JP6531304B2 - Isoprene oligomer, polyisoprene, method for producing the same, rubber composition, and pneumatic tire - Google Patents
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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。 The present invention relates to an isoprene oligomer, a polyisoprene, and a method for producing them, a rubber composition containing isoprene oligomer and / or polyisoprene, and a pneumatic tire using the rubber composition.
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。 Heretofore, in rubber products, fillers of various materials and shapes are introduced into rubber compositions according to their applications, for the purpose of imparting new properties to the properties inherently possessed by rubber. By doing this, it is practiced to express desired characteristics. For example, in automobile tires, fillers such as silica and carbon black are introduced into the rubber phase which is an organic substance to improve the properties such as wear resistance, low heat buildup and wet grip performance. .
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)。 In mixing such a filler with a rubber phase in such a rubber composition, the rubber contained in the rubber phase for the purpose of enhancing the affinity between the two and further improving the low heat buildup and wet grip performance etc. The molecule is treated, for example, by reacting a compound having a nitrogen atom-containing group and a chlorosulphenyl group to introduce a functional group exhibiting affinity to the filler into the rubber molecule. It has been practiced to use a modified rubber (modified diene polymer) (for example, Patent Documents 1 and 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。 However, it is difficult to introduce the functional group at a predetermined position in the rubber molecule depending on the method of introducing the predetermined functional group to the rubber molecule, and as a result, the functional group is particularly functional at random positions of the main chain forming the rubber molecule It is known that groups are introduced. Thus, when a rubber molecule having a predetermined functional group introduced in the main chain is used, the bonding state of the rubber molecule and the filler becomes random, and not only the desired effect becomes difficult to obtain, but the functional group As a result of the deterioration of the properties as a rubber at the introduced portion, there is a problem that the properties as a whole of the rubber are impaired.
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。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide an isoprene oligomer, polyisoprene in which only the end portion of the molecule is substantially modified. Another object of the present invention is to provide a rubber composition containing the isoprene oligomer and / or the polyisoprene, and a pneumatic tire using the rubber composition for each component (for example, tread, sidewall) of a tire. .
本発明は、下記式(1)で表されるイソプレンオリゴマーであって、下記式(1)中のI−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む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。
下記式(1−1)中のI−II部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団に置換され、下記式(1−1)中のI−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。
上記式(1)中のI−I部分が下記式(a)〜(j)のいずれかであることが好ましい。
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、硫黄原子又は硫黄原子を含む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。
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。 It is preferable to carry out the above biosynthesis using an enzyme having prenyltransferase activity.
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、硫黄原子又は硫黄原子を含む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%以上の配列同一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、硫黄原子又は硫黄原子を含む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
[1] A protein consisting of an amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 [2] SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, In the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NO: 14, which comprises a sequence containing 1 to 25 amino acid substitutions, deletions, insertions or additions, and is represented by the following formula (3), 3) catalyzing the reaction between isoprenyl diphosphate and allylic diphosphate in which at least one of the atoms or atom groups contained in the isoprene unit in 3) is substituted by a sulfur atom or an atom group containing a sulfur atom An active protein [3] consisting of an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 and It is represented by the following formula (3), Reaction of allylic diphosphate in which at least one atom or atom group contained in the isoprene unit in the formula (3) is substituted by a sulfur atom or an atom group containing a sulfur atom, and isopentenyl diphosphate With activity to catalyze
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、硫黄原子又は硫黄原子を含む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。
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。 It is preferable to carry out the above biosynthesis using an enzyme having prenyltransferase activity.
本発明はまた、下記式(4)で表されるポリイソプレンであって、下記式(4)中のII−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団により置換されているポリイソプレンに関する。
下記式(4−1)中のII−II部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団に置換され、下記式(4−1)中のII−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。
上記式(4)中のII−I部分が下記式(a)〜(j)のいずれかであることが好ましい。
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。 The polyisoprene is preferably obtained by being biosynthesized from the isoprene oligomer and isopentenyl diphosphate.
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。 The present invention also relates to a process for producing the above isoprene oligomer and the above polyisoprene biosynthesized from isopentenyl diphosphate.
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。 The present invention also relates to a rubber composition comprising the above isoprene oligomer and / or the above polyisoprene.
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。 The present invention also relates to a pneumatic tire produced using the above rubber composition.
本発明のイソプレンオリゴマーは、上記式(1)で表されるイソプレンオリゴマーであって、上記式(1)中のI−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む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)で表されるポリイソプレンであって、上記式(4)中のII−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む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)の末端部分のみに硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団による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(特に、耐摩耗性)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(特に、耐摩耗性)に優れた空気入りタイヤを提供することができる。 The isoprene oligomer of the present invention is an isoprene oligomer represented by the above formula (1), wherein at least one of the atoms or atomic groups contained in the I-I portion in the above formula (1) is a sulfur atom or a sulfur atom Is an isoprene oligomer substituted by an atomic group containing The polyisoprene of the present invention is a polyisoprene represented by the above formula (4), wherein at least one of the atoms or atomic groups contained in the II-I portion in the above formula (4) is a sulfur atom or It is a polyisoprene substituted by an atomic group containing a sulfur atom. Therefore, the isoprene oligomer of the present invention and the polyisoprene of the present invention are substantially modified only by the terminal portion of the molecule (rubber molecule) with a sulfur atom or an atomic group containing a sulfur atom. It is excellent in affinity with the filler such as silica without being impaired in the characteristics originally possessed by Therefore, by blending the isoprene oligomer of the present invention and / or the polyisoprene of the present invention into a rubber composition, a rubber composition in which rubber molecules and a filler are combined at a higher level than before can be obtained. It is possible to provide a rubber composition excellent in the properties and wet grip performance (especially, abrasion resistance). In addition, by using the rubber composition for each member (for example, tread, sidewall) of a tire, for example, a pneumatic tire excellent in low heat buildup and wet grip performance (particularly, abrasion resistance) is provided. be able to.
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1〜8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。 In the process of artificially biosynthesizing a rubber molecule (polyisoprene), an enzyme such as prenyltransferase acts on a mixture of an initiating substrate such as farnesyl diphosphate (FPP) and a monomer such as isopentenyl diphosphate. As a result, isoprene oligomers are formed in which about 1 to 8 isoprene units are addition-polymerized with respect to the starting substrate. Thereafter, by mixing a latex component containing an enzyme which addition-polymerizes isopentenyl diphosphate with the isoprene oligomer, a polyisoprene in which a large number of isopentenyl diphosphates are linked to the oligomer is formed. It has been known.
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。 Thus, addition polymerization by a natural enzyme is indispensable in each process of sequentially bonding a monomer to a starting substrate to make a rubber molecule.
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。 For this reason, as a starting substrate or a monomer for biosynthesizing a rubber molecule (polyisoprene), it is necessary to use one which catalyzes a reaction by the enzyme to be used, and as a result, it is used as a raw material of rubber molecule (polyisoprene) The structures of starting substrates and monomers to be used were limited. In particular, with regard to the starting substrate, restriction due to the enzyme for generating oligomers has been limited to naturally occurring dimethylallyl diphosphate, geranyl diphosphate, farnesyl diphosphate, geranyl geranyl diphosphate and the like.
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。 As a result, even in the case of artificially biosynthesized rubber molecules (polyisoprene), the degree of freedom in the structure is limited, and free molecular design for adding functionality not found in natural rubber has been difficult.
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。 Therefore, for example, when it is desired to obtain a rubber molecule (polyisoprene) into which a functional group or the like is introduced, the rubber molecule (polyisoprene) which has been biosynthesized once as in the case of using a synthetic rubber as a raw material. For example, a treatment having a nitrogen atom-containing group and a compound having a chlorosulfenyl group is reacted to introduce a functional group having affinity to the filler into the rubber molecule.
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。 On the other hand, according to the present invention, an isoprene oligomer or the like having a functionality added to the end by using farnesyl diphosphate or the like in which a part of the structure is modified as a starting substrate for producing isoprene oligomer or polyisoprene. It is based on finding that it is possible to produce polyisoprene.
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。
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。 Based on this finding, it becomes possible to provide an isoprene oligomer or polyisoprene having a terminal end having desired properties, and an isoprene oligomer or isoprene oligomer having various functions added without impairing the properties of the isoprene oligomer or polyisoprene itself. It becomes possible to provide polyisoprene.
更に、本発明者らは、上記知見に加えて、硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団による変性を末端部に加えたイソプレンオリゴマーやポリイソプレンをゴム組成物に配合することにより、硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団による変性以外の変性を末端部に加えたイソプレンオリゴマーやポリイソプレンをゴム組成物に配合した場合に比べて、より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、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度、ウェットグリップ性能(特に、耐摩耗性)により優れたゴム組成物を提供できることを見出した。 Furthermore, in addition to the above findings, the present inventors have incorporated sulfur sulphide or an isoprene oligomer in which modification with an atom group containing a sulfur atom is added at the end to the rubber composition or sulfur. A rubber composition is obtained in which the rubber molecules and the filler are composited in a higher dimension than when an isoprene oligomer or polyisoprene in which a modification other than the modification by an atom group containing atoms is added to the rubber composition is added to the rubber composition. It has been found that, for example, it is possible to provide a rubber composition which is excellent in low heat buildup, wear resistance, elongation at break, breaking strength, wet grip performance (especially wear resistance).
(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)で表されるイソプレンオリゴマーであって、下記式(1)中のI−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団により置換されている。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。
The isoprene oligomer of the present invention is an isoprene oligomer represented by the following formula (1), wherein at least one atom or atomic group contained in the I-I portion in the following formula (1) is a sulfur atom or a sulfur atom Is substituted by a group including Further, in the present specification, a group represented by the following formula (2) has three hydroxyl groups bonded to a phosphorus atom, but in an aqueous solution, part or all of these hydroxyl groups are dissociated (For example, it becomes a group represented by the following formula (5)). In the present specification, a group represented by the following formula (2) is a concept including a group in which part or all of such hydroxyl groups are dissociated.
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硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団による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、一方の末端(重合停止末端)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、もう一方の末端(重合開始末端)に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む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(特に、耐摩耗性)を向上できる。 The isoprene oligomer of the present invention has a structure close to that of natural rubber and has high compatibility with rubber molecules. In addition, in the isoprene oligomer of the present invention, modification with a sulfur atom or a group containing a sulfur atom is added substantially only to the terminal part of the molecule. That is, the isoprene oligomer of the present invention has a hydroxyl group located at one end (end of polymerization termination), a formyl group, a carboxy group, an ester group, a carbonyl group or a group represented by the above formula (2). Since at least one of the atoms or atomic groups contained in the other end (the polymerization initiation end) is substituted by a sulfur atom or an atomic group containing a sulfur atom, silica is not impaired in the characteristics inherent to isoprene oligomers Strong interaction with fillers such as Thus, the isoprene oligomer of the present invention is highly compatible with the rubber, and further, has a strong interaction with the filler such as silica. A rubber composition in which a molecule and a filler are combined can be obtained, and for example, the low heat buildup, wet grip performance, and abrasion resistance (particularly, abrasion resistance) of the rubber composition can be improved.
本発明のイソプレンオリゴマーは、重合開始末端や重合停止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重合停止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(特に、耐摩耗性)の向上効果が高い。 In the isoprene oligomer of the present invention, polar groups and the like are present only at portions near the polymerization initiation end and the polymerization termination end. Therefore, compared with the case where the main chain portion has a polar group or the like or the polymerization termination terminal portion only has a polar group or the like, the dispersity of the filler such as silica is not impaired without impairing the characteristics originally possessed by the isoprene oligomer. For example, the effect of improving low heat buildup, wet grip performance, and abrasion resistance (particularly, abrasion resistance) is high.
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上記式(1)中のI−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む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。 In addition, the isoprene oligomer of the present invention exhibits excellent antibacterial activity. This is naturally occurring because at least one of the atoms or atomic groups contained in the I-I moiety in the above formula (1) constituting the isoprene oligomer is substituted by a sulfur atom or an atomic group containing a sulfur atom The structure is different from that of normal isoprene oligomers, and it has functions such as inhibition of enzyme or coenzyme possessed by bacteria, inhibition of nucleic acid synthesis, inhibition of cell membrane synthesis, inhibition of cell membrane synthesis, cell membrane disruption, cell membrane disruption, etc. It is guessed to be.
式(1)のnは1〜10(好ましくは1〜4、より好ましくは2〜3)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、更に好ましくは1〜5)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。
N of Formula (1) represents an integer of 1 to 10 (preferably 1 to 4, more preferably 2 to 3).
M of Formula (1) represents an integer of 1 to 30 (preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8, more preferably 1 to 5).
Y in the formula (1) is represented by a hydroxyl group (-OH), a formyl group (-CHO), a carboxy group (-COOH), an ester group (-COOR), a carbonyl group (-COR) or the above formula (2) Represents a group.
R of an ester group (-COOR) and a carbonyl group (-COR) represents a C1-C30 (preferably C1-C17) alkyl group. As a C1-C30 alkyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group etc. are mentioned, for example.
As Y in the formula (1), a hydroxyl group and a carboxy group are preferable because they exhibit excellent antibacterial properties and strong interaction with a filler such as silica.
本発明のイソプレンオリゴマーは、上記式(1)中のI−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団により置換されている。なお、本発明のイソプレンオリゴマーは、上記式(1)中のI−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団により置換されていればよく、上記置換に加えて、上記式(1)中のI−I部分に含まれる原子又は原子団が、更に硫黄原子以外の原子や他の原子団により置換されていてもよい。 In the isoprene oligomer of the present invention, at least one of the atoms or atomic groups contained in the I-I moiety in the above formula (1) is substituted by a sulfur atom or an atomic group containing a sulfur atom. In the isoprene oligomer of the present invention, at least one of the atoms or atomic groups contained in the I-I moiety in the above formula (1) may be substituted by a sulfur atom or an atomic group containing a sulfur atom, In addition to the substitution, the atom or atomic group contained in the I-I portion in the above formula (1) may be further substituted by an atom other than a sulfur atom or another atomic group.
上記式(1)中のI−I部分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。 Examples of the atom or atomic group (atom or atomic group before substitution) contained in the I-I portion in the above formula (1) include, for example, a hydrogen atom, a methyl group, a methylene group, a carbon atom, a methine group, etc. It can be mentioned.
上記硫黄原子を含む原子団としては、例えば、メルカプト基、硫黄原子を含む環状構造を有する基(例えば、下記式(s−1)〜(s−5)で表される基)等が挙げられる。なかでも、硫黄原子を含む環状構造を有する基が好ましく、硫黄原子を含む飽和の環状構造を有する基がより好ましく、下記式(s−1)〜(s−5)で表される基が更に好ましく、下記式(s−1)で表される基が特に好ましい。なお、硫黄原子を含む環状構造とは、硫黄原子が環の一部を形成している環状構造を意味する。環状構造中、硫黄原子の数は、好ましくは1〜3、炭素原子の数は、好ましくは2〜10、より好ましくは2〜5である。
上記硫黄原子以外の原子としては、例えば、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、炭素原子等が挙げられる。なかでも、酸素原子が好ましい。すなわち、本発明のイソプレンオリゴマーは、上記式(1)中のI−I部分に含まれる原子又は原子団が、硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団により置換されていると共に、更に酸素原子により置換されていることが好ましい。 As atoms other than the said sulfur atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a silicon atom, a carbon atom etc. are mentioned, for example. Among them, oxygen atom is preferable. That is, in the isoprene oligomer of the present invention, the atom or atomic group contained in the I-I portion in the above formula (1) is substituted by a sulfur atom or an atomic group containing a sulfur atom and further substituted by an oxygen atom Is preferred.
