを含む。よって、本発明のゴム組成物は、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性に優れている。なお、本発明のポリイソプレンは、ゴム成分として使用できる。
本発明のポリイソプレンの含有量は、ゴム成分１００質量％中、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、更に好ましくは６０質量％以上であり、１００質量％であってもよい。
本発明のポリイソプレン以外に使用できるゴム成分としては、例えば、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等のジエン系ゴムが挙げられる。ゴム成分は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なかでも、ＮＲ、ＢＲが好ましい。
本発明のイソプレンオリゴマーをゴム組成物に配合する場合は、イソプレンオリゴマーとの相溶性が高いという理由から、ゴム成分として、ＮＲを使用することが好ましい。本発明のイソプレンオリゴマーとＮＲを併用することにより、本発明のイソプレンオリゴマーを配合した効果がより好適に得られる。
本発明のイソプレンオリゴマーをゴム組成物に配合する場合、ゴム成分１００質量％中のＮＲの含有量は、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、更に好ましくは６０質量％以上であり、１００質量％であってもよい。
本発明のイソプレンオリゴマーの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上、より好ましくは２質量部以上である。１質量部未満であると、イソプレンオリゴマーを配合したことにより得られる効果が充分に得られないおそれがある。また、上記イソプレンオリゴマーの含有量は、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下である。２０質量部を超えると、強度が低下し、また耐摩耗性も低下するおそれがある。
本発明で使用できる充填剤としては、例えば、シリカ、カーボンブラック、クレー、炭酸カルシウム等が挙げられる。
本発明では、充填剤としてシリカを使用することが好ましい。シリカを配合することにより、本発明のイソプレンオリゴマー及び／又は本発明のポリイソプレンを配合することにより得られる効果が充分に得られる。シリカとしては特に限定されず、例えば、乾式法シリカ（無水ケイ酸）、湿式法シリカ（含水ケイ酸）等が挙げられるが、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。
また、本発明では、充填剤としてカーボンブラックを使用することも好ましい。この場合にも、本発明のイソプレンオリゴマー及び／又は本発明のポリイソプレンを配合することにより得られる効果が充分に得られる。
本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、オイル等の軟化剤、ワックス、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。
本発明のゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法等により製造できる。
本発明のゴム組成物は、タイヤの各部材（例えば、トレッド、サイドウォール、アンダートレッド、プライ、ブレーカー、カーカス）等に好適に使用できる。
（空気入りタイヤ）
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造できる。すなわち、ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤの各部材（例えば、トレッド、サイドウォール）の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成形機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造できる。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
（開始基質の調製）
（製造例１）
（１０−ａｃｅｔｙｌ−３，７−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−ｄｏｄｅｃａ−（２Ｅ，６Ｅ）−ｄｉｅｎｙｌ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｓ）で表される化合物）の合成）
ファルネソールを出発物質として合成した。無水ジクロロメタン中でイミダゾール、ｔｅｒｔ−ブチルフェニルクロロシラン（ＴＢＤＰＳ）を用いてファルネソールの水酸基を保護し、ＴＢＤＰＳ保護体（下記（ａｉ）で表わされる化合物）を得た（収率９２％）。無水ジクロロメタン中で、ｍ−クロロ化安息香酸を用いて、１０位のオレフィンを酸化し、エポキシ体（下記（ａｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率９％）。次に、無水テトラヒドロフラン中でオルト過ヨウ素酸によりエポキシを酸化しアルデヒド体（下記（ａｉｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率２８％）。次に無水メタノール中において、マグネシウムと臭化ブタンを用いてグリニャール試薬を作り、アルデヒド体をグリニャール試薬に加え、二級アルコール体（下記（ａｉｖ）で表わされる化合物）を得た（収率６８％）。無水ジクロロメタン溶媒下で、ジメチルアミノピリジン存在下、無水酢酸により二級水酸基をアセチル保護したエステル体（下記（ａｖ）で表わされる化合物）を得た（収率８１％）。無水テトラヒドラフラン中で、ｎ−テトラブチルアンモニウムハイドレートを用いて、ＴＢＤＰＳ保護基を脱保護し、一級アルコール体（下記（ａｖｉ）で表わされる化合物）を得た（収率８２％）。次に−４０℃以下、無水ジクロロメタン溶媒中でＮ−クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物（下記（ａｖｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率８２％）。次に無水アセトニトリル中でトリス−テトラｎブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である（下記（ａｖｉｉｉ）で表わされる化合物（上記式（Ｓ）で表わされる化合物））を得た（収率４２％）。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
Figure 0005058332
 −Ａｃ＝−Ｃ（＝Ｏ）−ＣＨ３
（製造例２）
（８−ｍｅｔｏｘｙ−３，７−ｄｉｍｅｔｙｌ−ｄｏｄｅｃａ−(２Ｅ，６Ｅ)−ｄｉｅｎｙｌ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｂ）で表される化合物）の合成）
ゲラニオールを出発物質として合成した。無水ジクロロメタン中でピリジンと無水酢酸を用いてアセチル化し、アセテート（下記（ｂｉ）で表される化合物）を得た（収率９５％）。次に、エタノール中で８位の炭素にセレン酸化し、アルデヒド体（下記（ｂｉｉ）で表される化合物）を得た（収率２４％）。次に水酸化カリウムを用いてアルカリ加水分解し、アルコール体（下記（ｂｉｉｉ）で表される化合物）を得た（収率３８％）。次に無水ジクロロメタン中でイミダゾール、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリルクロライド（ＴＢＤＰＳ）を用いて（下記（ｂｉｖ）で表される化合物）を得た（収率８０％）。その後、無水エーテル中でブチルリチウムを反応させ、ブチルアルコール体（下記（ｂｖ）で表される化合物）を得た（収率７３％）。次に無水テトラヒドラフラン中で水酸化ナトリウムでナトリウム塩にした後ヨウ化メチルを加え、Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ合成により、エーテル体（下記（ｂｖｉ）で表される化合物）を得た（収率９５％）。次に無水テトラヒドラフラン中でテトラ−ｎ−アンモニウムフルオリドを用いて脱離し、アルコール体（下記（ｂｖｉｉ）で表される化合物）を得た（収率８７％）。次に−４０℃以下、無水ジクロロメタン溶媒中でＮ−クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物（下記（ｂｖｉｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率９２％）。次に無水アセトニトリル中でトリス−テトラｎブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である（下記（ｂｉｘ）で表わされる化合物（上記式（Ｂ）で表わされる化合物））を得た（収率２６％）。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
Figure 0005058332
（製造例３）
（８−ｈｙｄｒｏｘｙ−３，７−ｄｉｍｅｔｙｌ−ｄｏｄｅｃａ−（２Ｅ，６Ｅ）−ｄｉｅｎｙｌ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｃ）で表される化合物）の合成）
ゲラニオールを出発物質として合成した。無水ジクロロメタン中でピリジンと無水酢酸を用いてアセチル化し、アセテート（下記（ｃｉ）で表される化合物）を得た（収率９７％）。次に、エタノール中で８位の炭素にセレン酸化し、アルデヒド体（下記（ｃｉｉ）で表される化合物）を得た（収率２０％）。次に水酸化カリウムを用いてアルカリ加水分解し、アルコール体（下記（ｃｉｉｉ）で表される化合物）を得た（収率４２％）。次に無水ジクロロメタン中でイミダゾール、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリルクロライド（ＴＢＤＰＳ）を用いて（下記（ｃｉｖ）で表される化合物）を得た（収率８０％）。その後、無水エーテル中でブチルリチウムを反応させ、ブチルアルコール体を得た（収率６２％）。次に無水テトラヒドラフラン中でテトラ−ｎ−アンモニウムフルオリドを用いて脱離し、ジオール体（下記（ｃｖｉ）で表される化合物）を得た（収率９４％）。次に−４０℃以下、無水ジクロロメタン溶媒中でＮ−クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物（下記（ｃｖｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率９０％）。次に無水アセトニトリル中でトリス−テトラｎブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である（下記（ｃｖｉｉｉ）で表わされる化合物（上記式（Ｃ）で表わされる化合物））を得た（収率４６％）。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
Figure 0005058332
（製造例４）
（（１０Ｓ）−ｈｙｄｒｏｘｙ−３，７−ｄｉｍｅｔｙｌ−ｄｏｄｅｃａ−（２Ｅ，６Ｅ）−ｄｉｅｎｙｌ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｄ）で表される化合物）の合成）
ファルネソールを出発物質として合成した。イミダゾール、無水ジメチルホルムアミド、無水ジクロロメタン、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリルクロライド（ＴＢＤＰＳ）を用いてファルネソールの水酸基に保護基を結合させ、ＴＢＤＰＳ保護体（下記（ｄｉ）で表される化合物）を得た（収率９９％）。次に無水ジクロロメタン溶媒下でｍ−クロロ過安息香酸を用いて反応を行い、エポキシ体（下記（ｄｉｉ）で表される化合物）を得た（収率２９％）。次に、エーテル、テトラヒドラフラン混合溶媒中でオルト過ヨウ素酸を用いた過ヨウ素酸酸化によりアルデヒド体（下記（ｄｉｉｉ）で表される化合物）を得た（収率７３％）。無水エーテル溶媒下で、ヨウ化エチル、マグネシウムを用いてグリニャール試薬を作製した後、アルデヒドとの反応を行い、アルコール体（下記（ｄｉｖ）で表される化合物）を生成した（収率８０％）。無水ジクロロメタン溶媒中、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシルカルボジイミド、４−ジメチルアミノピリジン、（＋）−１０−カンファスルホン酸存在下でアルコール体のラセミ体二級水酸基と（Ｓ）−ＭａＮＰａｃｉｄを用いて反応させ、ジアステレオマーを得た。その後、ＨＰＬＣで光学分割を行い、ＮＭＲによって絶対配置の決定を行うことで光学的に下記（ｄｖ）で表される化合物を得た（収率：８０％）。さらに無水テトラヒドラフラン中で、ｎ−テトラブチルアンモニウムハイドレートを用いて、ＴＢＤＰＳ保護基を脱保護し、ジオール体（下記（ｄｖｉ）で表わされる化合物）を得た（収率８０％）。次に−４０℃以下、無水ジクロロメタン溶媒中でＮ−クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物（下記（ｄｖｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率８０％）。次に無水アセトニトリル中でトリス−テトラｎブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である（下記（ｄｖｉｉｉ）で表わされる化合物（上記式（Ｄ）で表わされる化合物））を得た（収率４６％）。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
Figure 0005058332
（製造例５）
（（１０Ｒ）−ｈｙｄｒｏｘｙ−３，７−ｄｉｍｅｔｙｌ−ｄｏｄｅｃａ−（２Ｅ，６Ｅ）−ｄｉｅｎｙｌ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｅ）で表される化合物）の合成）
ファルネソールを出発物質として合成した。イミダゾール、無水ジメチルホルムアミド、無水ジクロロメタン、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリルクロライド（ＴＢＤＰＳ）を用いてファルネソールの水酸基に保護基を結合させ、ＴＢＤＰＳ保護体（下記（ｅｉ）で表される化合物）を得た（収率９９％）。次に無水ジクロロメタン溶媒下でｍ−クロロ過安息香酸を用いて反応を行い、エポキシ体（下記（ｅｉｉ）で表される化合物）を得た（収率２９％）。次に、エーテル、テトラヒドラフラン混合溶媒中でオルト過ヨウ素酸を用いた過ヨウ素酸酸化によりアルデヒド体（下記（ｅｉｉｉ）で表される化合物）を得た（収率７３％）。無水エーテル溶媒下で、ヨウ化エチル、マグネシウムを用いてグリニャール試薬を作製した後、アルデヒドとの反応を行い、アルコール体（下記（ｅｉｖ）で表される化合物）を生成した（収率８０％）。無水ジクロロメタン溶媒中、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシルカルボジイミド、４−ジメチルアミノピリジン、（＋）−１０−カンファスルホン酸存在下でアルコール体のラセミ体二級水酸基と（Ｓ）−ＭａＮＰａｃｉｄを用いて反応させ、ジアステレオマーを得た。その後、ＨＰＬＣで光学分割を行い、ＮＭＲによって絶対配置の決定を行うことで光学的に下記（ｅｖ）で表される化合物を得た（収率：８４％）。さらに無水テトラヒドラフラン中で、ｎ−テトラブチルアンモニウムハイドレートを用いて、ＴＢＤＰＳ保護基を脱保護し、ジオール体（下記（ｅｖｉ）で表わされる化合物）を得た（収率９１％）。次に−４０℃以下、無水ジクロロメタン溶媒中でＮ−クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物（下記（ｅｖｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率７０％）。次に無水アセトニトリル中でトリス−テトラｎブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である（下記（ｅｖｉｉｉ）で表わされる化合物（上記式（Ｅ）で表わされる化合物））を得た（収率５９％）。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
Figure 0005058332
（製造例６）
（１０−ｈｙｄｒｏｘｙ−３，７−ｄｉｍｅｔｙｌ−ｄｏｄｅｃａ−（２Ｅ，６Ｅ）−ｄｉｅｎｙｌ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｒ）で表される化合物）の合成）
ファルネソールを出発物質として合成した。イミダゾール、無水ジメチルホルムアミド、無水ジクロロメタン、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリルクロライド（ＴＢＤＰＳ）を用いてファルネソールの水酸基に保護基を結合させ、ＴＢＤＰＳ保護体（ｆｉ）を得た（収率９９％）。次に無水ジクロロメタン溶媒下でｍ−クロロ過安息香酸を用いて反応を行い、エポキシ体（ｆｉｉ）を得（収率２９％）、エーテル、テトラヒドラフラン混合溶媒中でオルト過ヨウ素酸を用いた過ヨウ素酸酸化によりアルデヒド体（ｆｉｉｉ）を得た（収率７３％）。無水エーテル溶媒下で、ヨウ化エチル、マグネシウムを用いてグリニャール試薬を作製した後、アルデヒドとの反応を行い、アルコール体（ｆｉｖ）を生成した（収率８０％）。無水テトラヒドラフラン溶媒中、テトラブチルアンモニウムフルオリドを用いて、（ｆｉｖ）のＴＢＤＰＳ基を脱離し、ジオール体（ｆｖ）を生成した（収率９３％）。
ジオール体（ｆｖ）は、−４０℃下、無水ジクロロメタン溶媒中で、Ｎ−クロロコハク酸イミドおよびジメリルスルフィドを用いて、ジオールのアリル位に存在する水酸基のクロロ化を行い、塩化物（ｆｖｉ）を生成した（収率６９％）。無水アセトニトリル溶媒中、トリス（テトラ−Ｎ−ブチル）アンモニウム水素ピロリン酸を用いて（ｆｖｉ）の二リン酸化を行い、イオン交換カラムを用いて、目的物質である（ｆｖｉｉ）（上記式（Ｒ）で表わされる化合物）を合成した（収率２８％）。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
Figure 0005058332
（製造例７）
（８−［（ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｏｘｙ］−３，７−ｄｉｍｅｔｙｌ−ｏｃｔａ−（２Ｅ，６Ｅ）−ｄｉｅｎｙｌ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｐ）で表される化合物）の合成）
ゲラニオールを出発物質として合成した。無水ジクロロメタン中でピリジンと無水酢酸を用いてアセチル化し、アセテート（下記（ｇｉ）で表される化合物）を得た（収率９７％）。次に、エタノール中で８位の炭素にセレン酸化し、アルコール体（下記（ｇｉｉ）で表される化合物）を得た（収率２０％）。イミダゾールを用いた塩基性触媒下、ｔｅｒｔ−ブチルシリルジメチルシリルクロライドを反応させることにより、下記（ｇｉｉｉ）で表わされる化合物を得た（収率８７％）。次に、水酸化カリウムにより加水分解し、アルコール体（下記（ｇｉｖ）で表わされる化合物）を得た（収率７８％）。アルコール体は、Ｎ−クロロスクシンイミド法でクロロ化し、塩化物（下記（ｇｖ）で表わされる化合物）を得た（収率４０％）。次に、無水アセトニトリル中、二リン酸水素ｎ−ブチルアンモニウム塩と混合し、目的物質である下記（ｇｖｉ）で表わされる化合物（上記式（Ｐ）で表わされる化合物）を得た（収率２６％）。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
Figure 0005058332
（製造例８）
（８−ｍｅｔｈｏｘｙｍｅｔｈｏｘｙ−３，７−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−ｏｃｔａ−（２Ｅ，６Ｅ）−ｄｉｅｎｙｌ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｈ）で表される化合物）の合成）