上記他の原子団としては、例えば、エーテル基、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、アルコキシ基、エーテル基、アルキル基が好ましい。すなわち、本発明のイソプレンオリゴマーは、上記式(1)中のI−I部分に含まれる原子又は原子団が、硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団により置換されていると共に、更にアルコキシ基、エーテル基、及びアルキル基からなる群より選択される少なくとも1種の基(特に、エーテル基)により置換されていることが好ましい。 As said other atomic group, For example, an ether group, an acetoxy group, an alkoxy group (preferably C1-C3 alkoxy group, more preferably a methoxy group), a hydroxyl group, an aryl group (preferably a phenyl group), an alkyl group (Preferably an alkyl group of 1 to 5 carbon atoms, more preferably an ethyl group, a tert-butyl group), an acetyl group, an N-alkyl-acetoamino group (the carbon number of alkyl is preferably 1 to 5), an azide group, etc. Can be mentioned. Among these, an alkoxy group, an ether group and an alkyl group are preferable. That is, in the isoprene oligomer of the present invention, the atom or atomic group contained in the I-I portion in the above formula (1) is substituted by a sulfur atom or an atomic group containing a sulfur atom, and further an alkoxy group or ether It is preferable to be substituted by at least one group (in particular, an ether group) selected from the group consisting of a group and an alkyl group.
本発明のイソプレンオリゴマーは、上記式(1)中のI−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団により置換されているが、当該置換は、上記式(1)中のI−I部分のイソプレン単位の繰り返し部のうち、下記式(1−1)中のI−II部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団に置換され、下記式(1−1)中のI−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。
上記式(1)中のI−I部分の具体例としては、例えば、下記式(a)〜(j)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(特に、耐摩耗性)の向上効果が高いという理由から、下記式(e)、(j)で表される構造が好ましい。
(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、硫黄原子又は硫黄原子を含む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。
As a method for producing an isoprene oligomer of the present invention, for example, at least one of atoms or atomic groups represented by the following formula (3) and contained in an isoprene unit in the following formula (3) contains a sulfur atom or a sulfur atom Examples thereof include a method of biosynthesis from allylic diphosphate (hereinafter also referred to as an allylic diphosphate derivative) substituted by an atomic group and isopentenyl diphosphate. Furthermore, in the present specification, the allylic diphosphate derivative has three hydroxyl groups bonded to a phosphorus atom, but in an aqueous solution, part or all of these hydroxyl groups are dissociated (for example, as described above) It becomes like the group represented by Formula (5). In the present specification, the allylic diphosphate derivative is a concept including a compound in which part or all of such hydroxyl groups are dissociated.
式(3)のpは1〜10(好ましくは1〜4、より好ましくは2〜3)の整数を表す。 P of Formula (3) represents an integer of 1 to 10 (preferably 1 to 4, more preferably 2 to 3).
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I−I部分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。 In the present specification, as the atom or atomic group contained in the isoprene unit in the formula (3) (atom or atomic group before substitution), an atom or atom contained in the I-I portion in the above formula (1) The same as the atomic group (atom or atomic group before substitution) can be mentioned.
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の置換は、上記式(1)について説明した置換と同様である。 In the present specification, the substitution of the atom or atomic group contained in the isoprene unit in the formula (3) is the same as the substitution described for the formula (1) above.
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。
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)〜(J)で表される化合物が挙げられる。
上記式(A)〜(J)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。 The allylic diphosphate derivatives represented by the above formulas (A) to (J) and the like are, for example, dimethylallyl diphosphate, geranyl diphosphate, farnesyl diphosphate, geranyl geranyl diphosphate, geraniol, farnesol, geranyl. The person skilled in the art can manufacture it from Geraniol et al. With reference to the method described in the examples.
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。 As a method of biosynthesizing the isoprene oligomer of the present invention from the allylic diphosphate derivative and isopentenyl diphosphate, for example, a method of carrying out using an enzyme having prenyltransferase activity can be mentioned. Specifically, the allylic diphosphate derivative may be reacted with isopentenyl diphosphate in the presence of an enzyme having prenyltransferase activity.
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。
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。プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素としては、例えば、ゲラニル二リン酸合成酵素、ファルネシル二リン酸合成酵素、ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素、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.)等が挙げられる。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。 The enzyme having the above prenyltransferase activity has already been confirmed in large numbers. Examples of enzymes having prenyltransferase activity include geranyl diphosphate synthetase, farnesyl diphosphate synthetase, geranyl geranyl diphosphate synthetase, Z-nonaprenyl diphosphate synthetase (Ishii, K. et al., ( 1986) Biochem, J., 233, 773.) Undecaprenyl diphosphate (UPP) synthetase (Takahashi, I. and Ogura, K. (1982) J. Biochem., 92, 1527 .; Keenman, M. V. and Allen, C. M. (1974) Arch. Biochem. Biophys., 161, 375.) and the like. Since the maximum number of isoprene units that can be produced by each enzyme (m in the above formula (1)) is determined, the enzyme used can be changed according to the target number of isoprene units (m in the above formula (1)) Just do it.
上記プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素は全ての生物種が有するが、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(Bachilus 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。 The enzymes having the above prenyl transferase activity are possessed by all species, for example, Micrococcus luteus B-P26 (Microccus luteus B-P26), Escherichia coli (Escherichia coli), Saccharomyces cerevisiae (Saccharomyces cerevisiae), Arabidopsis・ Sarriana (Arabidopsis thaliana), Hevea brasiliensis (Hevea brasiliensis), Periploca sepium (Periploca sepium), Bacillus stearothermophilus (Bachilus Stearothermophilus), Sulfolobus acidocaldarius (Sulfolobus acidocalda ius, ATCC49426), and the like.
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。
The isoprene oligomer of the present invention is obtained by reacting an allylic diphosphate derivative with isopentenyl diphosphate in the presence of an enzyme having prenyltransferase activity. The presence of an enzyme having prenyltransferase activity refers to a culture of the above organism, an organism isolated from the culture, a treated product of the organism, an enzyme purified from the culture or the organism, genetic engineering method A culture of an organism (transformant) transformed to express an enzyme having a prenyltransferase activity (this enzyme also includes a mutant enzyme described below), an organism separated from the culture, It means the situation in which the treated product of the organism, the culture, or the enzyme purified from the organism is present.
Here, the organism transformed to express an enzyme having prenyltransferase activity is a transformant produced by a conventionally known genetic engineering method, and the production method will be described later.
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。 In order to obtain an organism of the above-mentioned organism, the organism may be cultured in an appropriate medium. The medium for this purpose is not particularly limited as long as the organism can grow, and may be a common medium containing a usual carbon source, a nitrogen source, an inorganic ion, and, if necessary, an organic nutrient source.
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。 For example, as the carbon source, any of the above organisms can be used, and specifically, saccharides such as glucose, fructose, maltose and amylose, alcohols such as sorbitol, ethanol and glycerol, fumaric acid and citric acid Organic acids such as acetic acid and propionic acid, and salts thereof, carbohydrates such as paraffin, or mixtures thereof can be used.
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。 Nitrogen sources include ammonium salts of inorganic salts such as ammonium sulfate and ammonium chloride, ammonium salts of organic acids such as ammonium fumarate and ammonium citrate, nitrates such as sodium nitrate and potassium nitrate, peptone, yeast extract, meat extract, corn steep Organic nitrogen compounds such as liquor or mixtures thereof can be used.
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。 In addition, nutrients such as inorganic salts, trace metal salts, vitamins, and hormones, which are used in a common medium, can be appropriately mixed and used.
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。 The culture conditions are also not particularly limited, and, for example, the culture may be carried out for about 12 to 480 hours while appropriately limiting pH and temperature in the range of pH 5 to 8 and temperature 20 to 60 ° C. under aerobic conditions. .
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。 The culture of the above-mentioned organism means, for example, a culture solution obtained by culturing the above-mentioned organism under the above-mentioned culture conditions, a culture filtrate (culture supernatant) obtained by separating an organism (organism) from the culture by filtration etc. Can be mentioned. Further, examples of the organism separated from the culture include organisms (organisms) separated from the culture solution by filtration, centrifugation, and the like.
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。 Examples of the treated products of the above-mentioned organisms include crushed organisms obtained by homogenizing organisms separated from the above culture, and crushed organisms obtained by sonication.
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。 The above-mentioned culture product or an enzyme purified from the above-mentioned organism means, for example, known purification procedures such as salting out the above-mentioned culture product or the enzyme present in the above-mentioned organism, ion exchange chromatography, affinity chromatography, gel filtration chromatography and the like It is an enzyme obtained by performing The purity of the purified enzyme is not particularly limited.
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。 By reacting an allylic diphosphate derivative with isopentenyl diphosphate in the presence of an enzyme having prenyltransferase activity, the isoprene oligomer of the present invention can be obtained. The reaction may be carried out by adding a culture of the above organism, a purified enzyme or the like to a solution containing a phosphoric acid derivative and isopentenyl diphosphate. The reaction temperature may be, for example, 20 to 60 ° C., the reaction time may be, for example, 1 to 16 hours, and the pH may be, for example, 5 to 8. Moreover, you may add magnesium chloride, surfactant, 2-mercaptoethanol etc. as needed.
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。
In the isoprene oligomer of the present invention obtained by the above reaction, generally, Y in the above formula (1) is a group or a hydroxyl group represented by the above formula (2). The hydroxyl group is generated by hydrolysis of the group represented by the above formula (2).
An isoprene oligomer in which Y in the above formula (1) is a formyl group can be obtained, for example, by oxidizing an isoprene oligomer in which Y in the above formula (1) is a group represented by the above formula (2).
An isoprene oligomer in which Y in the above formula (1) is a carboxy group can be obtained, for example, by oxidizing an isoprene oligomer in which Y in the above formula (1) is a group represented by the above formula (2).
Further, for example, an isoprene oligomer in which Y in the above formula (1) is an ester group is obtained by oxidizing and esterifying an isoprene oligomer in which Y in the above formula (1) is a group represented by the above formula (2). can get.
Furthermore, for example, an isoprene oligomer in which Y in the above formula (1) is a carbonyl group is obtained by oxidizing and esterifying an isoprene oligomer in which Y in the above formula (1) is a group represented by the above formula (2). can get.
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。 Since the isoprene oligomer of the present invention is obtained by biosynthesis except for organic synthesis of the allylic diphosphate derivative which is the starting substrate, it is possible to consider depletion of petroleum resources and environmental problems.
上記式(1)、上記式(1−1)において、I−I部分が開始基質であるアリル性二リン酸誘導体に由来する構造に対応し、()m部分が酵素反応により伸長した部分の構造に対応する。 In the above formula (1) and the above formula (1-1), the I-I moiety corresponds to the structure derived from the allylic diphosphate derivative as the starting substrate, and the () m moiety is a portion elongated by the enzyme reaction Correspond to the structure.
(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、Bachilus stearothermophilus由来ファルネシ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、Sulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラ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3,4に示す。
(Enzyme having prenyltransferase activity)
Next, an enzyme having prenyltransferase activity is described.
The base sequence and the amino acid sequence of farnesyl diphosphate synthetase from Bachilus stearothermophilus are shown in SEQ ID NOS: 1 and 2, respectively, of geranylgeranyl diphosphate synthetase from Sulfolobus acidocaldarius as an example of an enzyme having prenyltransferase activity possessed by the above organisms. The nucleotide sequence and the amino acid sequence are shown in SEQ ID NO: 3 and 4 in the sequence listing, respectively.
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。 The original substrate (starting substrate) of the enzyme possessed by the above-mentioned organism (enzyme having prenyltransferase activity) is allylic diphosphate. And, the above-mentioned allylic diphosphate derivative used as a starting substrate in the present invention originally functions as an inhibitor of the enzyme produced by the above-mentioned organism. Therefore, in the enzyme produced by the above organism, the enzyme activity for the above allylic diphosphate derivative is often low. Therefore, in the present invention, it is preferable to use a mutant-type enzyme in which the enzyme activity for the allylic diphosphate derivative is improved.
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Bachilus stearothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素及びSulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラ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。
When a mutant enzyme is used, an organism (transformant) transformed to express the mutant enzyme may be produced by genetic engineering techniques.
The present inventors succeeded in improving the enzyme activity to the above allylic diphosphate derivative by producing mutant enzymes of the above farnesyl diphosphate synthetase from Bachilus stearothermophilus and geranylgeranyl diphosphate synthetase from Sulfolobus acidocaldarius. did.
本発明者らは、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素(特に、ファルネシル二リン酸合成酵素、ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素)において、1番目のアスパラギン酸リッチドメインの5残基上流に位置するアミノ酸残基を他のアミノ酸残基、特に、親水性のアミノ酸残基(好ましくは、グリシン、セリン、アルギニン、アスパラギン酸)に置換することにより、上記アリル性二リン酸誘導体に対する酵素活性を増大できることを見出した。上記アリル性二リン酸誘導体は、硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団が導入されているため、アリル性二リン酸よりも極性が高い。そのため、上記アリル性二リン酸誘導体に含まれる硫黄原子等の極性の高い部分の近傍に位置するアミノ酸の疎水度を低減することにより、活性が向上するものと推測される。なお、本明細書において、アスパラギン酸リッチドメイン(First Aspartate−Rich Motif:FARMともいう)とは、ファルネシル二リン酸合成酵素やゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素等のトランス型プレニルニリン酸合成酵素に共通して存在するアスパラギン酸に富んだ2つの領域のうち、上流部位を意味する。
FARM配列の具体例としては、例えば、配列番号2に記載のアミノ酸配列(Bachilus stearothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素のアミノ酸配列)の86位から92位までのアミノ酸配列、配列番号4に記載のアミノ酸配列(Sulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素のアミノ酸配列)の82位から86位までのアミノ酸配列に見られるDDLPSD、DDIMDからなるアミノ酸配列が挙げられる。
The present inventors set an amino acid residue located five residues upstream of the first aspartate rich domain in an enzyme having prenyltransferase activity (in particular, farnesyl diphosphate synthetase, geranylgeranyl diphosphate synthetase). It has been found that substitution with other amino acid residues, particularly hydrophilic amino acid residues (preferably, glycine, serine, arginine, aspartic acid) can increase the enzyme activity for the above allylic diphosphate derivative. The allylic diphosphate derivative is more polar than allylic diphosphate because a sulfur atom or an atomic group containing a sulfur atom is introduced. Therefore, it is presumed that the activity is improved by reducing the hydrophobicity of the amino acid located in the vicinity of the highly polar part such as sulfur atom contained in the allylic diphosphate derivative. In the present specification, aspartate rich domain (also referred to as First Aspartate-Rich Motif: FARM) is common to trans-type prenyl diphosphate synthetases such as farnesyl diphosphate synthetase and geranylgeranyl diphosphate synthetase. Of the two aspartic acid-rich regions present, it refers to the upstream site.
Specific examples of FARM sequences include, for example, the amino acid sequence from position 86 to position 92 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 (amino acid sequence of farnesyl diphosphate synthetase derived from Bachilus stearothermophilus), amino acid described in SEQ ID NO: 4 An amino acid sequence consisting of DDLPDS and DIMDD found in the amino acid sequence from position 82 to position 86 of the sequence (amino acid sequence of geranylgeranyl diphosphate synthetase from Sulfolobus acidocaldarius) can be mentioned.
具体的には、以下の(1)、(2)のいずれかの変異を行うことが好ましい。
(1)Bachilus stearothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素の81位のチロシンをアルギニン、セリン、又はアスパラギン酸に置換
(2)Sulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素の77位のフェニルアラニンをグリシン、又はセリンに置換
Specifically, it is preferable to carry out any one of the following mutations (1) and (2).
(1) Tyrosine at position 81 of farnesyl diphosphate synthetase from Bachilus stearothermophilus is substituted with arginine, serine or aspartic acid (2) phenylalanine at position 77 of geranylgeranyl diphosphate synthetase from Sulfolobus acidocaldarius to glycine or serine Replace
具体的には、以下の変異型酵素を作製した。
変異型酵素Y81R:Bachilus stearothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素の81位のチロシンをアルギニンに置換(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Y81S:Bachilus stearothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素の81位のチロシンをセリンに置換(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Y81D:Bachilus stearothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素の81位のチロ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F77G:Sulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素の77位のフェニルアラニ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11,12に示す)
変異型酵素F77S:Sulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素の77位のフェニルアラニンをセリンに置換(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)
変異型酵素のなかでも、Bachilus stearothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素のY81D、Sulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素のF77Gが好ましい。
ここでは、野生型の酵素としてBachilus stearothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素及びSulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラ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。
Specifically, the following mutant enzymes were produced.
Mutant enzyme Y81R: substitution of arginine for tyrosine at position 81 of farnesyl diphosphate synthetase derived from Bachilus stearothermophilus (base sequence and amino acid sequence are shown in SEQ ID NOs: 5 and 6, respectively)
Mutant enzyme Y81S: substitution of serine at position 81 of farnesyl diphosphate synthetase from Bachilus stearothermophilus with serine (the base sequence and amino acid sequence are shown in SEQ ID NOS: 7, 8 in the sequence listing)
Mutant enzyme Y81D: substitution of aspartic acid with tyrosine at position 81 of farnesyl diphosphate synthetase derived from Bachilus stearothermophilus (base sequence and amino acid sequence are shown in SEQ ID NOs: 9 and 10, respectively)
Mutant enzyme F77G: Phenylalanine at position 77 of geranylgeranyl diphosphate synthetase from Sulfolobus acidocaldarius is substituted with glycine (the base sequence and amino acid sequence are shown in SEQ ID NOS: 11, 12 in the sequence listing, respectively)
Mutant enzyme F77S: Phenylalanine at position 77 of geranylgeranyl diphosphate synthetase from Sulfolobus acidocaldarius is substituted with serine (the base sequence and amino acid sequence are shown in SEQ ID NOs: 13 and 14, respectively).
Among the mutant enzymes, Y81D, which is a farnesyl diphosphate synthetase derived from Bachilus stearothermophilus, and F77G, which is a geranylgeranyl diphosphate synthetase derived from Sulfolobus acidocaldarius, are preferable.
Although the case of using farnesyl diphosphate synthetase derived from Bachilus stearothermophilus and geranylgeranyl diphosphate synthetase derived from Sulfolobus acidocaldarius as wild type enzymes was described here, other enzymes having prenyltransferase activity are used as wild type enzymes Even in such a case, mutant enzymes can be produced by the same method.
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
Specific examples of the enzyme having prenyltransferase activity include the following [1].
[1] A protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14
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、硫黄原子又は硫黄原子を含む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
[2] 1 to 25 amino acid substitutions, deletions, insertions, or additions are included in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 An allyl, which is composed of a sequence and represented by the following formula (3), wherein at least one atom or atomic group contained in an isoprene unit in the following formula (3) is substituted by a sulfur atom or an atomic group containing a sulfur atom Having activity of catalyzing the reaction between basic diphosphate (allylic diphosphate derivative) and isopentenyl diphosphate
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、1〜25個のアミノ酸、好ましくは1〜12個のアミノ酸、より好ましくは1〜5個のアミノ酸、更に好ましくは1〜3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。 In order to maintain the activity of catalyzing the reaction between allylic diphosphate derivative and isopentenyl diphosphate, 1 to 25 amino acids, preferably 1 to 12 amino acids, more preferably 1 to 12 amino acids. It is preferable that it is an amino acid sequence containing substitution, deletion, insertion, or addition of 5 amino acids, more preferably 1 to 3 amino acids.
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配列同一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%以上の配列同一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
Also, it is known that a protein having an amino acid sequence with high sequence identity to the amino acid sequence of an enzyme having prenyltransferase activity may have similar activity. Therefore, specific examples of the enzyme having prenyltransferase activity include the following [3].
[3] It consists of an amino acid sequence having a sequence identity of 90% or more with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 and which has allylic diphosphorus A protein having an activity of catalyzing the reaction of an acid derivative with isopentenyl diphosphate
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のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列との配列同一性は、90%以上、より好ましくは95%以上、更に好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上である。 In order to maintain the activity of catalyzing the reaction between the allylic diphosphate derivative and isopentenyl diphosphate, any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 The sequence identity with the amino acid sequence represented by is 90% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, particularly preferably 99% or more.
アミノ酸配列や塩基配列の配列同一性は、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。 The sequence identity of the amino acid sequence and the base sequence can be determined according to the algorithm BLAST [Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873 (1993)] or FASTA [Methods Enzymol. , 183, 63 (1990)] can be used.
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。 As a method of confirming that the protein has the activity of catalyzing the reaction between the allylic diphosphate derivative and isopentenyl diphosphate, for example, a transformant expressing the protein by a conventionally known method is used. The transformant is used to produce the protein. Then, whether or not the reaction between allylic diphosphate derivative and isopentenyl diphosphate can be catalyzed using the protein is determined by HPLC (High Performance Liquid Chromatography), TLC (Thin-Layer Chromatography), etc. Or the method of confirming by quantifying a product and qualitatively is mentioned.
(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
(DNA encoding an enzyme having prenyltransferase activity)
Moreover, following [1]-[3] is mentioned as a DNA which codes the enzyme which has prenyltransferase activity.
[1] DNA encoding the protein of the above [1] to [3]
[2] A DNA consisting of the nucleotide sequence represented by any one of SEQ ID NO: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13
[3] It hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13; And a DNA encoding a protein having an activity of catalyzing the reaction between allylic diphosphate derivative and isopentenyl diphosphate
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。 The term "hybridize" as used herein is a step of hybridizing DNA to a DNA having a specific base sequence or a part of the DNA. Therefore, the DNA having the specific base sequence or the base sequence of a part of the DNA is useful as a probe for Northern or Southern blot analysis, or long enough to be used as an oligonucleotide primer for PCR (Polymerase Chain Reaction) analysis. The DNA may be The DNA used as a probe may be DNA of at least 100 bases or more, preferably 200 bases or more, more preferably 500 bases or more, but may be DNA of at least 10 bases or more, preferably 15 bases or more .
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。 Methods of hybridization experiments of DNA are well known, for example, Molecular Cloning 2nd Edition, 3rd Edition (2001), Methods for General and Molecular Bacteriology, ASM Press (1994), Immunology methods manual, Academic press ( Conditions for hybridization can be determined and experiments can be performed according to many other standard textbooks as described in Molecular).
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。 The above-mentioned stringent conditions include, for example, a filter on which DNA is immobilized and a probe DNA in 50% formamide, 5 × SSC (750 mM sodium chloride, 75 mM sodium citrate), 50 mM sodium phosphate (pH 7.6) After overnight incubation at 42 ° C. in a solution containing 5 × Denhardt's solution, 10% dextran sulfate, and 20 μg / l denatured salmon sperm DNA, eg 0.2 × SSC solution at about 65 ° C. Conditions can be mentioned to wash the filter in, but lower stringency conditions can also be used. The change of stringency conditions is possible by adjusting the concentration of formamide (the lower the concentration of formamide, the lower the stringency), and the change of salt concentration and temperature conditions. As low stringent conditions, for example, 6 × SSCE (20 × SSCE, 3 mol / l sodium chloride, 0.2 mol / l sodium dihydrogen phosphate, 0.02 mol / l EDTA, pH 7.4), 0 After overnight incubation at 37 ° C. in a solution containing .5% SDS, 30% formamide, 100 μg / l denatured salmon sperm DNA, 50 ° C. 1 × SSC, 0.1% SDS solution The conditions used for washing can be mentioned. Further, as further lower stringency conditions, hybridization conditions may be performed using a solution of high salt concentration (for example, 5 × SSC) under the above-described low stringency conditions, followed by washing conditions.
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。 The various conditions described above can also be set by adding or changing the blocking reagent used to reduce the background of the hybridization experiment. The addition of blocking reagents described above may involve changes in hybridization conditions in order to adapt the conditions.
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%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるDNAをあげることができる。 As DNA that can be hybridized under the above-described stringent conditions, for example, SEQ ID NO: 1, 3, 5, 7, 9, 11 when calculated based on the above parameters using programs such as BLAST and FASTA. And at least 80%, preferably at least 90%, more preferably at least 95%, still more preferably at least 98%, particularly preferably at least 99%. The DNA which consists of a base sequence which has can be mentioned.
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。 It is conventionally known that the DNA that hybridizes with the above-mentioned DNA under stringent conditions is a DNA encoding a protein having an activity of catalyzing a reaction between an allylic diphosphate derivative and isopentenyl diphosphate. The recombinant DNA expressing the DNA is prepared by the method described above, the recombinant DNA is introduced into a host cell, the resulting organism is cultured, and the protein is purified from the resulting culture. Then, using the protein, it can be confirmed whether or not the reaction between the allylic diphosphate derivative and isopentenyl diphosphate can be catalyzed by quantifying and characterizing the substrate or product by HPLC, TLC or the like. Methods are included.
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(Bachilus stearothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素の塩基配列)や配列番号3で表される塩基配列(Sulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラ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。 The mutant enzyme and the DNA encoding the mutant enzyme are described in 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) or the like, using, for example, the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (base sequence of farnesyl diphosphate synthetase derived from Bachilus stearothermophilus), SEQ ID NO: 3 The site-specific mutation can be obtained by introducing a site-specific mutation into the base sequence represented by (base sequence of geranylgeranyl diphosphate synthetase derived from Sulfolobus acidocaldarius).
(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。
(Transformant)
Next, a method for producing an organism (transformant) transformed to express an enzyme having prenyltransferase activity is briefly described. Here, a method for producing a transformant transformed so as to express mainly the above mutant enzyme will be briefly described. Such a transformant can be produced by a conventionally known method if the above design concept is determined.
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(Bachilus stearothermophilus由来ファルネシ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。 When introducing a mutation, first, a primer is designed so that the mutation can be introduced at a target site. Examples of the base sequence of the primer include the base sequences described in the Examples and the like. Next, using, for example, a DNA containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (base sequence of farnicyl diphosphate synthetase derived from Bachilus stearothermophilus) as a template DNA, a mutation was introduced by PCR using the above-mentioned primers. The linear DNA is amplified. Then, the obtained linear DNA is inserted downstream of the promoter of a suitable expression vector using a suitable restriction enzyme or the like to prepare a recombinant DNA. Then, a transformant can be obtained by introducing the recombinant DNA into a host cell compatible with the expression vector.
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(Bachilus stearothermophilus由来ファルネシ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。 Also, for example, a DNA containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (base sequence of farnesyl diphosphate synthetase derived from Bachilus stearothermophilus) is inserted downstream of the promoter of a suitable expression vector using a suitable restriction enzyme etc. Then, using the expression vector as a template DNA, the DNA into which a mutation has been introduced by PCR or the like using the above-mentioned primers is circularized by a polymerase to prepare a recombinant DNA. Then, a transformant can be obtained by introducing the recombinant DNA into a host cell compatible with the expression vector.
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(Bachilus stearothermophilus由来ファルネシ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。 In the case where no mutation is introduced, for example, a DNA containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (base sequence of farnesyl diphosphate synthetase derived from Bachilus stearothermophilus) downstream of the promoter of a suitable expression vector is suitably used. The recombinant DNA is prepared by insertion using a restriction enzyme or the like. Then, a transformant can be obtained by introducing the recombinant DNA into a host cell compatible with the expression vector.
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(Bachilus stearothermophilus由来ファルネシ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。
In the above description, the case of using the DNA containing the known nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 (the nucleotide sequence of farnesyl diphosphate synthetase derived from Bachilus stearothermophilus) has been described, but other prenyltransferases derived from the above organisms A DNA encoding an enzyme having activity or an enzyme having prenyltransferase activity from organisms other than the above organisms may be used. In this case, a DNA encoding an enzyme having prenyltransferase activity is identified by screening using a known method, for example, using a part of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 as a probe. You can release it. A method of isolating a target DNA molecule using a DNA molecule as a probe is described in Molecular Cloning, 2nd edition, Cold Spring Harbor press (1989) and the like.
Furthermore, the enzyme having prenyltransferase activity derived from the above-mentioned organism is purified by the above-mentioned purification procedure, and the amino acid sequence of the purified enzyme is determined to identify and isolate the DNA encoding the enzyme. Good.
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。 Any host cell can be used as long as it can express a target gene, such as a microorganism, yeast, animal cell, insect cell, plant cell, etc.
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。 As an expression vector, one which can autonomously replicate in the above host cell or can be integrated into a chromosome and which contains a promoter at a position where it can transcribe the above recombinant DNA can be used.
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。 When a prokaryote such as bacteria is used as a host cell, the above recombinant DNA is capable of autonomous replication in prokaryote, and at the same time, a DNA encoding an enzyme having a promoter, ribosome binding sequence, and prenyltransferase activity, transcription Preferably, it is a recombinant DNA constituted by a termination sequence. In addition, a gene that controls a promoter may be included.
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。 Examples of expression vectors include pColdI (Takara Bio), pCDF-1b, pRSF-1b (all from Novagen), pMAL-c2x (New England Biolabs), pGEX-4T-1 (GE Healthcare Bio) Manufactured by Science), pTrcHis (manufactured by Invitrogen), pSE280 (manufactured by Invitrogen), pGEMEX-1 (manufactured by Promega), pQE-30 (manufactured by Qiagen), pET-3 to pET-52 (manufactured by Novagen), pKYP10 (JP-A-58-110600), pKYP200 [Agric. Biol. Chem. , 48, 669 (1984)], pLSA1 [Agric. Biol. Chem. , 53, 277 (1989)], pGEL1 [Proc. Natl. Acad. Sci. Chem., USA, 82, 4306 (1985)], pBluescript II SK (+), pBluescript II KS (-) (manufactured by Stratagene), pTrS30 [prepared from Escherichia coli JM109 / pTrS30 (FERM BP-5407)], pTrS32 [p. E. coli JM109 / pTrS32 (FERM BP-5408), pPAC31 (WO 98/12343), pUC19 [Gene, 33, 103 (1985)], pSTV28 (Takara Bio Inc.), pUC118 (Takara Bio Inc.) And pPA1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-233798) and the like.
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。 Any promoter may be used as long as it functions in host cells such as Escherichia coli. For example, trp promoter (P trp), T7 promoter, lac promoter (P lac), P L promoter, P R promoter, promoters from P SE such promoters, E. coli or phage, such as, SPO1 promoter, SPO2 promoter, penP promoter Etc can be raised. In addition, a promoter in which two P trp's are connected in series, a promoter such as tac promoter, lacT7 promoter, let I promoter, and the like, which are artificially designed and modified, can also be used.
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。
Furthermore, the xylA promoter for expression in microorganisms belonging to the genus Bacillus [Appl. Microbiol. Biotechnol. , 35, 594-599 (1991)] and P54-6 promoter for expression in microorganisms belonging to the genus Corynebacterium [Appl. Microbiol. Biotechnol. 53, 674-679 (2000)] can also be used.
It is preferable to use a plasmid in which the distance between the Shine-Dalgarno sequence, which is a ribosomal binding sequence, and the initiation codon is adjusted to an appropriate distance (for example, 6 to 18 bases).