ゲラニオールを出発物質として合成した。ゲラニオールを無水酢酸とともにピリジン中で撹拌し、水酸基をアセチル化し、下記（ｈｉ）で表わされる化合物を得た（収率１２％）。次に、二酸化セレンとｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシドによる酸化反応を行い、トランス体のアルコール体（下記（ｈｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率３８％）。アルコール体をクロロメチルエチルエーテルとジイソプロピルエチルアミンアミンを用いてジクロロメタン中で反応を行い、８位の水酸基にメトキシメチルエーテル基を導入した下記（ｈｉｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率７６％）。次に、水酸化カリウムによりアセチル基を水酸基にし、アルコール体（下記（ｈｉｖ）で表わされる化合物）を得た（収率９５％）を得た。アルコール体の水酸基を、Ｎ−クロロコハク酸イミドを用いクロロ化することにより塩化物（下記（ｈｖ）で表わされる化合物）を得た（収率３０％）。その後、トリス（テトラ−ｎ−ブチル）アンモニウム水素二リン酸）により二リン酸化し、セルロースカラムにより目的物質である下記（ｈｖｉ）で表わされる化合物（上記式（Ｈ）で表わされる化合物）を得た（収率７７％）。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
Figure 0005058332
（製造例９）
（８−ｎ−ｐｒｏｐｙｌｔｈｉｏ−３，７−ｄｉｍｅｔｙｌ−ｏｃｔａ−（２Ｅ，６Ｅ）−ｄｉｅｎｙｌ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｍ）で表される化合物）の合成）
ゲラニオールを出発物質として合成した。ゲラニオールとジヒドロピランを、ｐ−トルエンスルホン酸ピリジウム塩触媒化で縮合し、ゲラニオールの水酸基をテトラヒドラピラン環で保護した下記（ｉｉ）で表わされる化合物を得た（収率８５％）。次に二酸化セレンとｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシドによる酸化反応を行い、トランス体のアルコール体（下記（ｉｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率４７％）。アルコール体をジクロロメタン中でＮ−クロロスクシンイミドを用いてクロロ化し、下記（ｉｉｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率９２％）。次に、金属ナトリウムをエタノールに溶解した溶液にｎ−プロパンチオールを加えた液と反応させ、チオエーテル（下記（ｉｉｖ）で表わされる化合物）を得た（収率２８％）。次に、メタノール中、ｐ−トルエンスルホン酸を作用させることにより、アルコール体（下記（ｉｖ）で表わされる化合物）を得た（収率７５％）。アルコール体は、Ｎ−クロロスクシンイミド法でクロロ化し、塩化物（下記（ｉｖｉ）で表わされる化合物）を得た（収率４０％）。次に、無水アセトニトリル中、二リン酸水素ｎ−ブチルアンモニウム塩と混合し、目的物質である下記（ｉｖｉｉ）で表わされる化合物（上記式（Ｍ）で表わされる化合物）を得た（収率３２％）。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
Figure 0005058332
（製造例１０）
（８−ｂｅｎｚｙｌｏｘｙ−３，７−ｄｉｍｅｔｙｌ−ｏｃｔａ−（２Ｅ，６Ｅ）−ｄｉｅｎｙｌ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｎ）で表される化合物）の合成）
ゲラニオールを出発物質として合成した。ゲラニオールとジヒドロピランを、ｐ−トルエンスルホン酸ピリジウム塩触媒化で縮合し、ゲラニオールの水酸基をテトラヒドラピラン環で保護した下記（ｊｉ）で表わされる化合物を得た（収率８５％）。次に二酸化セレンとｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシドによる酸化反応を行い、トランス体のアルコール体（下記（ｊｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率４７％）。次に、無水テトラヒドラフラン中にベンジルブロマイド、水酸化ナトリウムを加え、エーテル（下記（ｊｉｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率８７％）。次に、メタノール中、ｐ−トルエンスルホン酸を作用させることにより、アルコール体（下記（ｊｉｖ）で表わされる化合物）を得た（収率６９％）。アルコール体は、Ｎ−クロロスクシンイミド法でクロロ化し、塩化物（下記（ｊｖ）で表わされる化合物）を得た（収率４０％）。次に、無水アセトニトリル中、二リン酸水素ｎ−ブチルアンモニウム塩と混合し、目的物質である下記（ｊｖｉ）で表わされる化合物（上記式（Ｎ）で表わされる化合物）を得た（収率２６％）。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
Figure 0005058332
（製造例１１）
（７−ａｃｅｔｙｌ−７−ａｚａ−３−ｍｅｔｈｙｌ−ｄｏｄｅｃａ（２Ｅ）−ｄｉｅｎｙｌ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｋ）で表される化合物）の合成）
ゲラニオールを出発物質として合成した。無水ジクロロメタン中でジメチルアミノピリジン存在下、無水酢酸を用いてゲラニオールのアセチル化によりエステル体（下記（ｋｉ）で表わされる化合物）を得た（収率９６％）。無水ジクロロメタン中で、ｍ−クロロ化安息香酸を用いて、６位のオレフィンを酸化し。エポキシ体（下記（ｋｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率９２％）。次に、無水テトラヒドロフラン中でオルト過ヨウ素酸により酸化しアルデヒド体（下記（ｋｉｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率６６％）。次に無水メタノール中において、ｎ−ブチルアミンとシアン水素化ホウ素ナトリウムを用いて還元的アミノ化を行い、二級アミン（下記（ｋｉｖ）で表わされる化合物）を得た（収率６６％）。無水ジクロロメタン溶媒下で、ジメチルアミノピリジン存在下、無水酢酸によりアセチル化を行い、二級アミド（下記（ｋｖ）で表わされる化合物）を得た（収率３８％）。無水メタノール中で、水酸化カリウムによりエステル部位を不可逆的に加水分解し、一級アルコール体（下記（ｋｖｉ）で表わされる化合物）を得た（収率７６％）。次に−４０℃以下、無水ジクロロメタン溶媒中でＮ−クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物（下記（ｋｖｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率６７％）。次に無水アセトニトリル中でトリス−テトラｎブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である（下記（ｋｖｉｉｉ）で表わされる化合物（上記式（Ｋ）で表わされる化合物））を得た（収率５０％）。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
Figure 0005058332
（製造例１２）
（変異導入酵素の作製）
試薬はＳｔｒａｔａｇｅｎｅ社のＱｕｉｃｋＣｈａｎｇｅ Ｓｉｔｅ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔを用いた。目的の部位に変異を導入できるようにプライマーを設計した。なお、変異導入用プライマーは株式会社医学生物学研究所(製造元：ＸＸ ＩＤＴ)より購入した。設計したプライマーは、以下に示すとおりである。
変異型酵素N31A作製用プライマー
センスプライマー 5'-gac gga gca ggc cga tgg gca aaa-3'（配列番号２３）
アンチセンスプライマー 5'-cat cgg cct gct ccg tcc ata atg a-3'（配列番号２４）
変異型酵素N77A作製用プライマー
センスプライマー 5'-act gaa gca tgg tct cgt cct aaa g-3'（配列番号２５）
アンチセンスプライマー 5'-gag acc atg ctt cag ttg aaa atg c-3'（配列番号２６）
変異型酵素L91N作製用プライマー
センスプライマー 5'-gat gaa aaa ccc ggg tga ttt ttt aa-3'（配列番号２７）
アンチセンスプライマー 5'-cac ccg ggt ttt tca tca agt aat ta-3'（配列番号２８）
変異型酵素L91D作製用プライマー
センスプライマー 5'-gat gaa aga tcc ggg tga ttt ttt aa-3'（配列番号２９）
アンチセンスプライマー 5'-cac ccg gat ctt tca tca agt aat ta-3'（配列番号３０）
変異型酵素N31Q作製用プライマー
センスプライマー 5'-gac gga caa ggc cga tgg gca aaa-3'（配列番号３１）
アンチセンスプライマー 5'-cca tcg gcc ttg tcc gtc cat aat-3'（配列番号３２）
変異型酵素N77Q作製用プライマー
センスプライマー 5'-act gaa caa tgg tct cgt cct aaa g-3'（配列番号３３）
アンチセンスプライマー 5'-cga gac cat gct tca gtt gaa aat gc-3'（配列番号３４）
変異型酵素L91G作製用プライマー
センスプライマー 5'-gat gaa agg acc ggg tga ttt ttt aa-3'（配列番号３５）
アンチセンスプライマー 5'-acc cgg tcc ttt cat caa gta att aac-3'（配列番号３６）
変異型酵素L91K作製用プライマー
センスプライマー 5'-gat gaa aaa acc ggg tga ttt ttt aa-3'（配列番号３７）
アンチセンスプライマー 5'-acc cgg ttt ttt cat caa gta att aa-3'（配列番号３８）
変異型酵素F95A作製用プライマー
センスプライマー 5'-ggg tga tgc gtt aaa cac att ttt ac-3'（配列番号３９）
アンチセンスプライマー 5'- gtt taa tgc atc acc cgg tag ttt ca-3'（配列番号４０）
変異型酵素F95W作製用プライマー
センスプライマー 5'-ggg tga ttg gtt aaa cac att ttt ac-3'（配列番号４１）
アンチセンスプライマー 5'- gtt taa cca atc acc cgg tag ttt ca-3'（配列番号４２）
ｄｓＤＮＡ ｔｅｍｐｌａｔｅはＭｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｕｔｅｕｓ Ｂ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素（以下、野生型酵素ともいう）が組み込まれたｐＥＴ２２ｂ（ｐＥＴ２２ｂ／ＭＬＵ−ＵＰＳ）を用いた。なお、ｐＥＴ２２ｂ／ＭＬＵ−ＵＰＳは、東北大学多元物質科学研究所の古山種俊教授より譲渡して頂いた。１０ｘ Ｐｆｕ ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ ｂｕｆｆｅｒを２μｌ、ｄｓＤＮＡ ｔｅｍｐｌａｔｅ ２−２０ｎｇ、ｓｅｎｓｅ ｐｒｉｍｅｒ ５０ｎｇ、ａｎｔｉｓｅｎｓｅ ｐｒｉｍｅｒ ５０ｎｇ、２．５ｍＭ ｅａｃｈ ｄＮＴＰ ０．４μｌ、ｄｄＨ２Ｏ ｕｐ ｔｏ ２０μｌ、Ｐｆｕ ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ(２．５Ｕ／μｌ)０．４ｍｌを混合し、ＰＣＲ反応を行なった。ＰＣＲ反応は、９５℃ ３０ｓｅｃを１サイクル、９５℃ ３０ｓｅｃ−５５℃ １ｍｉｎ−６８℃ ８ｍｉｎを１５サイクル行った。ＰＣＲ後、ＰＣＲ反応液にＤｐｎ Ｉを０．４μｌ入れ、３７℃１時間、Ｄｐｎ Ｉ処理を行なった。Ｄｐｎ Ｉ処理液１−１０μｌを用いヒートショック法によってＥ．ｃｏｌｉ ＤＨ５αを形質転換し、該形質転換体を５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含むＬＢ寒天培地に塗布した後３７℃で一晩培養し、形質転換株を選択した。該形質転換体を５０μｇ／ｍｌのアンピシリンを含むＬＢ培地で終夜培養し、得られた培養液からアルカリＳＤＳ法によりプラスミドを調製した。該プラスミドは、シークエンサーを用いて変異導入を確認した。
（製造例１３）
（プレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質の生産）
得られたＥ．ｃｏｌｉ ＢＬ２１（ＤＥ３）／ｐＥＴ２２ｂ／ＭＬＵ−ＵＰＳ（野生型および変異型）を５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含む３ｍＬのＬＢ培地が入った試験管に接種し、３７℃で５時間振盪培養した。得られた培養液のうち１ｍＬを５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含むＬＢ培地１００ｍＬが入った５００ｍＬ三角フラスコに接種し、３７℃で３時間振盪培養後、０．１ｍｍｏｌ／ＬになるようにＩＰＴＧを添加し、３０℃で１８時間振盪培養した。該培養液を遠心分離し、湿菌体を取得した。
上記で得られた湿菌体を超音波処理により破砕した後、遠心分離して得られた上清から、ＨｉｓＴｒａｐ（アマシャム社製）を用いてプレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質を精製した。精製した蛋白質は、SDS-PAGEにより精製を確認した。
（実施例及び比較例）
（イソプレンオリゴマーの調製）
精製した各蛋白質を１０ｍｇ、５０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ Ｂｕｆｆｅｒ(ｐＨ ７．５)、４０ｍＭ 塩化マグネシウム、４０ｍＭ Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００、２５ｍＭ ２−メルカプトエタノール、１ｍＭ 開始基質（ファルネシル二リン酸、製造例１〜１１で調製した各開始基質）、１ｍＭ イソペンテニル二リン酸を含む反応液を調整し、３７℃のｗａｔｅｒ ｂａｔｈで１時間反応させた。
反応終了後、飽和食塩水を１００ｍｌと１−ブタノールを５００ｍｌを加え、攪拌後、静置した。その後、上清（１−ブタノール層）をエバポレーションにより濃縮乾固した。その一部をＮＭＲにより構造を確認し、イソプレンオリゴマーを得た。
得られたイソプレンオリゴマーの詳細（式（１）中のｎ、ｍ）は、表１，２に示す通りであった。なお、Ｙは、水酸基、又は上記式（２）で表される基であった。
なお、式（１）中のｎ、ｍは、使用した開始基質の情報と、ＴＬＣによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、Ｙは、ＮＭＲまたＩＲにより構造を同定した。
Figure 0005058332
Figure 0005058332
（実施例及び比較例）
（野生型酵素と変異型酵素の活性の比較（基質別の相対活性））
製造例１〜１１で調製した開始基質、及びファルネシル二リン酸を用いて、以下の条件で反応を行い、各開始基質に対する各変異型酵素の活性を野生型酵素（Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｕｔｅｕｓ Ｂ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素）の活性を１００として指数表示した。
精製した蛋白質を500ng、50mM Tris-HCl Buffer(pH7.5)、40mM 塩化マグネシウム、40mM TritonX-100、25mM 2-メルカプトエタノール、12.5μM 開始基質、50μM [1-14C]イソペンテニル二リン酸、を含む反応液を調製し、37℃のwaterbathで１時間反応させた。反応後、液体シンチレーションの値とTLCを定量することにより、各酵素の活性を測定した。
Figure 0005058332
（実施例及び比較例）
（ポリイソプレンの調製）
ラテックス成分を10μl、50mM Tris-HCl Buffer(pH7.5)、25mM 塩化マグネシウム、40mM 2-メルカプトエタノール、40mMフッ化カリウム、50μM イソプレンオリゴマー、1mM イソペンテニル二リン酸、を含む反応液を調整し、30℃のwaterbathで3日間反応させた。反応後、GPCにより分子量を測定した。そして、測定した分子量と、使用した開始基質の情報を基に、式（４）中のｎ、ｑを算出した。得られたポリイソプレンの詳細（式（４）中のｎ、ｑ）は、表４，５に示す通りであった。なお、Ｙは、水酸基、又は上記式（２）で表される基であった。また、Ｙの同定は、実施例（イソプレンオリゴマーの調製）と同様に行った。
なお、ラテックス成分としては、パラゴムノキから得られたラテックスを超遠心分離することにより調製したしょう液を使用した。
なお、使用したイソプレンオリゴマーは、実施例（イソプレンオリゴマーの調製）と同様の条件で、変異型酵素Ｎ３１Ａ等を用いて、各開始基質（ファルネシル二リン酸、製造例１〜１１で調製した各開始基質）を用いて得られたイソプレンオリゴマーを使用した。なお、以下において、開始基質として、ファルネシル二リン酸、上記式（Ｓ）で表される化合物、上記式（Ｂ）で表される化合物、上記式（Ｃ）で表される化合物、上記式（Ｄ）で表される化合物、上記式（Ｅ）で表される化合物、上記式（Ｒ）で表される化合物、上記式（Ｐ）で表される化合物、上記式（Ｈ）で表される化合物、上記式（Ｍ）で表される化合物、上記式（Ｎ）で表される化合物、上記式（Ｋ）で表される化合物を用いて、実施例（イソプレンオリゴマーの調製）と同様の条件で変異型酵素Ｎ３１Ａ等を使用して得られたイソプレンオリゴマーをそれぞれ、イソプレンオリゴマー（０）、イソプレンオリゴマー（Ｓ）、イソプレンオリゴマー（Ｂ）、イソプレンオリゴマー（Ｃ）、イソプレンオリゴマー（Ｄ）、イソプレンオリゴマー（Ｅ）、イソプレンオリゴマー（Ｒ）、イソプレンオリゴマー（Ｐ）、イソプレンオリゴマー（Ｈ）、イソプレンオリゴマー（Ｍ）、イソプレンオリゴマー（Ｎ）、イソプレンオリゴマー（Ｋ）とする。
Figure 0005058332
Figure 0005058332
（抗菌試験）
実施例（イソプレンオリゴマーの調製）と同様の条件で変異型酵素Ｎ３１Ａを使用して得られたイソプレンオリゴマーを用いて抗菌試験を行った。なお、イソプレンオリゴマーは、イソプレンオリゴマー（０）、イソプレンオリゴマー（Ｓ）、イソプレンオリゴマー（Ｂ）、イソプレンオリゴマー（Ｃ）、イソプレンオリゴマー（Ｄ）、イソプレンオリゴマー（Ｅ）、イソプレンオリゴマー（Ｒ）、イソプレンオリゴマー（Ｐ）、イソプレンオリゴマー（Ｈ）、イソプレンオリゴマー（Ｍ）、イソプレンオリゴマー（Ｎ）、イソプレンオリゴマー（Ｋ）を使用した。
抗菌試験には以下の菌株を使用した。
グラム陽性菌：Staphylococcus aureus(13276)、Bacillus subtilis(3134)
グラム陰性菌：Echerichia coli(3972)、Salmonella enteric(100797)、Peudomonas aeruginosa(13275)、Klebsiella pneumonia(3512)
真菌類：Candida albicans(1594)
()内は独立行政法人製品評価技術基盤機構バイオテクノロジー本部生物遺伝資源部門番号(NBRC No.)を示す。なお、使用した菌株は全て、NBRCより購入した。
次に、使用した菌株の復元、培養条件を表６に示す。
Figure 0005058332
 培地の組成（各1L溶液）
108:Glucose 10g, Peptone 5g, Yeast extract 3g, Malt extract 3g, Agar 15g, pH 5.6
702:Polypepton 10g , Yeast extract 2g, MgSO4・7H2O 1g, pH7.0
703:Glucose 10g, Peptone 5g, Yeast extract 3g, Malt extract 3g, pH6.0