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。 Prokaryotes include Escherichia, Serratia, Bacillus, Brevibacterium, Corynebacterium, Microbacterium, Pseudomonas, and Agrobacteria. (Agrobacterium), Alicyclobacillus, Anabena, Anacystis, Arthrobacter, Azotobacter, Azotobacter, Chromatium, Erwinia, Methylobac (Methyloba terium, Phormidium, Rhodobacter, Rhodopseudomonas, Rhodospirillum, Scenedesmus, Streptomyces, Synechococcus , Microorganisms belonging to the genus Zymomonas etc., such as Escherichia coli XL1-Blue, Escherichia coli XL2-Blue, Escherichia coli DH1, Escherichia coli DH5α, Escherichia coli MC1000, Escherichia coli KY3276, Escherichia coli W1485, E. coli JM 109 Escherichia coli HB101, Escherichia coli No. 49, E. coli W3110, E. coli NY 49, E. coli MP347, E. coli NM 522, E. coli BL21, Bacillus subtilis ATCC 33712, Bacillus megaterium, Brevibacterium ammoniagenes (Brevibacterium ammoniagenes), Brevibacterium immariophilum ATCC 14068, Brevibacterium saccharolyticum ATCC 14066, Brevibacterium flavum (Brevibacterium immariophilum) Brevibacterium flavum) ATCC 14067, Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, Corynebacterium glutamicum ATCC 14297, Corynebacterium acetoacidide film (Corynebacterium acetoichilum) Bacteria ammonia film (Microbacterium ammoniaphilum) ATCC 15354, Serratia ficaria (Serratia ficaria), Serratia fo Ticora (Serratia fonticola), Serratia liquefaciens (Serratia marcices), Serratia marcescens, Pseudomonas sp. D-0110, Agrobacterium radiobacter (Agrobacterium radiobacter), Agrobacterium lysozyme Jeans (Agrobacterium rhizogenes), Agrobacterium rubi (Agrobacterium rubi), Anabaena cylindrica (Anabaena cylindrica), Anabaena doriolum (Anabaena doliolum), Anabaena floss aqua (Anabaena) flos-aquae, Arthrobacter aurescens, Arthrobacter citreus, Arthrobacter globformis, Arthrobacter hydrocarboglutamicus , Arthrobacter mysolens, Arthrobacter nicotianae, Arthrobacter paraffineus, Arthrobacter protophormye (Arthro) actor protophormiae), Arthrobacter roseoparaffinus, Arthrobacter sulpheus (Arthrobacter sulfureus), Arthrobacter ureafaciens, Chromatium buderi (Chromatium buderi), (Chromatium tepidum), Chromatium vinosum (Chromatium vinosum), Chromatoum warmingi (Chromatium warmingii), Chromatium fluvaitatire (Chromatium fluviatile), Erwinia uredobara ( rwinia uredovora), erwinia carotovora, erwinia ananas, erwinia herbicola, erwinia punctata, erwinia terreus, methylobacteria (Methylobacterium rhodesianum), Methylobacterium exotorquens (Methylobacterium extorquens), Formidium sp. A) ATCC 29409, Rhodobacter capsulatus (Rhodobacterium capsulatus), R. b .. (Rhodospirillum rubrum), Rhodospirillum salexigens (Rhodospirillum salexigens), Rhodospirium salinarum (Rhodospirillum salinarum), Treptomyces ambofaciens (Streptomyces ambofaciens), Streptomyces aureofaciens (Streptomyces aureofaciens), Streptomyces aureus (Streptomyces aureus), Streptomyces fungididicus (Streptomyces fungidicus), Streptomyces fungidimicus Eggplant (Streptomyces griseochromogenes), Streptomyces griseus, Streptomyces lividans (Streptomyces lividans), Streptomyces oriboglyceus (Streptomyc) s olivogriseus), Streptomyces Rameusu (Streptomyces rameus), Streptomyces Tanashienshisu (Streptomyces tanashiensis), Streptomyces Binaseusu (Streptomyces vinaceus), Zymomonas mobilis (Zymomonas mobilis), or the like can be mentioned.
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。 As a method for introducing recombinant DNA, any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into the above-mentioned host cell. For example, a method using calcium ion [Proc. Natl. Acad. Sci. , USA, 69, 2110 (1972)], protoplast method (JP-A-63-284394), electroporation method [Nucleic Acids Res. , 16, 6127 (1988)], and the heat shock method etc. can be mentioned.
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。 When a yeast strain is used as a host cell, for example, YEp13 (ATCC 37115), YEp24 (ATCC 37051), YCp50 (ATCC 37419), pHS19, pHS15, etc. can be used as an expression vector.
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。 Any promoter may be used as long as it functions in the yeast strain. For example, PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH promoter, gal 1 promoter, gal 10 promoter, heat shock polypeptide promoter And promoters such as MFα1 promoter and CUP 1 promoter.
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。 Host cells include, but are not limited to, Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Kluyveromyces, Trichosporon, Schwanniomyces, Pichia, or Candy. Yeast strains belonging to the genus Candida can be mentioned, and specifically, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces lactis, Trichospolon pullulans Trichosporon pullulans), Shiwaniomaisesu-Arubiusu (Schwanniomyces alluvius), Pichia pastoris (Pichia pastoris), it is possible to increase the Candida utilis (Candida utilis) and the like.
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。 As a method for introducing recombinant DNA, any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into yeast, for example, electroporation [Methods Enzymol. , 194, 182 (1990)], spheroplast method [Proc. Natl. Acad. Sci. , USA, 81, 4889 (1984)], lithium acetate method [J. Bacteriol. , 153, 163 (1983)] and the like.
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。 When animal cells are used as a host, examples of expression vectors include pcDNAI, pcDM8 (commercially available from Funakoshi), pAGE107 (Japanese Patent Laid-Open No. 3-22979), pAS3-3 (Japanese Patent Laid-open No. 2-227075), pCDM8 [Nature, 329, 840 (1987)], pcDNA I / Amp (manufactured by Invitrogen), pREP 4 (manufactured by Invitrogen), pAGE 103 [J. Biochem, 101, 1307 (1987)], pAGE210, pAMo, pAMoA and the like can be used.
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。 Any promoter that can function in animal cells can be used, for example, a promoter of cytomegalovirus (CMV) IE (immediate early) gene, SV40 early promoter or metallothionein promoter, retrovirus Promoters, heat shock promoters, SR.alpha. Promoters and the like. In addition, the enhancer of IE gene of human CMV may be used together with the promoter.
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。
Host cells include mouse myeloma cells, rat myeloma cells, mouse hybridoma cells, human cells Namalwa cells or Namalwa KJM-1 cells, human fetal kidney cells, human leukemia cells, African green monkey kidney cells And CHO cells which are Chinese hamster cells, HBT5637 (JP-A-63-299), and the like.
SP2 / 0, NSO, etc. as mouse / myeloma cells, YB2 / 0 etc. as rat / myeloma cells, HEK293 (ATCC CRL-1573) as human fetal kidney cells, BALL-1 etc. as human leukemia cells, Africa Examples of green monkey kidney cells include COS-1 and COS-7.
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。 As a method for introducing recombinant DNA, any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into animal cells. For example, electroporation [Cytotechnology, 3, 133 (1990)], calcium phosphate method 2-227075), Lipofection method [Proc. Natl. Acad. Sci. , USA, 84, 7413 (1987)] and Virology, 52, 456 (1973).
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。 When insect cells are used as a host, for example, Baculovirus Expression Vectors, A Laboratory Manual, W. et al. H. Proteins are produced by methods described in Freeman and Company, New York (1992), Current Protocols in Molecular Biology, Molecular Biology, A Laboratory Manual, Bio / Technology, 6, 47 (1988), etc. can do.
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。
That is, after co-introducing a recombinant gene transfer vector and a baculovirus into insect cells to obtain a recombinant virus in insect cell culture supernatant, further infecting insect cells with a recombinant virus to produce a protein it can.
Examples of gene transfer vectors used in the method include pVL1392, pVL1393 and pBlueBacIII (all manufactured by Invitrogen).
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。
As the baculovirus, for example, Autographa californica nuclear polyhedrosis virus (Autographa californica nuclear polyhedrosis virus), which is a virus that infects night bugs, and the like can be used.
As insect cells, ovarian cells of Spodoptera frugiperda, ovarian cells of Trichoplusia ni, cultured cells derived from silkworm ovaries and the like can be used.
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。
Sf9, Sf21 (Baculovirus Expression Vectors Laboratory Manual) etc. for Spodoptera frugiperda ovarian cells, High 5 for B. trichoplesia ni cells and BTI-TN-5B1-4 (manufactured by Invitrogen) As cultured cells derived from silkworm ovary, Bombyx mori N4 can be mentioned.
Examples of the method for co-introducing the above-mentioned recombinant gene transfer vector into the insect cell and the above-mentioned baculovirus for preparing a recombinant virus include the calcium phosphate method (Japanese Patent Laid-Open No. 2-227075), the lipofection method [Proc. Natl. Acad. Sci. , USA, 84, 7413 (1987)] and the like.
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。
When plant cells are used as host cells, examples of expression vectors include Ti plasmid, tobacco mosaic virus vector, and the like.
Any promoter may be used as long as it functions in plant cells, and examples include 35S promoter of cauliflower mosaic virus (CaMV), rice actin 1 promoter and the like.
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。
Examples of host cells include tobacco, potato, tomato, carrot, soybean, rapeseed, alfalfa, rice, wheat, barley, and other plant cells.
As a method for introducing a recombinant vector, any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into plant cells. For example, a method using Agrobacterium (JP-A-59-140885, JP-A-60) No.7-0080 (WO 94/00977), electroporation (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-251887), method using a particle gun (gene gun) (Japanese Patent Nos. 2606856 and 2517813), and the like.
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。
The host may be any of microorganisms, yeast, animal cells, insect cells and the like, and plant cells and the like, but preferably a microorganism, more preferably a microorganism belonging to the genus Escherichia, further preferably a microorganism belonging to E. coli. be able to.
When expressed by yeast, animal cells, insect cells or plant cells, proteins to which sugars or sugar chains have been added can be obtained.
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。 The resulting transformant is cultured in a culture medium, and an enzyme having prenyltransferase activity can be produced by accumulating and producing an enzyme having prenyltransferase activity in the culture. In addition, if necessary, the enzyme may be purified by the above-mentioned purification procedure.
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。 The method of culturing the above-mentioned transformant in a culture medium can be carried out according to a conventional method used for culturing a host. For example, culture may be performed with the above-described medium composition and culture conditions.
(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)で表されるポリイソプレンであって、下記式(4)中のII−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団により置換されている。本発明のポリイソプレンは、下記式(4)で表されるようにトランス構造部、シス構造部からなる。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(II−I部分と()m部分を合わせた部分)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)を意味する。
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)の末端に存在する上記式(1)中のI−I部分や下記式(4)中のII−I部分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)の末端に存在する上記式(1)中のI−I部分や下記式(4)中のII−I部分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。
Next, the polyisoprene of the present invention will be described. The polyisoprene of the present invention is a polyisoprene represented by the following formula (4), wherein at least one of the atoms or atomic groups contained in the II-I portion in the following formula (4) is a sulfur atom or a sulfur atom Is substituted by a group including The polyisoprene of the present invention is composed of a trans structural part and a cis structural part as represented by the following formula (4). In addition, a trans structure part means the repeating part (The part which united the II-I part and () m part) of the isoprene unit of a trans structure. Moreover, a cis structure part means the repeating part (() q part in following formula (4)) of the isoprene unit of a cis structure.
In the present specification, to modify the terminal portion of the molecule (rubber molecule) means to modify the I-I portion in the above formula (1) or II in the following formula (4) present at the end of the molecule (rubber molecule). The desired functional group is introduced into a predetermined part of the -I part, or the I-I part in the above formula (1) present at the end of the molecule (rubber molecule) or in the following formula (4) It means that a different structure is introduced into a predetermined part of the II-I part.
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硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団による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、上記式(4)中のII−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む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(特に、耐摩耗性)を向上できる。 The polyisoprene of the present invention has a structure close to that of natural rubber and has high compatibility with rubber molecules. In addition, the polyisoprene of the present invention is substantially modified only by the terminal part of the molecule with a sulfur atom or a group containing a sulfur atom. That is, the polyisoprene of the present invention has a hydroxyl group located at the end of the cis structure part, a formyl group, a carboxy group, an ester group, a carbonyl group or a group represented by the above formula (2), and 4) Since at least one of the atoms or atomic groups contained in the II-I moiety in 4) is substituted by a sulfur atom or an atomic group containing a sulfur atom, silica and the like can be obtained without impairing the inherent properties of polyisoprene. Strong interaction with the filler of Thus, the polyisoprene of the present invention is highly compatible with the rubber, and further, has a strong interaction with the filler such as silica. A rubber composition in which a molecule and a filler are combined can be obtained, and for example, the low heat buildup, wet grip performance, and abrasion resistance (particularly, abrasion resistance) of the rubber composition can be improved.
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(特に、耐摩耗性)の向上効果が高い。 In the polyisoprene of the present invention, polar groups and the like are present only at the end portion of the cis structure portion or the portion near the end of the trans structure portion. Therefore, the dispersion of the filler such as silica is not impaired while the characteristics originally possessed by polyisoprene are inhibited as compared with the case where the main chain has a polar group etc. or the case where the terminal part of the cis structure only has a polar group etc. The property is high, and for example, the effect of improving low heat buildup, wet grip performance, and abrasion resistance (in particular, abrasion resistance) is high.
上記式(4)のn、mは、上記式(1)のn、mと同様である。
上記式(4)のqは、30〜40000(好ましくは800〜30000、より好ましくは1000〜20000)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。
N and m in the formula (4) are the same as n and m in the formula (1).
Q of the said Formula (4) represents the integer of 30-40000 (preferably 800-30000, more preferably 1000-20000).
Y in the formula (4) is the same as Y in the formula (1). In addition, as Y, since the interaction with fillers, such as a silica, is strong, a hydroxyl group and a carboxy group are preferable.
上記式(4)中のII−I部分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I−I部分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。 Examples of the atom or atomic group contained in the II-I portion in the above formula (4) (atom or atomic group before being substituted) include the atom or atomic group contained in the I-I portion in the above formula (1) The same as (atom or atomic group prior to substitution) can be mentioned.
また、上記式(4)中のII−I部分に含まれる原子又は原子団の置換は、上記式(1)について説明した置換と同様である。 Moreover, substitution of the atom or atomic group contained in the II-I part in said formula (4) is the same as the substitution demonstrated about said formula (1).
上記式(4)中のII−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む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II−II部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが硫黄原子又は硫黄原子を含む原子団に置換され、下記式(4−1)中のII−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。
上記式(4)中のII−I部分の具体例としては、例えば、上記式(a)〜(j)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(特に、耐摩耗性)の向上効果が高いという理由から、上記式(e)、(j)で表される構造が好ましい。 As a specific example of the II-I part in said Formula (4), the structure represented by said Formula (a)-(j) is mentioned, for example. Among them, the structures represented by the above formulas (e) and (j) are preferable because they are highly effective in improving low heat buildup, wet grip performance, and abrasion resistance (particularly, abrasion resistance).
(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。
(Method of producing polyisoprene)
Examples of the method for producing the polyisoprene of the present invention include a method of biosynthesizing the isoprene oligomer of the present invention and isopentenyl diphosphate.
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。 The polyisoprene of the present invention can be obtained by biosynthesis except for organic synthesis of the allylic diphosphate derivative which is the starting substrate, so it is possible to consider the depletion of petroleum resources and environmental problems.
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。
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。
In the present invention, polyisoprene can be produced using this enzyme, rubber elongation factor and the like.
That is, as a method of biosynthesizing the polyisoprene of the present invention from the isoprene oligomer of the present invention and isopentenyl diphosphate, for example, a method of carrying out using an enzyme, a rubber elongation factor, etc. contained in natural rubber latex is mentioned Be Alternatively, an enzyme cloned from a natural rubber latex, a rubber elongation factor, or the like may be used.
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。 That is, the isoprene oligomer of the present invention may be reacted with isopentenyl diphosphate in the presence of the enzyme and / or the rubber elongation factor. Specifically, for example, the reaction is carried out by adding natural rubber latex or an enzyme separated from natural rubber latex, a rubber elongation factor, etc. to a solution containing the isoprene oligomer of the present invention and isopentenyl diphosphate. It is good. The reaction temperature may be, for example, 20 to 40 ° C., the reaction time may be, for example, 1 to 72 hours, and the pH may be, for example, 6 to 8. Moreover, you may add magnesium chloride, surfactant, 2-mercaptoethanol etc. as needed.
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。
In the polyisoprene of the present invention obtained by the above reaction, generally, Y in the above formula (4) is a group or a hydroxyl group represented by the above formula (2). The hydroxyl group is generated by hydrolysis of the group represented by the above formula (2).
In addition, polyisoprene in which Y in the above formula (4) is a formyl group can be obtained, for example, by oxidizing polyisoprene in which Y in the above formula (4) is a group represented by the above formula (2).