802:Polypepton 10g , Yeast extract 2g, MgSO4・7H2O 1g, Agar 15g, pH7.0
Staphylococcus aureus菌株を液体培地（Polypepton 10g/L , Yeast extract 2g/L, MgSO4・7H2O 1g/L, pH7.0）2mlの入った試験管に植菌し、30℃、150rpmで5時間培養を行い、固体培地（Polypepton 10g /L, Yeast extract 2g, MgSO4・7H2O 1g/L, Agar 15g/L, pH7.0）に植菌し、30℃で一晩培養して翌日コロニーを確認した。液体培地4mlの入った試験管に、固体培地上のコロニーを1つ植菌し、30℃で一晩培養し、前培養とした。次に、液体培地4mlの入った新しい試験管に、前培養液を100μl加え、30℃、150rpmで培養を行った。培養の途中に、分光光度計で濁度を測定しO.D.600＝0.1〜0.3になるまで培養した。希釈法を用いて、105cfu/mlとなるように培養液を調整し、抗菌試験に用いた。
一般的な抗微生物物質の活性を調べる実験手法である最小発育阻止濃度（MIC）法によりMICを測定した。1.5mlチューブ内に105cfu/mlに調整した上記菌を培養した培養液と、0.5-5mMに調製したイソプレンオリゴマーをそれぞれ加え混合し、30℃、150rpmで一晩培養した。培養後、固体培地にそれぞれの濃度の培養液をスプレッダーを用いて塗布し、30℃で1-4日培養した。培養後、肉眼観察により上記菌の発育の有無を調べ、上記菌が生育しない最小の上記末端修飾イソプレンオリゴマー化合物の添加濃度を、MICとした。
他の菌についても同様にMICを求めた。
使用したイソプレンオリゴマー、及びＭＩＣを表７に示す。
Figure 0005058332
（表７の結果の考察）
トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されていない比較例（イソプレンオリゴマー（０）（ファルネシル二リン酸から得られたイソプレンオリゴマー））では、抗菌活性が見られなかった（８００ｐｐｍ以下の抗菌活性が見られなかった）。一方、トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているイソプレンオリゴマーを使用した実施例では抗菌活性が見られた。
（ゴム組成物）
次に、本発明のイソプレンオリゴマー、ポリイソプレンをゴム組成物に配合し、性能評価を行った。まず、製造例１〜１１と同様の方法により、上記式（Ｆ）で表される化合物の合成を行った。
次に、ファルネシル二リン酸及び合成した開始基質（上記式（Ｋ）で表される化合物、上記式（Ｆ）で表される化合物）を用いて、イソプレンオリゴマーを調製した。なお、得られたイソプレンオリゴマーの詳細（式（１）中のｎ、ｍ、Ｙ）は、実施例（イソプレンオリゴマーの調製）と同様の方法により決定した。
（製造例１４）
（イソプレンオリゴマー（Ｆ）の調製）
開始基質として、上記式（Ｆ）で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー（Ｆ）の調製を行った。なお、得られるイソプレンオリゴマーの分子量を調整するために、上述の（イソプレンオリゴマーの調整）に記載の条件を調整して反応を行った。
得られたイソプレンオリゴマー（Ｆ）の詳細（式（１）中のｎ、ｍ）は、ｎ＝２、ｍ＝５〜８であった。なお、Ｙは、水酸基、又は上記式（２）で表される基であった。
（製造例１５）
（イソプレンオリゴマー（Ｋ）の調製）
開始基質として、上記式（Ｋ）で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー（Ｋ）の調製を行った。なお、得られるイソプレンオリゴマーの分子量を調整するために、上述の（イソプレンオリゴマーの調整）に記載の条件を調整して反応を行った。
得られたイソプレンオリゴマー（Ｋ）の詳細（式（１）中のｎ、ｍ）は、ｎ＝１、ｍ＝５〜７であった。なお、Ｙは、水酸基、又は上記式（２）で表される基であった。
（製造例１６）
（イソプレンオリゴマー（０）の調製）
開始基質として、ファルネシル二リン酸を用いて、イソプレンオリゴマー（０）の調製を行った。なお、得られるイソプレンオリゴマーの分子量を調整するために、上述の（イソプレンオリゴマーの調整）に記載の条件を調整して反応を行った。
得られたイソプレンオリゴマー（０）の詳細（式（１）中のｎ、ｍ）は、ｎ＝３、ｍ＝５〜７であった。なお、Ｙは、水酸基、又は上記式（２）で表される基であった。
次に、製造例１４〜１６で得られたイソプレンオリゴマー（イソプレンオリゴマー（Ｆ）、イソプレンオリゴマー（Ｋ）、イソプレンオリゴマー（０））を用いて、ポリイソプレンを調製した。なお、得られたポリイソプレンの詳細（式（４）中のｎ、ｑ、Ｙ）は、実施例（ポリイソプレンの調製）と同様の方法により決定した。
（製造例１７）
（ポリイソプレン（Ｆ）の調製）
製造例１４で調製したイソプレンオリゴマー（Ｆ）を用いて、ポリイソプレン（Ｆ）の調製を行った。なお、得られるポリイソプレンの分子量を調整するために、上述の（ポリイソプレンの調整）に記載の条件を調整して反応を行った。
得られたポリイソプレン（Ｆ）の詳細（式（４）中のｎ、ｑ）は、ｎ＝２、ｑ＝７０００〜１２０００であった。なお、Ｙは、水酸基、又は上記式（２）で表される基であった。
（製造例１８）
（ポリイソプレン（Ｋ−１）の調製）
製造例１５で調製したイソプレンオリゴマー（Ｋ）を用いて、ポリイソプレン（Ｋ−１）の調製を行った。なお、得られるポリイソプレンの分子量を調整するために、上述の（ポリイソプレンの調整）に記載の条件を調整して反応を行った。
得られたポリイソプレン（Ｋ−１）の詳細（式（４）中のｎ、ｑ）は、ｎ＝１、ｑ＝３５００〜７０００であった。なお、Ｙは、水酸基、又は上記式（２）で表される基であった。
（製造例１９）
（ポリイソプレン（Ｋ−２）の調製）
製造例１５で調製したイソプレンオリゴマー（Ｋ）を用いて、ポリイソプレン（Ｋ−２）の調製を行った。なお、得られるポリイソプレンの分子量を調整するために、上述の（ポリイソプレンの調整）に記載の条件を調整して反応を行った。
得られたポリイソプレン（Ｋ−２）の詳細（式（４）中のｎ、ｑ）は、ｎ＝１、ｑ＝７０００〜１２０００であった。なお、Ｙは、水酸基、又は上記式（２）で表される基であった。
（製造例２０）
（ポリイソプレン（０）の調製）
製造例１６で調製したイソプレンオリゴマー（０）を用いて、ポリイソプレン（０）の調製を行った。なお、得られるポリイソプレンの分子量を調整するために、上述の（ポリイソプレンの調整）に記載の条件を調整して反応を行った。
得られたポリイソプレン（０）の詳細（式（４）中のｎ、ｑ）は、ｎ＝３、ｑ＝７０００〜１２０００であった。なお、Ｙは、水酸基、又は上記式（２）で表される基であった。
以下、実施例１２〜２１及び比較例２〜６で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＮＲ：ＴＳＲ２０
ＢＲ：ＪＳＲ（株）製のＢＲ０１
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイヤブラック（Ｎ２２０）
イソプレンオリゴマー（Ｆ）、イソプレンオリゴマー（Ｋ）、イソプレンオリゴマー（０）：製造例１４〜１６で得られたイソプレンオリゴマー
ポリイソプレン（Ｆ）、ポリイソプレン（Ｋ−１）、ポリイソプレン（Ｋ−２）、ポリイソプレン（０）：製造例１７〜２０で得られたポリイソプレン
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛１号
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
硫黄：鶴見化学（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＮＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラ−ＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
シリカ：日本シリカ（株）製のニップシールＡＱ（湿式シリカ）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ２６６（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
加硫促進剤ＤＰＧ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（Ｎ，Ｎ−ジフェニルグアニジン）
実施例１２〜２１及び比較例２〜６
表８，９に示す配合処方にしたがい、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をスチーム加硫プレスを用いて圧力８０ｋｇｆ／ｃｍ２にて１５０℃で３０分間加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
得られた加硫ゴム組成物について下記の評価を行った。結果を表８，９に示す。なお、表８の基準配合は比較例４、表９の基準配合は比較例５とした。
（粘弾性試験）
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、７０℃、歪み２％時（初期伸度）の条件でｔａｎδの測定を行ない、基準配合のｔａｎδを１００として指数表示した。指数が大きいほど発熱が大きいことを表す。指数が１００以下のとき、耐発熱性（低発熱性）は向上したものとみなした。すなわち、指数が小さいほど低発熱性に優れることを示す。
（ランボーン摩耗試験）
（株）岩本製作所製のランボーン摩耗試験機を用いて、荷重３ｋｇ、スリップ率４０％および砂量１５ｇ／分の条件で５分間摩耗試験を実施した。サンプルの形状は厚さ５ｍｍ、直径５０ｍｍとし、砥石は、粒度＃８０のＧＣタイプ砥粒を使用した。試験結果を、基準配合を１００（基準）として指数化した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れ、指数が１００を超えるとき耐摩耗性は向上したものとみなした。
（引張試験）