Moreover, polyisoprene in which Y in the above formula (4) is a carboxy group can be obtained, for example, by oxidizing polyisoprene in which Y in the above formula (4) is a group represented by the above formula (2).
In addition, polyisoprene in which Y in the above formula (4) is an ester group is obtained, for example, by oxidizing and esterifying polyisoprene in which Y in the above formula (4) is a group represented by the above formula (2). can get.
In addition, polyisoprene in which Y in the above formula (4) is a carbonyl group is obtained, for example, by oxidizing and esterifying polyisoprene in which Y in the above formula (4) is a group represented by the above formula (2). can get.
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。 The origin of the natural rubber latex is not particularly limited. For example, Hevea brasiliensis, Ficus elastica, Ficus lyrata, Benjamin gum (Ficus benjamina), Indo borage (Ficus religiosa), Bengal borage (Ficus benghalensis), phylum (Lactarius chrysorrheus) and the like. Among them, Hevea brasiliensis is preferable because the molecular weight of the produced rubber is large and the amount of rubber contained in the latex is large.
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。 The natural rubber latex is obtained, for example, by scratching the stem of Hevea brasiliensis in a groove shape with a knife or the like (tapping) and recovering the natural rubber latex flowing out of the cut milk duct.
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。 Enzymes separated from natural rubber latex, rubber elongation factors, for example, are serum (Serum), liquid bottom phase (bottom fraction), rubber phase (rubber fraction), etc. which are separated by centrifuging natural rubber latex. It can be mentioned. The above-described enzymes, the above-mentioned rubber elongation factor, and the like are contained in the serum or liquid low phase or rubber phase.
上記式(4)、上記式(4−1)において、II−I部分が開始基質であるアリル性二リン酸誘導体に由来する構造、()m部分、()q部分が酵素反応により伸長した部分の構造に対応する。また、II−I部分と()m部分を合わせた構造は、ポリイソプレンを製造する際に用いたイソプレンオリゴマーに由来する構造に対応する。 In the above formula (4) and the above formula (4-1), the structure in which the II-I moiety is derived from the allylic diphosphate derivative which is the starting substrate, () m moiety, () q moiety extended by enzyme reaction Corresponds to the structure of the part. Moreover, the structure which united II-I part and () m part respond | corresponds to the structure derived from the isoprene oligomer used when manufacturing polyisoprene.
(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(特に、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。
(Rubber composition)
The rubber composition of the present invention comprises the isoprene oligomer of the present invention and / or the polyisoprene of the present invention. Therefore, the rubber composition of the present invention is excellent in low heat buildup, wet grip performance, and abrasion resistance (in particular, abrasion resistance). The polyisoprene of the present invention can be used as a rubber component.
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。 The content of the polyisoprene of the present invention is preferably 20% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, still more preferably 60% by mass or more, and may be 100% by mass in 100% by mass of the rubber component. .
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。 Examples of rubber components that can be used other than the polyisoprene of the present invention include isoprene rubber (IR), natural rubber (NR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), styrene isoprene butadiene rubber (SIBR), chloroprene Mention may be made of diene rubbers such as rubber (CR) and acrylonitrile butadiene rubber (NBR). The rubber component may be used alone or in combination of two or more. Among them, NR and BR are preferable.
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。 When the isoprene oligomer of the present invention is blended in a rubber composition, it is preferable to use NR as the rubber component because the compatibility with the isoprene oligomer is high. By combining the isoprene oligomer of the present invention with NR, the effect of blending the isoprene oligomer of the present invention is more suitably obtained.
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。 When the isoprene oligomer of the present invention is blended in a rubber composition, the content of NR in 100% by mass of the rubber component is preferably 20% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, still more preferably 60% by mass or more It may be 100% by mass.
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。 The content of the isoprene oligomer of the present invention is preferably 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If the amount is less than 1 part by mass, the effect obtained by blending the isoprene oligomer may not be sufficiently obtained. The content of the isoprene oligomer is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less. If it exceeds 20 parts by mass, the strength may be reduced, and the abrasion resistance may also be reduced.
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。 As a filler which can be used by this invention, a silica, carbon black, clay, a calcium carbonate etc. are mentioned, for example.
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。 In the present invention, it is preferred to use silica as the filler. By blending silica, the effects obtained by blending the isoprene oligomer of the present invention and / or the polyisoprene of the present invention are sufficiently obtained. The silica is not particularly limited, and examples thereof include dry method silica (anhydrous silicic acid), wet method silica (hydrous silicic acid) and the like, but wet method silica is preferable because it has many silanol groups.
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。 In the present invention, it is also preferable to use carbon black as a filler. Also in this case, the effects obtained by blending the isoprene oligomer of the present invention and / or the polyisoprene of the present invention can be sufficiently obtained.
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。 In the rubber composition of the present invention, in addition to the above-mentioned components, compounding agents generally used for producing a rubber composition, for example, a silane coupling agent, zinc oxide, stearic acid, various antioxidants, softening of oil and the like Agents, waxes, vulcanizing agents such as sulfur, vulcanization accelerators and the like can be appropriately blended.
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。 As a method for producing the rubber composition of the present invention, a known method can be used. For example, the above-mentioned components are kneaded using a rubber kneading apparatus such as an open roll or a Banbury mixer and then vulcanized. It can be manufactured.
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。 The rubber composition of the present invention can be suitably used for each component (for example, tread, sidewall, undertread, ply, breaker, carcass) of a tire.
(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。
(Pneumatic tire)
The pneumatic tire of the present invention can be produced by the usual method using the above rubber composition. That is, the rubber composition is extruded at the unvulcanized stage according to the shape of each member (for example, tread, sidewall) of the tire, and is molded by a usual method on a tire molding machine. It bonds together with a member and forms an unvulcanized tire. The unvulcanized tire can be heated and pressurized in a vulcanizer to produce a tire.
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。 Although the present invention will be specifically described based on examples, the present invention is not limited to these.
(開始基質の調製)
(製造例1)
(上記式(A)で表される化合物の合成)
上記式(A)で表される化合物(29)の合成は、下記スキームに示したとおりである。クロロアセトン(35)に塩基触媒下でエチルメルカプタンを反応させ、ケトン(36)を得た。このケトン(36)は、ジエトキシカルボエトキシメチルホスフィンオキシドとともに、wittig反応を行い、E体、Z体不飽和カルボン酸エステルを得た。E体、Z体は、フラッシュカラムを用いて分離精製した。E体、Z体の構造確認には、1H−NMRを用いた。即ち、3位のメチル基のケミカルシフトにおいて、一般に、エステルカルボニル基に対しシス位のメチル基は、トランス位より低磁場に出る。E体(37)をLiAlH4で還元し、アルコール(38)が得られる。また、このアルコールにおいて、3位のメチル基のケミカルシフトは、エステルのときとは逆に、シス位のメチル基がトランス位より高磁場にでる。この事でさらに、E体、Z体を確認できた。このアルコール(38)を、Poulter等の手法により、Ph3P存在下CCl4にて塩素化し、THP(トリス(テトラ−n−ブチル)アンモニウムハイドロジェン2リン酸)を用いてピロリン酸化し、上記式(A)で表される化合物(29)を得た。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。
(Production Example 1)
(Synthesis of Compound Represented by Formula (A) Above)
The synthesis of the compound (29) represented by the above formula (A) is as shown in the following scheme. Chloroacetone (35) was reacted with ethyl mercaptan under base catalysis to obtain ketone (36). This ketone (36), together with diethoxycarbethoxymethyl phosphine oxide, was subjected to wittig reaction to obtain an E-form, Z-form unsaturated carboxylic acid ester. E form and Z form were separated and purified using a flash column. 1 H-NMR was used for structural confirmation of E-form and Z-form. That is, in the chemical shift of the methyl group at the 3-position, in general, the methyl group in the cis position with respect to the ester carbonyl group is outfielder than the trans position. E form (37) is reduced with LiAlH 4 to obtain alcohol (38). In addition, in this alcohol, the chemical shift of the methyl group at the 3-position causes the cis-position methyl group to be in a higher magnetic field than the trans position, contrary to the case of the ester. Furthermore, E form and Z form were able to be confirmed by this thing. This alcohol (38) is chlorinated with CCl 4 in the presence of Ph 3 P by the technique of Poulter et al., Pyrophosphorylated with THP (tris (tetra-n-butyl) ammonium hydrogen diphosphate), The compound (29) represented by Formula (A) was obtained. Confirmation of intermediates and final products in each synthesis step was performed using TLC and instrumental analysis (IR, NMR).
(製造例2)
(上記式(B)で表される化合物の合成)
上記式(B)で表される化合物(30)の合成は、下記スキームに示したとおりである。クロロアセトン(35)にプロピルメルカプタンを塩基触媒下で反応させ、ケトン(40)を得た。得られたケトン(40)は、ジエトキシカルボエトキシメチルホスフィンオキシドとともに、Wittig反応を行い、E体、Z体不飽和カルボン酸エステルを得た。E体、Z体は、カラムで分離精製した。E体(41)をLiAlH4で還元しアルコール(42)を得た。このアルコール(42)は、常法どおり塩素化し、THPを用いてピロリン酸化し、上記式(B)で表される化合物(30)を得た。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。
(Synthesis of Compound Represented by Formula (B) Above)
The synthesis of the compound (30) represented by the above formula (B) is as shown in the following scheme. Chloroacetone (35) was reacted with propyl mercaptan under a base catalyst to obtain ketone (40). The obtained ketone (40) was subjected to Wittig reaction with diethoxycarbethoxymethyl phosphine oxide to obtain an E-form, Z-form unsaturated carboxylic acid ester. E form and Z form were separated and purified by column. E form (41) was reduced with LiAlH 4 to obtain alcohol (42). The alcohol (42) was chlorinated as usual and pyrophosphorylated using THP to obtain a compound (30) represented by the above formula (B). Confirmation of intermediates and final products in each synthesis step was performed using TLC and instrumental analysis (IR, NMR).
(製造例3)
(上記式(C)で表される化合物の合成)
上記式(C)で表される化合物(31)の合成法は、下記スキームに示したとおりである。メチルビニルケトン(44)に塩基触媒下でエチルメルカプタンをMichael付加し、ケトン(45)を得た。このケトン(45)を、ジエトキシカルボエトキシメチルホスフィンオキシドとともに、Wittig反応を行い、E体、Z体不飽和カルボン酸エステルを得た。E体、Z体は、カラムで分離精製した。E体(46)をLiAlH4で還元しアルコール(47)を得た。このアルコール(47)は、常法どおり塩素化し、THPを用いてピロリン酸化し、上記式(C)で表される化合物(31)を得た。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。
(Synthesis of Compound Represented by Formula (C) Above)
The synthesis method of the compound (31) represented by the above formula (C) is as shown in the following scheme. Michael addition of ethyl mercaptan to methyl vinyl ketone (44) under base catalyst gave ketone (45). This ketone (45) was subjected to Wittig reaction together with diethoxycarbethoxymethylphosphine oxide to obtain an E-form, Z-form unsaturated carboxylic acid ester. E form and Z form were separated and purified by column. E form (46) was reduced with LiAlH 4 to obtain alcohol (47). The alcohol (47) was chlorinated as usual and pyrophosphorylated using THP to obtain a compound (31) represented by the above formula (C). Confirmation of intermediates and final products in each synthesis step was performed using TLC and instrumental analysis (IR, NMR).
(製造例4)
(上記式(D)で表される化合物の合成)
他の化合物と同様に上記式(D)で表される化合物を調製した。
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。
(Production Example 4)
(Synthesis of Compound Represented by Formula (D) Above)
The compound represented by the above formula (D) was prepared in the same manner as the other compounds.
Confirmation of intermediates and final products in each synthesis step was performed using TLC and instrumental analysis (IR, NMR).
(製造例5)
(上記式(E)で表される化合物の合成)
上記式(E)で表される化合物(34)の合成法を下記スキームに示した。1,1−ジメトキシ−3−ブタノン(57)を酸触媒下で1,2−エチレンジチオールと反応させ、ケトン(58)を得た。このケトン(58)は、ジエトキシカルボエトキシメチルホスフィンオキシドとともにWittig反応を行い、E体、Z体不飽和カルボン酸エステルを得た。E体、Z体は、カラムにより分離精製された。E体(59)をLiAlH4で還元し、アルコール(60)を得た。このアルコール(60)は、常法とおりクロロ化され、THPを用いてピロリン酸化し、上記式(E)で表される化合物(34)を得た。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。
(Synthesis of Compound Represented by Formula (E) Above)
The synthesis method of the compound (34) represented by the above formula (E) is shown in the following scheme. 1,1-Dimethoxy-3-butanone (57) is reacted with 1,2-ethylene dithiol under acid catalysis to give ketone (58). The ketone (58) was subjected to Wittig reaction with diethoxycarbethoxymethyl phosphine oxide to obtain an E-form, Z-form unsaturated carboxylic acid ester. E form and Z form were separated and purified by the column. E form (59) was reduced with LiAlH 4 to obtain alcohol (60). This alcohol (60) was chlorinated as usual and pyrophosphorylated using THP to obtain a compound (34) represented by the above formula (E). Confirmation of intermediates and final products in each synthesis step was performed using TLC and instrumental analysis (IR, NMR).
(製造例6)
(上記式(F)で表される化合物の合成)
上記式(F)で表される化合物(14)の合成法を下記スキームに示した。ゲラニオール(21)とジヒドロピランをピリジニウムp−トルエンスルホン酸(PPTS)触媒下で縮合して、ゲラニオールの水酸基をテトラヒドロピラン環で保護したエーテル(22)を得た。(22)に二酸化セレンの触媒として用い、t−ブチルヒドロペルオキシド(TBHP)による酸化反応を行い、選択的に8位の炭素に水酸基を導入しトランス体のアルコール(23)を得た。(23)の水酸基を、ジクロロメタン中でN−クロロこはく酸イミド(NCS)を用いてクロロ化することにより塩化物(24)を得た。(24)を金属ナトリウムとエタンチオールを用いてスルフィド合成を行いスルフィド(69)を合成した。次いで(69)をPTS触媒下でテトラヒドロピラン環を外し、アルコール(70)とした。これより先は前述と同じ合成法を用いクロロ化することにより、水酸基を塩素で置換し塩化物(71)を得た。この後は塩化物(71)をTHPを用いて二リン酸化して上記式(F)で表される化合物(14)を得た。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。
(Synthesis of Compound Represented by Formula (F) Above)
The synthesis method of the compound (14) represented by the above formula (F) is shown in the following scheme. Geraniol (21) and dihydropyran were condensed under pyridinium p-toluenesulfonic acid (PPTS) catalyst to obtain an ether (22) in which the hydroxyl group of geraniol was protected by a tetrahydropyran ring. An oxidation reaction with t-butyl hydroperoxide (TBHP) was carried out using (22) as a catalyst for selenium dioxide, and a hydroxyl group was selectively introduced into carbon at the 8-position to obtain a trans alcohol (23). Chlorination of the hydroxyl group of (23) with N-chlorosuccinimide (NCS) in dichloromethane gave chloride (24). Sulfide synthesis was conducted using (24) with metallic sodium and ethanethiol to synthesize sulfide (69). Then, the tetrahydropyran ring was removed from (69) under PTS catalysis to give alcohol (70). From this point onward, the hydroxyl group was replaced by chlorine to obtain a chloride (71) by chlorination using the same synthesis method as described above. After this, chloride (71) was diphosphorylated using THP to obtain a compound (14) represented by the above formula (F). Confirmation of intermediates and final products in each synthesis step was performed using TLC and instrumental analysis (IR, NMR).