ＪＩＳ Ｋ６２５１「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて、上記加硫ゴムシートからなる３号ダンベル型試験片を用いて引張試験を実施し、破断強度（ＴＢ）（ＭＰａ）、破断時伸び（ＥＢ）（％）を測定した。破断時伸びが４８０％未満では、大型タイヤに用いるとゴム欠けが発生しやすく、改良が必要である。また破断強度についても、低下するとタイヤの破壊原因となるため、材料の変更による低下を防ぐ必要がある。
Figure 0005058332
Figure 0005058332
表８より、トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているイソプレンオリゴマーを使用した実施例では、低発熱性、耐摩耗性、破断時伸びに優れていた。
表９より、トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換されているポリイソプレンを使用した実施例では、低発熱性、耐摩耗性、破断強度に優れていた。
次に、天然に存在する開始基質であるファルネシル二リン酸等に対して上記式（Ｉ）のＩ部分の構造を維持することで、その他の部分に所望の構造を導入した場合であっても、天然に存在するオリゴマー生成酵素であるプレニルトランスフェラーゼや、その一部を変異した酵素を用いることで、イソプレンオリゴマーが生成可能であり、上記式（Ｉ）のＩ部分の構造を維持していない開始基質を使用した場合には、酵素反応が進行しないことを示すために、下記実験を行った。
まず、上記式（Ｉ）のＩ部分の構造を維持していない下記開始基質１〜４の合成を行った。
Figure 0005058332
（開始基質１(2E-butenyl diphosphate)の合成）
クロチルアルコールを出発物質として合成した。無水ジクロロメタン溶媒中でN-クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物（下記（i）で表わされる化合物）を得た(収率78％)。次に無水アセトニトリル中でトリス-テトラn-ブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である（下記（ii）で表わされる化合物（開始基質１））を得た(収率50％)。各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、TLCおよび機器による分析（IR、NMR）を用いて行った。
Figure 0005058332
（開始基質２(7-methyl-octa -2E,6E -dienyl diphosphate)の合成）
3-メチル-2-ブテン-1-オールを出発物質として合成した。窒素雰囲気下、無水ジクロロメタン中で、N-クロロコハク酸イミド（NCS）、ジメチルスルフィド（DMS）を用いて3-メチル-2-ブテン-1-オールの水酸基をクロロ化し、クロライド（下記（i）で表わされる化合物）を得た(収率90％)。次に無水N,N-ジメチルホルムアミド中で、水酸化リチウム存在下、シアノ酢酸エチルエステルを反応させ、エステル体（下記（ii）で表わされる化合物）を得た(収率44％)。次に、水酸化カリウムとメタノールにより加水分解し、カルボン酸（下記（iii）で表わされる化合物）を得た(収率92％)。次にジメチルスルホオキシドと食塩により脱炭酸し、ニトリル体（下記（iv）で表わされる化合物）を得た(収率40％)。無水ジクロロメタン下で、ジイソブチル水素化リチウム、飽和塩化アンモニウムにより還元し、アルデヒド体（下記（v）で表わされる化合物）を得た(収率89％)。無水テトラヒドラフラン中で、水素化ナトリウム、ジエチルホスホノ酢酸エチルエステルを用いて、trans体のエステル体（下記（vi）で表わされる化合物）を得た(収率84％)。次に、無水ジクロロメタン、無水ヘキサン中でジイソブチル水素化リチウム、メタノールを用いて還元し、アルコール体（下記（vii）で表わされる化合物）を得た(収率19％)。次に-40℃以下、無水ジクロロメタン溶媒中でN-クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物（下記（viii）で表わされる化合物）を得た(収率82％)。次に無水アセトニトリル中でトリス-テトラn-ブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である（下記（ix）で表わされる化合物（開始基質２））を得た(収率50％)。各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、TLCおよび機器による分析（IR、NMR）を用いて行った。
Figure 0005058332
（開始基質３(7,11-dimethyl-dodeca -2E,6E,10E - trienyl diphosphate)の合成）
ゲラニオールを出発物質として合成した。窒素雰囲気下無水ジクロロメタン中で、N-クロロコハク酸イミド（NCS）、ジメチルスルフィド（DMS）を用いてゲラニオールの水酸基をクロロ化し、クロライド（下記（i）で表わされる化合物）を得た(収率94％)。次に無水N,N-ジメチルホルムアミド中で、水酸化リチウム存在下、シアノ酢酸エチルエステルを反応させ、エステル体（下記（ii）で表わされる化合物）を得た(収率34％)。次に、水酸化カリウムとメタノールによる加水分解し、カルボン酸（下記（iii）で表わされる化合物）を得た(収率95％)。次にジメチルスルホオキシドに、食塩により脱炭酸し、ニトリル体（下記（iv）で表わされる化合物）を得た(収率40％)。無水ジクロロメタン中で、ジイソブチル水素化リチウム、飽和塩化アンモニウムにより還元し、アルデヒド体（下記（v）で表わされる化合物）を得た(収率91％)。無水テトラヒドロフラン中で、水素化ナトリウム、ジエチルホスホノ酢酸エチルエステルを用いて、trans体のエステル体（下記（vi）で表わされる化合物）を得た(収率82％)。次に、無水ジクロロメタン、無水ヘキサン中でジイソブチル水素化リチウム、メタノールを用いて還元し、アルコール体（下記（vii）で表わされる化合物）を得た(収率19％)。次に無水ジクロロメタン溶媒中でN-クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物（下記（viii）で表わされる化合物）を得た(収率82％)。次に無水アセトニトリル中でトリス-テトラn-ブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である（下記（ix）で表わされる化合物（開始基質３））を得た(収率42％)。各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、TLCおよび機器による分析（IR、NMR）を用いて行った。
Figure 0005058332
（開始基質４(7,11,15-trimethyl-hexadeca-2E,6E,10E,14E-tetraenyl diphosphate)の合成）
ファルネソールを出発物質として合成した。窒素雰囲気下無水ジクロロメタン中で、N-クロロコハク酸イミド（NCS）、ジメチルスルフィド（DMS）を用いてファルネソールの水酸基をクロロ化し、クロライド（下記（i）で表わされる化合物）を得た(収率91％)。次に無水N,N-ジメチルホルムアミド中で、水酸化リチウム存在下、シアノ酢酸エチルエステルを反応させ、エステル体（下記（ii）で表わされる化合物）を得た(収率34％)。次に、水酸化カリウムとメタノールによる加水分解し、カルボン酸（下記（iii）で表わされる化合物）を得た(収率88％)。次にジメチルスルホオキシドに、食塩により脱炭酸し、ニトリル体（下記（iv）で表わされる化合物）を得た(収率40％)。無水ジクロロメタン下で、ジイソブチル水素化リチウム、飽和塩化アンモニウムにより還元し、アルデヒド体（下記（v）で表わされる化合物）を得た(収率81％)。無水テトラヒドロフラン中で、水素化ナトリウム、ジエチルホスホノ酢酸エチルエステルを用いて、trans体のエステル体（下記（vi）で表わされる化合物）を得た(収率84％)。次に、無水ジクロロメタン、無水ヘキサン中でジイソブチル水素化リチウム、メタノールを用いて還元し、アルコール体（下記（vii）で表わされる化合物）を得た(収率30％)。次に無水ジクロロメタン溶媒中でN-クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物（下記（viii）で表わされる化合物）を得た(収率86％)。次に無水アセトニトリル中でトリス-テトラn-ブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である（下記（ix）で表わされる化合物（開始基質４））を得た(収率41％)。各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、TLCおよび機器による分析（IR、NMR）を用いて行った。
Figure 0005058332
次に、製造例１〜１１と同様の方法により、上記式（Ｇ）で表される化合物、上記式（Ｉ）で表される化合物、上記式（Ｑ）で表される化合物の合成を行った。
次に、酵素としてＭｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｕｔｅｕｓ Ｂ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素を使用し、上記開始基質１〜４、上記式（Ｂ）で表される化合物、上記式（Ｃ）で表される化合物、上記式（Ｇ）で表される化合物、上記式（Ｋ）で表される化合物、及びファルネシル二リン酸（ＦＰＰ）を用いて、以下の条件で反応を行った。結果は、ファルネシル二リン酸に対する酵素の活性を１００として、開始基質１〜４、上記式（Ｂ）で表される化合物、上記式（Ｃ）で表される化合物、上記式（Ｇ）で表される化合物、上記式（Ｋ）で表される化合物に対する酵素の相対活性を表１０に示した。
酵素を５００ｎｇ、５０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．５）、４０ｍＭ塩化マグネシウム、４０ｍＭ ＴｒｉｔｏｎＸ−１００、２５ｍＭ ２−メルカプトエタノール、１２．５μＭ開始基質、５０μＭ［１−１４Ｃ］イソペンテニル二リン酸、を含む反応液を調製し、３７℃のｗａｔｅｒｂａｔｈで１時間反応させた。反応後、液体シンチレーションの値とＴＬＣを定量することにより、各開始基質に対する酵素活性を測定した。
Figure 0005058332
表１０の結果より、上記式（Ｉ）のＩ部分の構造を維持していない開始基質１〜４を使用した場合には、酵素反応がほとんど進行しなかった。一方、上記式（Ｉ）のＩ部分の構造を維持している開始基質を使用した場合には、酵素反応が進行した。
次に、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｕｔｅｕｓ Ｂ−Ｐ２６以外の生物を由来とするプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を使用した場合であっても、上記式（Ｉ）のＩ部分の構造の維持の有無により、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｕｔｅｕｓ Ｂ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素の場合と同様に上記傾向が見られることを示すために、Ｂａｃｈｉｌｌｕｓ Ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ由来ファルネシル二リン酸合成酵素、Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ ａｃｉｄｏｃａｌｄａｒｉｕｓ由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素を使用して、下記実験を行った。
まず、Ｂａｃｈｉｌｌｕｓ Ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ由来ファルネシル二リン酸合成酵素の調製を行った。
Ｂａｃｈｉｌｌｕｓ Ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ（バチルス・ステアロサーモフィルス）由来ファルネシル二リン酸合成酵素が組み込まれたプラスミドｐＥＴ２２ｂ（ｐＥＴ２２ｂ/ＢｓＦＰＳ）を用いて、上述の方法と同様に大腸菌Ｅ．ｃｏｌｉ ＢＬ２１（ＤＥ３）を形質転換した。なお、ｐＥＴ２２ｂ/ＢｓＦＰＳは、東北大学多元物質科学研究所古山教授より譲渡頂いた。
Ｅ．ｃｏｌｉ ＢＬ２１（ＤＥ３）／ｐＥＴ２２ｂ／ＢｓＦＰＳを５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含む３ｍＬのＬＢ培地が入った試験管に接種し、３７℃で５時間振盪培養した。得られた培養液のうち１ｍＬを５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含むＬＢ培地１００ｍＬが入った５００ｍＬ三角フラスコに接種し、３７℃で３時間振盪培養後、０．１ｍｍｏｌ／ＬになるようにＩＰＴＧを添加し、３０℃で１８時間振盪培養した。該培養液を遠心分離し、湿菌体を取得した。上記で得られた湿菌体を超音波処理により破砕した後、遠心分離して得られた上清から、ＨｉｓＴｒａｐ（アマシャム社製）を用いてプレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質（Ｂａｃｈｉｌｌｕｓ Ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ由来ファルネシル二リン酸合成酵素）を精製した。精製したタンパク質は、SDS-PAGEにより精製を確認した。
次に、Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ ａｃｉｄｏｃａｌｄａｒｉｕｓ由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素の調製を行った。
Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ ａｃｉｄｏｃａｌｄａｒｉｕｓ（スルフォロバス アシドカルダリウス）由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素が組み込まれたプラスミドｐＥＴ２２ｂ（ｐＥＴ２２ｂ/ＳａＧＧＰＳ）を用いて、上述の方法と同様に大腸菌Ｅ．ｃｏｌｉ ＢＬ２１（ＤＥ３）を形質転換した。なお、ｐＥＴ２２ｂ/ＳａＧＧＰＳは、東北大学大学院工学研究科西野徳三教授より譲渡頂いた。
Ｅ．ｃｏｌｉ ＢＬ２１（ＤＥ３）／ｐＥＴ２２ｂ／ＳａＧＧＰＳを５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含む３ｍＬのＬＢ培地が入った試験管に接種し、３７℃で５時間振盪培養した。得られた培養液のうち１ｍＬを５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含むＬＢ培地１００ｍＬが入った５００ｍＬ三角フラスコに接種し、３７℃で３時間振盪培養後、０．１ｍｍｏｌ／ＬになるようにＩＰＴＧを添加し、３０℃で１８時間振盪培養した。該培養液を遠心分離し、湿菌体を取得した。上記で得られた湿菌体を超音波処理により破砕した後、遠心分離して得られた上清から、ＨｉｓＴｒａｐ（アマシャム社製）を用いてプレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質（Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ ａｃｉｄｏｃａｌｄａｒｉｕｓ由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素）を精製した。精製したタンパク質は、SDS-PAGEにより精製を確認した。
得られたＢａｃｈｉｌｌｕｓ Ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ由来ファルネシル二リン酸合成酵素を使用して、上記開始基質１〜４、上記式（Ｆ）で表される化合物、上記式（Ｉ）で表される化合物、上記式（Ｑ）で表される化合物、及び下記に構造を示すゲラニル二リン酸（ＧＰＰ）を用いて、以下の条件で反応を行った。結果は、ゲラニル二リン酸に対する酵素の活性を１００として、開始基質１〜４、上記式（Ｆ）で表される化合物、上記式（Ｉ）で表される化合物、上記式（Ｑ）で表される化合物に対する酵素の相対活性を表１１に示した。
精製した酵素を５００ｎｇ、５０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ８．５）、４０ｍＭ塩化マグネシウム、５０ｍＭ塩化アンモニウム、４０ｍＭ ＴｒｉｔｏｎＸ−１００、２５ｍＭ ２−メルカプトエタノール、１２．５μＭ開始基質、５０μＭ［１−１４Ｃ］イソペンテニル二リン酸、を含む反応液を調製し、５５℃のｗａｔｅｒｂａｔｈで１時間反応させた。反応後、液体シンチレーションの値とＴＬＣを定量することにより、各開始基質に対する酵素活性を測定した。
Figure 0005058332
Figure 0005058332
また、同様に、Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ ａｃｉｄｏｃａｌｄａｒｉｕｓ由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素を使用して、上記開始基質１〜４、上記式（Ｂ）で表される化合物、上記式（Ｃ）で表される化合物、上記式（Ｇ）で表される化合物、上記式（Ｋ）で表される化合物、上記式（Ｆ）で表される化合物、上記式（Ｉ）で表される化合物、上記式（Ｑ）で表される化合物、ファルネシル二リン酸（ＦＰＰ）、ゲラニル二リン酸（ＧＰＰ）を用いて、以下の条件で反応を行った。結果は、ファルネシル二リン酸又はゲラニル二リン酸に対する酵素の活性を１００として、開始基質１〜４、上記式（Ｂ）で表される化合物、上記式（Ｃ）で表される化合物、上記式（Ｇ）で表される化合物、上記式（Ｋ）で表される化合物、上記式（Ｆ）で表される化合物、上記式（Ｉ）で表される化合物、上記式（Ｑ）で表される化合物に対する酵素の相対活性を表１２，１３に示した。
精製した酵素を５００ｎｇ、５０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ５．８）、４０ｍＭ塩化マグネシウム、５０ｍＭ塩化アンモニウム、４０ｍＭ ＴｒｉｔｏｎＸ−１００、２５ｍＭ ２−メルカプトエタノール、１２．５μＭ開始基質、５０μＭ［１−１４Ｃ］イソペンテニル二リン酸、を含む反応液を調製し、５５℃のｗａｔｅｒｂａｔｈで１時間反応させた。反応後、液体シンチレーションの値とＴＬＣを定量することにより、各開始基質に対する酵素活性を測定した。
Figure 0005058332
Figure 0005058332
表１１〜１３の結果より、Ｂａｃｈｉｌｌｕｓ Ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ由来ファルネシル二リン酸合成酵素、Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ ａｃｉｄｏｃａｌｄａｒｉｕｓ由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素を使用した場合も、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｕｔｅｕｓ Ｂ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素を使用した場合と同様に、上記式（Ｉ）のＩ部分の構造を維持していない開始基質１〜４を使用した場合には、酵素反応がほとんど進行しなかった。一方、上記式（Ｉ）のＩ部分の構造を維持している開始基質を使用した場合には、酵素反応が進行した。
表１〜３，１０〜１３の結果より、天然に存在する開始基質であるファルネシル二リン酸やゲラニル二リン酸等に対して上記式（Ｉ）のＩ部分の構造を維持することで、その他の部分に所望の構造を導入した場合であっても、天然に存在するオリゴマー生成酵素であるプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素や、その一部を変異した酵素を用いることで、イソプレンオリゴマーが生成可能であることは、明らかである。
（配列表フリーテキスト）