(製造例7)
(上記式(G)で表される化合物の合成)
上記式(G)で表される化合物(16)の合成法を下記スキームに示した。ゲラニオール(21)とジヒドロピランをピリジニウムp−トルエンスルホン酸(PPTS)触媒下で縮合して、ゲラニオールの水酸基をテトラヒドロピラン環で保護したエーテル(22)を得た。(22)に二酸化セレンの触媒として用い、t−ブチルヒドロペルオキシド(TBHP)による酸化反応を行い、選択的に8位の炭素に水酸基を導入しトランス体のアルコール(23)を得た。(23)の水酸基を、ジクロロメタン中でN−クロロこはく酸イミド(NCS)を用いてクロロ化することにより塩化物(24)を得た。(24)を金属ナトリウムとブタンチオールを用いてスルフィド合成を行いスルフィド(75)を合成した。次いで(75)をPTS触媒下でテトラヒドロピラン環を外し、アルコール(76)とした。これより先は前述と同じ合成法を用いクロロ化することにより、水酸基を塩素で置換し塩化物(77)を得た。この後は塩化物(77)をTHPを用いて二リン酸化して上記式(G)で表される化合物(16)を得た。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。
(Synthesis of Compound Represented by Formula (G) Above)
The synthesis method of the compound (16) represented by the above formula (G) is shown in the following scheme. Geraniol (21) and dihydropyran were condensed under pyridinium p-toluenesulfonic acid (PPTS) catalyst to obtain an ether (22) in which the hydroxyl group of geraniol was protected by a tetrahydropyran ring. An oxidation reaction with t-butyl hydroperoxide (TBHP) was carried out using (22) as a catalyst for selenium dioxide, and a hydroxyl group was selectively introduced into carbon at the 8-position to obtain a trans alcohol (23). Chlorination of the hydroxyl group of (23) with N-chlorosuccinimide (NCS) in dichloromethane gave chloride (24). Sulfide synthesis was conducted using (24) with metallic sodium and butanethiol to synthesize sulfide (75). Then, the tetrahydropyran ring was removed from (75) under PTS catalysis to give alcohol (76). From this point onward, the hydroxyl group was replaced with chlorine to obtain a chloride (77) by chlorination using the same synthesis method as described above. After this, chloride (77) was diphosphorylated using THP to obtain a compound (16) represented by the above formula (G). Confirmation of intermediates and final products in each synthesis step was performed using TLC and instrumental analysis (IR, NMR).
(製造例8)
(上記式(H)で表される化合物の合成)
上記式(H)で表される化合物(17)の合成法を下記スキームに示した。ゲラニオール(21)とジヒドロピランをピリジニウムp−トルエンスルホン酸(PPTS)触媒下で縮合して、ゲラニオールの水酸基をテトラヒドロピラン環で保護したエーテル(22)を得た。(22)に二酸化セレンの触媒として用い、t−ブチルヒドロペルオキシド(TBHP)による酸化反応を行い、選択的に8位の炭素に水酸基を導入しトランス体のアルコール(23)を得た。(23)の水酸基を、ジクロロメタン中でN−クロロこはく酸イミド(NCS)を用いてクロロ化することにより塩化物(24)を得た。(24)を金属ナトリウムとペンタンチオールを用いてスルフィド合成を行いスルフィド(78)を合成した。次いで(78)をPTS触媒下でテトラヒドロピラン環を外し、アルコール(79)とした。これより先は前述と同じ合成法を用いクロロ化することにより、水酸基を塩素で置換し塩化物(80)を得た。この後は塩化物(80)をTHPを用いて二リン酸化して上記式(H)で表される化合物(17)を得た。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。
(Synthesis of Compound Represented by Formula (H) Above)
The synthesis method of the compound (17) represented by the above formula (H) is shown in the following scheme. Geraniol (21) and dihydropyran were condensed under pyridinium p-toluenesulfonic acid (PPTS) catalyst to obtain an ether (22) in which the hydroxyl group of geraniol was protected by a tetrahydropyran ring. An oxidation reaction with t-butyl hydroperoxide (TBHP) was carried out using (22) as a catalyst for selenium dioxide, and a hydroxyl group was selectively introduced into carbon at the 8-position to obtain a trans alcohol (23). Chlorination of the hydroxyl group of (23) with N-chlorosuccinimide (NCS) in dichloromethane gave chloride (24). Sulfide synthesis was carried out using sodium metal and pentanethiol for (24) to synthesize sulfide (78). Then, the tetrahydropyran ring was removed from (78) under PTS catalysis to give alcohol (79). From this point onward, the hydroxyl group was replaced with chlorine by chlorination using the same synthesis method as described above to obtain a chloride (80). After this, chloride (80) was diphosphorylated using THP to obtain a compound (17) represented by the above formula (H). Confirmation of intermediates and final products in each synthesis step was performed using TLC and instrumental analysis (IR, NMR).
(製造例9)
(上記式(I)で表される化合物の合成)
上記式(I)で表される化合物(18)の合成法を下記スキームに示した。ゲラニオール(21)とジヒドロピランをピリジニウムp−トルエンスルホン酸(PPTS)触媒下で縮合して、ゲラニオールの水酸基をテトラヒドロピラン環で保護したエーテル(22)を得た。(22)に二酸化セレンの触媒として用い、t−ブチルヒドロペルオキシド(TBHP)による酸化反応を行い、選択的に8位の炭素に水酸基を導入しトランス体のアルコール(23)を得た。(23)の水酸基を、ジクロロメタン中でN−クロロこはく酸イミド(NCS)を用いてクロロ化することにより塩化物(24)を得た。(24)を金属ナトリウムとヘキサンチオールを用いてスルフィド合成を行いスルフィド(81)を合成した。次いで(81)をPTS触媒下でテトラヒドロピラン環を外し、アルコール(82)とした。これより先は前述と同じ合成法を用いクロロ化することにより、水酸基を塩素で置換し塩化物(83)を得た。この後は塩化物(83)をTHPを用いて二リン酸化して上記式(I)で表される化合物(18)を得た。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。
(Synthesis of Compound Represented by Formula (I) Above)
The synthesis method of the compound (18) represented by the above formula (I) is shown in the following scheme. Geraniol (21) and dihydropyran were condensed under pyridinium p-toluenesulfonic acid (PPTS) catalyst to obtain an ether (22) in which the hydroxyl group of geraniol was protected by a tetrahydropyran ring. An oxidation reaction with t-butyl hydroperoxide (TBHP) was carried out using (22) as a catalyst for selenium dioxide, and a hydroxyl group was selectively introduced into carbon at the 8-position to obtain a trans alcohol (23). Chlorination of the hydroxyl group of (23) with N-chlorosuccinimide (NCS) in dichloromethane gave chloride (24). Sulfide synthesis was carried out using (24) with metallic sodium and hexanethiol to synthesize a sulfide (81). Then, the tetrahydropyran ring was removed from (81) under PTS catalysis to give alcohol (82). From this point onward, the hydroxyl group was replaced by chlorine to obtain a chloride (83) by chlorination using the same synthesis method as described above. After this, chloride (83) was diphosphorylated using THP to obtain a compound (18) represented by the above formula (I). Confirmation of intermediates and final products in each synthesis step was performed using TLC and instrumental analysis (IR, NMR).
(製造例10)
(上記式(J)で表される化合物の合成)
他の化合物と同様に上記式(J)で表される化合物を調製した。
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。
Production Example 10
(Synthesis of Compound Represented by Formula (J) Above)
The compound represented by the above formula (J) was prepared in the same manner as the other compounds.
Confirmation of intermediates and final products in each synthesis step was performed using TLC and instrumental analysis (IR, NMR).
<Bachilus stearothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素を使用した実験例>
(製造例11)
(変異導入酵素の作製)
Bachilus stearothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素(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)に変異を導入し、変異導入酵素の作製を行なった。
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Y81R作製用プライマー
センスプライマー 5’−caaatcatcatggatcaaagagcgcgtatggatcatttcaatcgcg−3’(配列番号15)
アンチセンスプライマー 5’−cgcgattgaaatgatccatacgcgctctttgatccatgatgatttg−3’(配列番号16)
変異型酵素Y81S作製用プライマー
センスプライマー 5’−caaatcatcatggatcaaagagctcgtatggatcatttcaatcgcg−3’(配列番号17)
アンチセンスプライマー 5’−cgcgattgaaatgatccatacgagctctttgatccatgatgatttg−3’(配列番号18)
変異型酵素Y81D作製用プライマー
センスプライマー 5’−aatcatcatggatcaaagagtccgtatggatcatttcaatcgc−3’(配列番号19)
アンチセンスプライマー 5’−gcgattgaaatgatccatacggactctttgatccatgatgatt−3’(配列番号20)
<Example of experiment using farnesyl diphosphate synthase from Bachilus stearothermophilus>
(Production Example 11)
(Preparation of mutagenizing enzyme)
A mutation was introduced into a farnesyl diphosphate synthetase derived from Bachilus stearothermophilus (the base sequence and the amino acid sequence are shown in SEQ ID NOS: 1 and 2 in the sequence listing, respectively) to prepare a mutation introducing enzyme.
The reagents used were Stratagene's QuickChange Site-Directed Mutagenesis Kit. The primers were designed to introduce a mutation at the target site. Primers for mutation introduction were purchased from Medical Biology Research Institute, Inc. (manufacturer: XX IDT). The designed primers are as shown below.
Primer sense primer for preparation of mutant type enzyme Y81R 5'-caaatcatcatggggatcaaagagcgcgtatggatcatttcaatcgcg-3 '(SEQ ID NO: 15)
Antisense primer 5'-cgcgattgaaatgatccatacgcgcttttatccatgatgatttg-3 '(SEQ ID NO: 16)
Primer sense primer for preparation of mutant type enzyme Y81S 5′-caaatcatcatggggatcaaagagctcgtatggatcatttcaatcgcg-3 ′ (SEQ ID NO: 17)
Antisense primer 5'-cgcgattgaaatgatccatacgagcttttgatcgatgatttg-3 '(SEQ ID NO: 18)
Primer sense primer for preparation of mutant type enzyme Y81D 5′-aatcatcatggatcaaagagtccgtatggatcatttcaatcgc-3 ′ (SEQ ID NO: 19)
Antisense primer 5'-gcgattgaaatgatccatacggactcttttatccatgatgatt-3 '(SEQ ID NO: 20)
dsDNA templateはBachilus stearothermophilus由来ファルネシ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pEX(pEX/BS−FPS)を用いた。
なお、pEX/BS−FPS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℃ 30 secを1サイクル、95℃ 30 sec−55℃ 1 min−68℃ 8 min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。
The dsDNA template used was pEX (pEX / BS-FPS) into which a farnesyl diphosphate synthase derived from Bachilus stearothermophilus (hereinafter also referred to as a wild-type enzyme) was incorporated.
The pEX / BS-FPS was transferred from Prof. Furuyama Tanetoshi, Research Institute for Multidisciplinary Research in Tohoku University. 2 μl of 10x Pfu polymerase buffer, 2-20 ng of dsDNA template, 50 ng of sense primer, 50 ng of antisense primer, 0.4 μl of 2.5 mM each dNTP, 20 μl of ddH 2 O, 0.4 ml of Pfu polymerase (2.5 U / μl) Mix and perform PCR reaction. The PCR reaction was carried out at 95 ° C. for 30 sec in one cycle and at 95 ° C. for 30 sec-55 ° C. for 1 min-68 ° C. for 8 min for 15 cycles. After PCR, 0.4 μl of Dpn I was added to the PCR reaction solution, and Dpn I treatment was performed at 37 ° C. for 1 hour. Heat shock method E. coli using 1-10 μl of Dpn I treatment solution. E. coli DH5α was transformed, and the transformant was coated on LB agar medium containing 50 μg / mL of ampicillin and cultured overnight at 37 ° C. to select transformants. The transformant was cultured overnight in LB medium containing 50 μg / ml of ampicillin, and a plasmid was prepared from the obtained culture medium by the alkaline SDS method. The plasmid was confirmed to be mutagenized using a sequencer.
(製造例12)
(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)/pEX/BS−FPS(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、Butyl−Toyopearlカラム、およびDEAE−Toyopearlカラム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。
Production Example 12
(Production of a protein having prenyltransferase activity)
Obtained E. coli. E. coli BL21 (DE3) / pEX / BS-FPS (wild type and mutant) were inoculated into a test tube containing 3 mL of LB medium containing 50 μg / mL of ampicillin, and shake cultured at 37 ° C. for 5 hours. Inoculate 1 mL of the obtained culture solution into a 500 mL Erlenmeyer flask containing 100 mL of LB medium containing 50 μg / mL of ampicillin, shake culture at 37 ° C. for 3 hours, and add IPTG to 0.1 mmol / L. And shake cultured at 30 ° C. for 18 hours. The culture solution was centrifuged to obtain wet cells.
The wet cells obtained above were disrupted by sonication, and then centrifuged to obtain a supernatant having a protein having prenyltransferase activity purified using a Butyl-Toyopearl column and a DEAE-Toyopearl column. . The purified protein was confirmed to be purified by SDS-PAGE.
(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、50 mM Tris−HCl Buffer (pH 8.5)、50 mM 塩化アンモニウム、5 mM 塩化マグネシウム、50 mM 2−メルカプトエタノール、25 mM 開始基質(ジメチルアリル二リン酸(DMAPP)、ゲラニル二リン酸(GPP)、製造例1〜10で調製した各開始基質)、25 mM [1−14C]イソペンテニル二リン酸を含む反応液を調整し、55℃のwater bathで30分反応させた。
反応終了後、塩酸、ヘキサンを加え、攪拌後、静置した。その後、上清(ヘキサン層)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。
(Preparation of isoprene oligomer)
10 mg of each purified protein, 50 mM Tris-HCl Buffer (pH 8.5), 50 mM ammonium chloride, 5 mM magnesium chloride, 50 mM 2-mercaptoethanol, 25 mM starting substrate (dimethylallyl diphosphate (DMAPP) , Geranyl diphosphate (GPP), each starting substrate prepared in Preparation Examples 1 to 10), 25 mM [1- 14 C] isopentenyl diphosphate, and the reaction solution is adjusted to 30 at a water bath of 55 ° C. I was allowed to react for a minute.
After completion of the reaction, hydrochloric acid and hexane were added, and the mixture was stirred and allowed to stand. Thereafter, the supernatant (hexane layer) was concentrated to dryness by evaporation. The structure was partially confirmed by NMR to obtain an isoprene oligomer.
The details (n and m in the formula (1)) of the obtained isoprene oligomer were as shown in Tables 1 and 2. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
In addition, n and m in Formula (1) were computed based on the information of the used starting substrate, and the isoprene chain length by TLC. Moreover, Y identified the structure by NMR or IR.
(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1〜10で調製した開始基質、ジメチルアリル二リン酸(DMAPP)、及びゲラニル二リン酸(GPP)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(Bachilus stearothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素)ゲラニル二リン酸に対する活性を100として指数表示した(表3)。
精製した蛋白質を500ng、50 mM phosphate Buffer(pH 5.8)、50 mM 塩化アンモニウム、0.01% TritonX−100、50 mM 2−メルカプトエタノール、25 mM 開始基質(製造例1〜10で調製した各開始基質、ジメチルアリル二リン酸(DMAPP)、ゲラニル二リン酸(GPP))、25 mM [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15分反応させた。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。
(Example and Comparative Example)
(Comparison of activity of wild type enzyme and mutant type enzyme (relative activity by substrate))
The reaction was carried out using the starting substrate prepared in Preparation Examples 1 to 10, dimethylallyl diphosphate (DMAPP) and geranyl diphosphate (GPP) under the following conditions, and the activity of each mutant-type enzyme with respect to each starting substrate The activity against wild-type enzyme (farnesyl diphosphate synthetase derived from Bachilus stearothermophilus) geranyl diphosphate was expressed as an index of 100 (Table 3).
500 ng of purified protein, 50 mM phosphate buffer (pH 5.8), 50 mM ammonium chloride, 0.01% Triton X-100, 50 mM 2-mercaptoethanol, 25 mM starting substrate (prepared in Preparations 1 to 10) Prepare a reaction solution containing each starting substrate, dimethylallyl diphosphate (DMAPP), geranyl diphosphate (GPP), 25 mM [1- 14 C] isopentenyl diphosphate, and in water bath at 55 ° C for 15 minutes. It was made to react. After the reaction, the activity of each enzyme was measured by quantifying the value of liquid scintillation and TLC.