配列番号１：Micrococcus luteus B-P 26 由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素（野生型酵素）の塩基配列
配列番号２：Micrococcus luteus B-P 26由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素（野生型酵素）のアミノ酸配列
配列番号３：変異型酵素N31Aの塩基配列
配列番号４：変異型酵素N31Aのアミノ酸配列
配列番号５：変異型酵素N77Aの塩基配列
配列番号６：変異型酵素N77Aのアミノ酸配列
配列番号７：変異型酵素L91Nの塩基配列
配列番号８：変異型酵素L91Nのアミノ酸配列
配列番号９：変異型酵素L91Dの塩基配列
配列番号１０：変異型酵素L91Dのアミノ酸配列
配列番号１１：変異型酵素N31Qの塩基配列
配列番号１２：変異型酵素N31Qのアミノ酸配列
配列番号１３：変異型酵素N77Qの塩基配列
配列番号１４：変異型酵素N77Qのアミノ酸配列
配列番号１５：変異型酵素L91Gの塩基配列
配列番号１６：変異型酵素L91Gのアミノ酸配列
配列番号１７：変異型酵素L91Kの塩基配列
配列番号１８：変異型酵素L91Kのアミノ酸配列
配列番号１９：変異型酵素F95Aの塩基配列
配列番号２０：変異型酵素F95Aのアミノ酸配列
配列番号２１：変異型酵素F95Wの塩基配列
配列番号２２：変異型酵素F95Wのアミノ酸配列
配列番号２３：変異型酵素N31A作製用センスプライマー
配列番号２４：変異型酵素N31A作製用アンチセンスプライマー
配列番号２５：変異型酵素N77A作製用センスプライマー
配列番号２６：変異型酵素N77A作製用アンチセンスプライマー
配列番号２７：変異型酵素L91N作製用センスプライマー
配列番号２８：変異型酵素L91N作製用アンチセンスプライマー
配列番号２９：変異型酵素L91D作製用センスプライマー
配列番号３０：変異型酵素L91D作製用アンチセンスプライマー
配列番号３１：変異型酵素N31Q作製用センスプライマー
配列番号３２：変異型酵素N31Q作製用アンチセンスプライマー
配列番号３３：変異型酵素N77Q作製用センスプライマー
配列番号３４：変異型酵素N77Q作製用アンチセンスプライマー
配列番号３５：変異型酵素L91G作製用センスプライマー
配列番号３６：変異型酵素L91G作製用アンチセンスプライマー
配列番号３７：変異型酵素L91K作製用センスプライマー
配列番号３８：変異型酵素L91K作製用アンチセンスプライマー
配列番号３９：変異型酵素F95A作製用センスプライマー
配列番号４０：変異型酵素F95A作製用アンチセンスプライマー
配列番号４１：変異型酵素F95W作製用センスプライマー
配列番号４２：変異型酵素F95W作製用アンチセンスプライマー

Claims (14)

  1. 下記式（１）で表されるトランス構造部、シス構造部からなるイソプレンオリゴマーであって、前記トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、炭素原子、アセトキシ基、アルコキシ基、水酸基、アリール基、アルキル基、アセチル基、Ｎ−アルキル−アセトアミノ基、又はアジド基により置換されているイソプレンオリゴマー。
    Figure 0005058332
     （式（１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｍは１〜３０の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、エステル基、カルボニル基又は下記式（２）で表される基を表す。）
    Figure 0005058332
  2. 下記式（１−１）中のＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが置換され、下記式（１−１）中のＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は置換されていない請求項１記載のイソプレンオリゴマー。
    Figure 0005058332
     （式（１−１）中のｎ、ｍ、Ｙは前記式（１）中のｎ、ｍ、Ｙと同一である。）
  3. 前記トランス構造部が下記式（ａ）〜（ｓ）のいずれかである請求項１又は２記載のイソプレンオリゴマー。
    Figure 0005058332
  4. 下記式（３）で表され、下記式（３）中のイソプレン単位に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、炭素原子、アセトキシ基、アルコキシ基、水酸基、アリール基、アルキル基、アセチル基、Ｎ−アルキル−アセトアミノ基、又はアジド基により置換されているアリル性二リン酸と、イソペンテニル二リン酸から生合成されて得られる請求項１〜３のいずれかに記載のイソプレンオリゴマー。
    Figure 0005058332
     （式（３）中、ｐは１〜１０の整数を表す。）
  5. 前記生合成をプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を用いて行う請求項４記載のイソプレンオリゴマー。
  6. 前記プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素が、以下の［１］〜［３］のいずれかに記載の蛋白質である請求項５記載のイソプレンオリゴマー。
    ［１］配列番号２,４,６,８,１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列からなる蛋白質
    ［２］配列番号２,４,６,８,１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列において、１〜２５個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、又は付加を含む配列からなり、かつ下記式（３）で表され、下記式（３）中のイソプレン単位に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、炭素原子、アセトキシ基、アルコキシ基、水酸基、アリール基、アルキル基、アセチル基、Ｎ−アルキル−アセトアミノ基、又はアジド基により置換されているアリル性二リン酸と、イソペンテニル二リン酸との反応を触媒する活性を有する蛋白質
    ［３］配列番号２,４,６,８,１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列と９０％以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつ下記式（３）で表され、下記式（３）中のイソプレン単位に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、炭素原子、アセトキシ基、アルコキシ基、水酸基、アリール基、アルキル基、アセチル基、Ｎ−アルキル−アセトアミノ基、又はアジド基により置換されているアリル性二リン酸と、イソペンテニル二リン酸との反応を触媒する活性を有する蛋白質
    Figure 0005058332
     （式（３）中、ｐは１〜１０の整数を表す。）
  7. 下記式（３）で表され、下記式（３）中のイソプレン単位に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、炭素原子、アセトキシ基、アルコキシ基、水酸基、アリール基、アルキル基、アセチル基、Ｎ−アルキル−アセトアミノ基、又はアジド基により置換されているアリル性二リン酸と、イソペンテニル二リン酸から生合成する請求項１〜３のいずれかに記載のイソプレンオリゴマーの製造方法。
    Figure 0005058332
     （式（３）中、ｐは１〜１０の整数を表す。）
  8. 前記生合成をプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を用いて行う請求項７記載のイソプレンオリゴマーの製造方法。
  9. 下記式（４）で表されるトランス構造部、シス構造部からなるポリイソプレンであって、前記トランス構造部中に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、炭素原子、アセトキシ基、アルコキシ基、水酸基、アリール基、アルキル基、アセチル基、Ｎ−アルキル−アセトアミノ基、又はアジド基により置換されているポリイソプレン。
    Figure 0005058332
     （式（４）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｑは３０〜４００００の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、エステル基、カルボニル基又は下記式（２）で表される基を表す。）
    Figure 0005058332
  10. 下記式（４−１）中のＶＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが置換され、下記式（４−１）中のＶＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は置換されていない請求項９記載のポリイソプレン。
    Figure 0005058332
     （式（４−１）中のｎ、ｑ、Ｙは前記式（４）中のｎ、ｑ、Ｙと同一である）
  11. 請求項１〜６のいずれかに記載のイソプレンオリゴマーと、イソペンテニル二リン酸から生合成されて得られる請求項９又は１０記載のポリイソプレン。
  12. 請求項１〜６のいずれかに記載のイソプレンオリゴマーと、イソペンテニル二リン酸から生合成する請求項９又は１０記載のポリイソプレンの製造方法。
  13. 請求項１〜６のいずれかに記載のイソプレンオリゴマー及び／又は請求項９〜１１のいずれかに記載のポリイソプレンを含むゴム組成物。
  14. 請求項１３記載のゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤ。
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