(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、50 mM Tris−HCl Buffer (pH7.5)、2.5 mM 塩化マグネシウム、40 mM 2−メルカプトエタノール、40 mMフッ化カリウム、50 μM イソプレンオリゴマー、25 mM [1−14C]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。
(Example and Comparative Example)
(Preparation of polyisoprene)
10 μl of the latex component, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 2.5 mM magnesium chloride, 40 mM 2-mercaptoethanol, 40 mM potassium fluoride, 50 μM isoprene oligomer, 25 mM [1- 14 C] The reaction solution containing isopentenyl diphosphate was prepared, and was reacted in water bath at 30 ° C. for 3 days. After the reaction, the molecular weight was measured by GPC. And n and q in Formula (4) were computed based on the measured molecular weight and the information of the starting substrate used. The details of the obtained polyisoprene (n and q in the formula (4)) were as shown in Tables 4 and 5. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2). In addition, identification of Y was performed in the same manner as in Example (preparation of isoprene oligomer).
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。 As a latex component, a serum prepared by ultracentrifugation of a latex obtained from Hevea brasiliensis was used.
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Y81R等を用いて、各開始基質(ゲラニル二リン酸、ジメチルアリル二リン酸、製造例1〜10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、以下の表4、5において、開始基質として、ゲラニル二リン酸、ジメチルアリル二リン酸、上記式(A)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(F)で表される化合物、上記式(G)で表される化合物、上記式(H)で表される化合物、上記式(I)で表される化合物、上記式(J)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Y81R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(GPP)、イソプレンオリゴマー(DMAPP)、イソプレンオリゴマー(A)、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(F)、イソプレンオリゴマー(G)、イソプレンオリゴマー(H)、イソプレンオリゴマー(I)、イソプレンオリゴマー(J)とする。
The starting isoprene oligomer (geranyl diphosphate, dimethylallyl diphosphate, Preparation Examples 1 to 5) was prepared using the mutant enzyme Y81R under the same conditions as in Example (Preparation of isoprene oligomer). The isoprene oligomers obtained using each of the starting substrates prepared in 10) were used.
In Tables 4 and 5 below, geranyl diphosphate, dimethylallyl diphosphate as the starting substrate, a compound represented by the above formula (A), a compound represented by the above formula (B), a compound represented by the above formula (A) The compound represented by C), the compound represented by the above formula (D), the compound represented by the above formula (E), the compound represented by the above formula (F), and the compound represented by the above formula (G) Using the compound, the compound represented by the above formula (H), the compound represented by the above formula (I), and the compound represented by the above formula (J), the same conditions as in Example (Preparation of isoprene oligomer) The isoprene oligomer obtained by using the mutant enzyme Y81R or the like in each of isoprene oligomer (GPP), isoprene oligomer (DMAPP), isoprene oligomer (A), isoprene oligomer (B), isoprene oligomer (C) Isoprene oligomer (D), isoprene oligomer (E), isoprene oligomer (F), isoprene oligomer (G), isoprene oligomer (H), isoprene oligomer (I), and isoprene oligomer (J).
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、性能評価を行うために、まず、当該評価に供するイソプレンオリゴマー、ポリイソプレンを調製した。基本的には、上述の実施例(イソプレンオリゴマーの調製)、実施例(ポリイソプレンの調製)に従って調製したが、得られるイソプレンオリゴマー、ポリイソプレン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)、(ポリイソプレンの調製)に記載の条件を調整して反応を行った。 Next, the isoprene oligomer of the present invention and polyisoprene were blended into a rubber composition, and in order to evaluate the performance, first, an isoprene oligomer and polyisoprene to be subjected to the evaluation were prepared. Basically, it was prepared according to the above-mentioned Example (preparation of isoprene oligomer), Example (preparation of polyisoprene), but in order to adjust the molecular weight of the resulting isoprene oligomer, polyisoprene, The reaction was carried out by adjusting the conditions described in (Preparation) and (Preparation of polyisoprene).
(製造例13)
(ゴム組成物評価用のイソプレンオリゴマーの調製)
まず、製造例1〜10で調製した開始基質、ジメチルアリル二リン酸(DMAPP)、及びゲラニル二リン酸(GPP)を用いて、イソプレンオリゴマーの調製を行なった。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。
Production Example 13
(Preparation of isoprene oligomer for rubber composition evaluation)
First, an isoprene oligomer was prepared using the starting substrate prepared in Preparation Examples 1 to 10, dimethylallyl diphosphate (DMAPP), and geranyl diphosphate (GPP). In addition, the details (n, m, Y in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer were determined by the method similar to an Example (preparation of an isoprene oligomer).
(イソプレンオリゴマー(1−GPP)の調製)
開始基質として、ゲラニル二リン酸を用いて、イソプレンオリゴマー(1−GPP)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(1−GPP)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=3、m=2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。
(Preparation of isoprene oligomer (1-GPP))
An isoprene oligomer (1- GPP) was prepared using geranyl diphosphate as the starting substrate. The details (n, m in the formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (1-GPP) were n = 3 and m = 2. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(1−DMAPP)の調製)
開始基質として、ジメチルアリル二リン酸を用いて、イソプレンオリゴマー(1−DMAPP)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(1−DMAPP)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=2、m=2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。
(Preparation of isoprene oligomer (1-DMAPP))
An isoprene oligomer (1-DMAPP) was prepared using dimethylallyl diphosphate as the starting substrate. The details (n, m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (1-DMAPP) were n = 2 and m = 2. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(1−A)の調製)
開始基質として、上記式(A)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(1−A)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(1−A)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=2、m=2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。
(Preparation of isoprene oligomer (1-A))
The isoprene oligomer (1-A) was prepared using the compound represented by the above-mentioned formula (A) as a starting substrate. The details (n and m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (1-A) were n = 2 and m = 2. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(1−B)の調製)
開始基質として、上記式(B)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(1−B)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(1−B)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=2、m=2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。
(Preparation of isoprene oligomer (1-B))
The isoprene oligomer (1-B) was prepared using the compound represented by the above formula (B) as a starting substrate. The details (n and m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (1-B) were n = 2 and m = 2. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(1−C)の調製)
開始基質として、上記式(C)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(1−C)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(1−C)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=2、m=2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。
(Preparation of isoprene oligomer (1-C))
The isoprene oligomer (1-C) was prepared using the compound represented by the above formula (C) as a starting substrate. The details (n, m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (1-C) were n = 2 and m = 2. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(1−D)の調製)
開始基質として、上記式(D)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(1−D)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(1−D)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=2、m=2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。
(Preparation of isoprene oligomer (1-D))
Preparation of isoprene oligomer (1-D) was performed using the compound represented by the said Formula (D) as a starting substrate. The details (n and m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (1-D) were n = 2 and m = 2. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(1−E)の調製)
開始基質として、上記式(E)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(1−E)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(1−E)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=2、m=2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。
(Preparation of isoprene oligomer (1-E))
The isoprene oligomer (1-E) was prepared using the compound represented by the above formula (E) as a starting substrate. The details (n, m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (1-E) were n = 2 and m = 2. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(1−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(1−F)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(1−F)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=3、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (1-F))
Preparation of isoprene oligomer (1-F) was performed using the compound represented by said Formula (F) as a starting substrate. The details (n and m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (1-F) were n = 3 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(1−G)の調製)
開始基質として、上記式(G)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(1−G)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(1−G)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=3、m=2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。
(Preparation of isoprene oligomer (1-G))
The isoprene oligomer (1-G) was prepared using the compound represented by the above formula (G) as a starting substrate. The details (n, m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (1-G) were n = 3 and m = 2. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(1−H)の調製)
開始基質として、上記式(H)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(1−H)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(1−H)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=3、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (1-H))
The isoprene oligomer (1-H) was prepared using the compound represented by the above formula (H) as a starting substrate. The details (n and m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (1-H) were n = 3 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(1−I)の調製)
開始基質として、上記式(I)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(1−I)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(1−I)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=3、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (1-I))
The isoprene oligomer (1-I) was prepared using the compound represented by the above formula (I) as a starting substrate. The details (n and m in the formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (1-I) were n = 3 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(1−J)の調製)
開始基質として、上記式(J)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(1−J)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(1−J)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=3、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (1-J))
Preparation of isoprene oligomer (1-J) was performed using the compound represented by said Formula (J) as a starting substrate. The details (n and m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (1-J) were n = 3 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(製造例14)
(ゴム組成物評価用のポリイソプレンの調製)
次に、製造例13で得られたイソプレンオリゴマーを用いて、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、m、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。
Production Example 14
(Preparation of polyisoprene for evaluation of rubber composition)
Next, polyisoprene was prepared using the isoprene oligomer obtained in Production Example 13. In addition, the details (n, m, q, Y in Formula (4)) of the obtained polyisoprene were determined by the method similar to Example (preparation of polyisoprene).
(ポリイソプレン(1−GPP)の調製)
製造例13で調製したイソプレンオリゴマー(1−GPP)を用いて、ポリイソプレン(1−GPP)の調製を行った。得られたポリイソプレン(1−GPP)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=3、m=2、q=3000〜15000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。
(Preparation of polyisoprene (1-GPP))
Polyisoprene (1-GPP) was prepared using the isoprene oligomer (1-GPP) prepared in Preparation Example 13. The detail (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (1- GPP) was n = 3, m = 2, q = 3000-15000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(1−DMAPP)の調製)
製造例13で調製したイソプレンオリゴマー(1−DMAPP)を用いて、ポリイソプレン(1−DMAPP)の調製を行った。得られたポリイソプレン(1−DMAPP)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=2、m=2、q=3000〜15000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。
(Preparation of polyisoprene (1-DMAPP))
Preparation of polyisoprene (1-DMAPP) was performed using the isoprene oligomer (1-DMAPP) prepared in Preparation Example 13. The details (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (1-DMAPP) were n = 2, m = 2 and q = 3 000-1500. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(1−A)の調製)
製造例13で調製したイソプレンオリゴマー(1−A)を用いて、ポリイソプレン(1−A)の調製を行った。得られたポリイソプレン(1−A)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=2、m=2、q=1000〜5000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。
(Preparation of polyisoprene (1-A))
Polyisoprene (1-A) was prepared using the isoprene oligomer (1-A) prepared in Preparation Example 13. The details (n, m, q in the formula (4)) of the obtained polyisoprene (1-A) were n = 2, m = 2 and q = 1000 to 5000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(1−B)の調製)
製造例13で調製したイソプレンオリゴマー(1−B)を用いて、ポリイソプレン(1−B)の調製を行った。得られたポリイソプレン(1−B)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=2、m=2、q=1000〜5000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。
(Preparation of polyisoprene (1-B))
Polyisoprene (1-B) was prepared using the isoprene oligomer (1-B) prepared in Preparation Example 13. The details (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (1-B) were n = 2, m = 2 and q = 1000-5000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(1−C)の調製)
製造例13で調製したイソプレンオリゴマー(1−C)を用いて、ポリイソプレン(1−C)の調製を行った。得られたポリイソプレン(1−C)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=2、m=2、q=1000〜8000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。
(Preparation of polyisoprene (1-C))
Polyisoprene (1-C) was prepared using the isoprene oligomer (1-C) prepared in Preparation Example 13. The details (n, m, q in the formula (4)) of the obtained polyisoprene (1-C) were n = 2, m = 2, q = 1000 to 8000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(1−D)の調製)
製造例13で調製したイソプレンオリゴマー(1−D)を用いて、ポリイソプレン(1−D)の調製を行った。得られたポリイソプレン(1−D)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=2、m=2、q=1000〜12000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。
(Preparation of polyisoprene (1-D))
Polyisoprene (1-D) was prepared using the isoprene oligomer (1-D) prepared in Preparation Example 13. The details (n, m, q in the formula (4)) of the obtained polyisoprene (1-D) were n = 2, m = 2 and q = 1000 to 12000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(1−E)の調製)
製造例13で調製したイソプレンオリゴマー(1−E)を用いて、ポリイソプレン(1−E)の調製を行った。得られたポリイソプレン(1−E)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=2、m=2、q=1000〜12000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。
(Preparation of polyisoprene (1-E))
Preparation of polyisoprene (1-E) was performed using the isoprene oligomer (1-E) prepared in Preparation Example 13. The details (n, m, q in the formula (4)) of the obtained polyisoprene (1-E) were n = 2, m = 2 and q = 1000 to 12000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(1−F)の調製)
製造例13で調製したイソプレンオリゴマー(1−F)を用いて、ポリイソプレン(1−F)の調製を行った。得られたポリイソプレン(1−F)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=3、m=1、q=4000〜10000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。
(Preparation of polyisoprene (1-F))
Polyisoprene (1-F) was prepared using the isoprene oligomer (1-F) prepared in Preparation Example 13. The details (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (1-F) were n = 3, m = 1, q = 4000-10000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(1−G)の調製)
製造例13で調製したイソプレンオリゴマー(1−G)を用いて、ポリイソプレン(1−G)の調製を行った。得られたポリイソプレン(1−G)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=3、m=2、q=1500〜7000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。
(Preparation of polyisoprene (1-G))
Polyisoprene (1-G) was prepared using the isoprene oligomer (1-G) prepared in Preparation Example 13. The details (n, m, q in the formula (4)) of the obtained polyisoprene (1-G) were n = 3, m = 2 and q = 1500 to 7,000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(1−H)の調製)
製造例13で調製したイソプレンオリゴマー(1−H)を用いて、ポリイソプレン(1−H)の調製を行った。得られたポリイソプレン(1−H)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=3、m=1、q=2000〜7000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。
(Preparation of polyisoprene (1-H))
Polyisoprene (1-H) was prepared using the isoprene oligomer (1-H) prepared in Preparation Example 13. The details (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (1-H) were n = 3, m = 1, and q = 2000-7000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(1−I)の調製)
製造例13で調製したイソプレンオリゴマー(1−I)を用いて、ポリイソプレン(1−I)の調製を行った。得られたポリイソプレン(1−I)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=3、m=1、q=1500〜5000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。
(Preparation of polyisoprene (1-I))
Polyisoprene (1-I) was prepared using the isoprene oligomer (1-I) prepared in Production Example 13. The details (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (1-I) were n = 3, m = 1, q = 1500-5000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(1−J)の調製)
製造例13で調製したイソプレンオリゴマー(1−J)を用いて、ポリイソプレン(1−J)の調製を行った。得られたポリイソプレン(1−J)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=3、m=1、q=1500〜5000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。
(Preparation of polyisoprene (1-J))
Polyisoprene (1-J) was prepared using the isoprene oligomer (1-J) prepared in Preparation Example 13. The details (n, m, q in the formula (4)) of the obtained polyisoprene (1-J) were n = 3, m = 1, q = 1500 to 5000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
<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実験例>
(製造例15)
(変異導入酵素の作製)
Sulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素(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)に変異を導入し、変異導入酵素の作製を行なった。
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F77G作製用プライマー
センスプライマー 5’−ataatatcatcatgcacaagcgtaccagtatgaagaacttcaatagctgca−3’(配列番号21)
アンチセンスプライマー 5’−tgcagctattgaagttcttcatactggtacgcttgtgcatgatgatattat−3’(配列番号22)
変異型酵素F77S作製用プライマー
センスプライマー 5’−ataatatcatcatgcacaagcgtactagtatgaagaacttcaatagctgca−3’(配列番号23)
アンチセンスプライマー 5’−tgcagctattgaagttcttcatactagtacgcttgtgcatgatgatattat−3’(配列番号24)
<Example of experiment using geranylgeranyl diphosphate synthetase from Sulfolobus acidocaldarius>
Production Example 15
(Preparation of mutagenizing enzyme)
A mutation was introduced into Sulfolobus acidocaldarius-derived geranylgeranyl diphosphate synthetase (the base sequence and the amino acid sequence are shown in SEQ ID NOS: 3 and 4 in the sequence listing, respectively) to prepare a mutagenesis enzyme.
The reagents used were Stratagene's QuickChange Site-Directed Mutagenesis Kit. The primers were designed to introduce a mutation at the target site. Primers for mutation introduction were purchased from Medical Biology Research Institute, Inc. (manufacturer: XX IDT). The designed primers are as shown below.
Primer sense primer for preparation of mutant type enzyme F77G 5′-ataatatcatcatgccacaagcgtaccagtatgaagaacttcaatagctgca-3 ′ (SEQ ID NO: 21)
Antisense primer 5'-tgcagctattgaagttcttcatactggtacgcttgtgcatgatgatattat-3 '(SEQ ID NO: 22)
Primer sense primer for preparation of mutant type enzyme F77S 5′-ataatatcatcatgcacaagcgtactagtatgaagaacttaatagctgca-3 ′ (SEQ ID NO: 23)
Antisense primer 5'-tgcagctattgaagttcttcatactagtctgcttgtgcatgatgatattat-3 '(SEQ ID NO: 24)
dsDNA templateはSulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラ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pUC119(pUC119/SA−GGPS)を用いた。
なお、pUC119/SA−GGPSは、東北大学工学部の西野徳三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℃ 30 secを1サイクル、95℃ 30 sec−55℃ 1 min−68℃ 8 min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。
The dsDNA template used pUC119 (pUC119 / SA-GGPS) into which the geranylgeranyl diphosphate synthetase (hereinafter, also referred to as a wild-type enzyme) derived from Sulfolobus acidocaldarius was incorporated.
PUC119 / SA-GGPS was transferred from Prof. Tokuzo Nishino, Faculty of Engineering, Tohoku University. 2 μl of 10x Pfu polymerase buffer, 2-20 ng of dsDNA template, 50 ng of sense primer, 50 ng of antisense primer, 0.4 μl of 2.5 mM each dNTP, 20 μl of ddH 2 O, 0.4 ml of Pfu polymerase (2.5 U / μl) Mix and perform PCR reaction. The PCR reaction was carried out at 95 ° C. for 30 sec in one cycle and at 95 ° C. for 30 sec-55 ° C. for 1 min-68 ° C. for 8 min for 15 cycles. After PCR, 0.4 μl of Dpn I was added to the PCR reaction solution, and Dpn I treatment was performed at 37 ° C. for 1 hour. Heat shock method E. coli using 1-10 μl of Dpn I treatment solution. E. coli DH5α was transformed, and the transformant was coated on LB agar medium containing 50 μg / mL of ampicillin and cultured overnight at 37 ° C. to select transformants. The transformant was cultured overnight in LB medium containing 50 μg / ml of ampicillin, and a plasmid was prepared from the obtained culture medium by the alkaline SDS method. The plasmid was confirmed to be mutagenized using a sequencer.
(製造例16)
(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)/pUC119/SA−GGPS(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、Butyl−Toyopearlカラム、およびDEAE−Toyopearlカラム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。
Production Example 16
(Production of a protein having prenyltransferase activity)
Obtained E. coli. E. coli BL21 (DE3) / pUC119 / SA-GGPS (wild type and mutant) was inoculated into a test tube containing 3 mL of LB medium containing 50 μg / mL of ampicillin, and shake cultured at 37 ° C. for 5 hours. Inoculate 1 mL of the obtained culture solution into a 500 mL Erlenmeyer flask containing 100 mL of LB medium containing 50 μg / mL of ampicillin, shake culture at 37 ° C. for 3 hours, and add IPTG to 0.1 mmol / L. And shake cultured at 30 ° C. for 18 hours. The culture solution was centrifuged to obtain wet cells.
The wet cells obtained above were disrupted by sonication, and then centrifuged to obtain a supernatant having a protein having prenyltransferase activity purified using a Butyl-Toyopearl column and a DEAE-Toyopearl column. . The purified protein was confirmed to be purified by SDS-PAGE.
(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、50 mM phosphate Buffer(pH 5.8)、5 mM 塩化マグネシウム、50 mM 塩化アンモニウム、0.01% Triton X−100、50 mM 2−メルカプトエタノール、25 mM 開始基質(ジメチルアリル二リン酸(DMAPP)、ゲラニル二リン酸(GPP)、製造例1〜10で調製した各開始基質)、25 mM [1−14C]イソペンテニル二リン酸を含む反応液を調整し、55℃のwater bathで30分反応させた。
反応終了後、塩酸、ヘキサンを加え、攪拌後、静置した。その後、上清(ヘキサン層)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6,7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。
(Example and Comparative Example)
(Preparation of isoprene oligomer)
10 mg of each purified protein, 50 mM phosphate buffer (pH 5.8), 5 mM magnesium chloride, 50 mM ammonium chloride, 0.01% Triton X-100, 50 mM 2-mercaptoethanol, 25 mM starting substrate (dimethyl Preparing a reaction solution containing allyl diphosphate (DMAPP), geranyl diphosphate (GPP), each starting substrate prepared in Preparation Examples 1 to 10, 25 mM [1- 14 C] isopentenyl diphosphate; The reaction was performed for 30 minutes in a water bath at 55 ° C.
After completion of the reaction, hydrochloric acid and hexane were added, and the mixture was stirred and allowed to stand. Thereafter, the supernatant (hexane layer) was concentrated to dryness by evaporation. The structure was partially confirmed by NMR to obtain an isoprene oligomer.
The details of the obtained isoprene oligomer (n, m in the formula (1)) were as shown in Tables 6 and 7. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
In addition, n and m in Formula (1) were calculated based on the information of the used starting substrate and the isoprene chain length by TLC. Moreover, Y identified the structure by NMR or IR.
(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1〜10で調製した開始基質、ジメチルアリル二リン酸(DMAPP)、及びゲラニル二リン酸(GPP)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(Sulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素)の活性を100として指数表示した(表8)。
精製した蛋白質を500ng、50 mM phosphate Buffer(pH 5.8)、50 mM 塩化アンモニウム、0.01% TritonX−100、50 mM 2−メルカプトエタノール、25 mM 開始基質(製造例1〜10で調製した各開始基質、ジメチルアリル二リン酸(DMAPP)、ゲラニル二リン酸(GPP))、1 mM [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30分反応させた。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。
(Example and Comparative Example)
(Comparison of activity of wild type enzyme and mutant type enzyme (relative activity by substrate))
The reaction was carried out using the starting substrate prepared in Preparation Examples 1 to 10, dimethylallyl diphosphate (DMAPP) and geranyl diphosphate (GPP) under the following conditions, and the activity of each mutant-type enzyme with respect to each starting substrate The activity of the wild-type enzyme (geranylgeranyl diphosphate synthetase from Sulfolobus acidocaldarius) was displayed as an index of 100 (Table 8).
500 ng of purified protein, 50 mM phosphate buffer (pH 5.8), 50 mM ammonium chloride, 0.01% Triton X-100, 50 mM 2-mercaptoethanol, 25 mM starting substrate (prepared in Preparations 1 to 10) Prepare a reaction solution containing each starting substrate, dimethylallyl diphosphate (DMAPP), geranyl diphosphate (GPP), 1 mM [1- 14 C] isopentenyl diphosphate, for 30 minutes in a waterbath at 55 ° C. It was made to react. After the reaction, the activity of each enzyme was measured by quantifying the value of liquid scintillation and TLC.
(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、50 mM Tris−HCl Buffer (pH7.5)、2.5 mM 塩化マグネシウム、40 mM 2−メルカプトエタノール、40 mMフッ化カリウム、50 μM イソプレンオリゴマー、25 mM [1−14C]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9,10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。
(Example and Comparative Example)
(Preparation of polyisoprene)
10 μl of the latex component, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 2.5 mM magnesium chloride, 40 mM 2-mercaptoethanol, 40 mM potassium fluoride, 50 μM isoprene oligomer, 25 mM [1- 14 C] The reaction solution containing isopentenyl diphosphate was prepared, and was reacted in water bath at 30 ° C. for 3 days. After the reaction, the molecular weight was measured by GPC. And n and q in Formula (4) were computed based on the measured molecular weight and the information of the starting substrate used. The details of the obtained polyisoprene (n and q in the formula (4)) were as shown in Tables 9 and 10. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2). In addition, identification of Y was performed in the same manner as in Example (preparation of isoprene oligomer).
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。 As a latex component, a serum prepared by ultracentrifugation of a latex obtained from Hevea brasiliensis was used.
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F77G等を用いて、各開始基質(ゲラニル二リン酸、ジメチルアリル二リン酸、製造例1〜10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、以下の表9、10において、開始基質として、ゲラニル二リン酸、ジメチルアリル二リン酸、上記式(A)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(F)で表される化合物、上記式(G)で表される化合物、上記式(H)で表される化合物、上記式(I)で表される化合物、上記式(J)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F77G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(GPP)、イソプレンオリゴマー(DMAPP)、イソプレンオリゴマー(A)、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(F)、イソプレンオリゴマー(G)、イソプレンオリゴマー(H)、イソプレンオリゴマー(I)、イソプレンオリゴマー(J)とする。
The starting isoprene oligomer (geranyl diphosphate, dimethylallyl diphosphate, Preparation Examples 1 to 5) was prepared using the mutant enzyme F77G or the like under the same conditions as in Example (Preparation of isoprene oligomer). The isoprene oligomers obtained using each of the starting substrates prepared in 10) were used.
In Tables 9 and 10 below, geranyl diphosphate, dimethylallyl diphosphate as the starting substrate, a compound represented by the above formula (A), a compound represented by the above formula (B), a compound represented by the above formula (A) The compound represented by C), the compound represented by the above formula (D), the compound represented by the above formula (E), the compound represented by the above formula (F), and the compound represented by the above formula (G) Using the compound, the compound represented by the above formula (H), the compound represented by the above formula (I), and the compound represented by the above formula (J), the same conditions as in Example (Preparation of isoprene oligomer) The isoprene oligomer obtained using the mutant enzyme F77G or the like in each of isoprene oligomer (GPP), isoprene oligomer (DMAPP), isoprene oligomer (A), isoprene oligomer (B), and isoprene oligomer (C), respectively. Isoprene oligomer (D) isoprene oligomer (E), isoprene oligomer (F), isoprene oligomer (G), isoprene oligomer (H), isoprene oligomer (I), and isoprene oligomer (J).
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、性能評価を行うために、まず、当該評価に供するイソプレンオリゴマー、ポリイソプレンを調製した。基本的には、上述の実施例(イソプレンオリゴマーの調製)、実施例(ポリイソプレンの調製)に従って調製したが、得られるイソプレンオリゴマー、ポリイソプレン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)、(ポリイソプレンの調製)に記載の条件を調整して反応を行った。 Next, the isoprene oligomer of the present invention and polyisoprene were blended into a rubber composition, and in order to evaluate the performance, first, an isoprene oligomer and polyisoprene to be subjected to the evaluation were prepared. Basically, it was prepared according to the above-mentioned Example (preparation of isoprene oligomer), Example (preparation of polyisoprene), but in order to adjust the molecular weight of the resulting isoprene oligomer, polyisoprene, The reaction was carried out by adjusting the conditions described in (Preparation) and (Preparation of polyisoprene).
(製造例17)
(ゴム組成物評価用のイソプレンオリゴマーの調製)
まず、製造例1〜10で調製した開始基質、ジメチルアリル二リン酸(DMAPP)、及びゲラニル二リン酸(GPP)を用いて、イソプレンオリゴマーの調製を行なった。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。
Production Example 17
(Preparation of isoprene oligomer for rubber composition evaluation)
First, an isoprene oligomer was prepared using the starting substrate prepared in Preparation Examples 1 to 10, dimethylallyl diphosphate (DMAPP), and geranyl diphosphate (GPP). In addition, the details (n, m, Y in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer were determined by the method similar to an Example (preparation of an isoprene oligomer).
(イソプレンオリゴマー(2−GPP)の調製)
開始基質として、ゲラニル二リン酸を用いて、イソプレンオリゴマー(2−GPP)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(2−GPP)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=3、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (2-GPP))
An isoprene oligomer (2-GPP) was prepared using geranyl diphosphate as the starting substrate. The details (n, m in the formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (2-GPP) were n = 3 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(2−DMAPP)の調製)
開始基質として、ジメチルアリル二リン酸を用いて、イソプレンオリゴマー(2−DMAPP)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(2−DMAPP)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=2、m=2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。
(Preparation of isoprene oligomer (2-DMAPP))
An isoprene oligomer (2-DMAPP) was prepared using dimethylallyl diphosphate as the starting substrate. The details (n, m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (2-DMAPP) were n = 2 and m = 2. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(2−A)の調製)
開始基質として、上記式(A)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(2−A)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(2−A)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=2、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (2-A))
The isoprene oligomer (2-A) was prepared using the compound represented by the above formula (A) as a starting substrate. The details (n, m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (2-A) were n = 2 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(2−B)の調製)
開始基質として、上記式(B)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(2−B)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(2−B)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=2、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (2-B))
Preparation of isoprene oligomer (2-B) was performed using the compound represented by said Formula (B) as a starting substrate. The details (n and m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (2-B) were n = 2 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(2−C)の調製)
開始基質として、上記式(C)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(2−C)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(2−C)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=2、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (2-C))
The isoprene oligomer (2-C) was prepared using the compound represented by the above formula (C) as a starting substrate. The details (n and m in the formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (2-C) were n = 2 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(2−D)の調製)
開始基質として、上記式(D)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(2−D)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(2−D)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=2、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (2-D))
The isoprene oligomer (2-D) was prepared using the compound represented by the above formula (D) as a starting substrate. The details (n and m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (2-D) were n = 2 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(2−E)の調製)
開始基質として、上記式(E)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(2−E)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(2−E)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=2、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (2-E))
The isoprene oligomer (2-E) was prepared using the compound represented by the above formula (E) as a starting substrate. The details (n and m in the formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (2-E) were n = 2 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(2−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(2−F)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(2−F)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=3、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (2-F))
The isoprene oligomer (2-F) was prepared using the compound represented by the above formula (F) as a starting substrate. The details (n and m in the formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (2-F) were n = 3 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(2−G)の調製)
開始基質として、上記式(G)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(2−G)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(2−G)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=3、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (2-G))
The isoprene oligomer (2-G) was prepared using the compound represented by the above formula (G) as a starting substrate. The details (n, m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (2-G) were n = 3 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(2−H)の調製)
開始基質として、上記式(H)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(2−H)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(2−H)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=3、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (2-H))
The isoprene oligomer (2-H) was prepared using the compound represented by the above formula (H) as a starting substrate. The details (n and m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (2-H) were n = 3 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(2−I)の調製)
開始基質として、上記式(I)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(2−I)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(2−I)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=3、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (2-I))
The isoprene oligomer (2-I) was prepared using the compound represented by the above formula (I) as a starting substrate. The details (n and m in the formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (2-I) were n = 3 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(イソプレンオリゴマー(2−J)の調製)
開始基質として、上記式(J)で表される化合物を用いて、イソプレンオリゴマー(2−J)の調製を行った。得られたイソプレンオリゴマー(2−J)の詳細(式(1)中のn、m)は、n=3、m=1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。
(Preparation of isoprene oligomer (2-J))
Preparation of isoprene oligomer (2-J) was performed using the compound represented by said Formula (J) as a starting substrate. The details (n, m in Formula (1)) of the obtained isoprene oligomer (2-J) were n = 3 and m = 1. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(製造例18)
(ゴム組成物評価用のポリイソプレンの調製)
次に、製造例17で得られたイソプレンオリゴマーを用いて、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、m、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。
Production Example 18
(Preparation of polyisoprene for evaluation of rubber composition)
Next, polyisoprene was prepared using the isoprene oligomer obtained in Production Example 17. In addition, the details (n, m, q, Y in Formula (4)) of the obtained polyisoprene were determined by the method similar to Example (preparation of polyisoprene).
(ポリイソプレン(2−GPP)の調製)
製造例17で調製したイソプレンオリゴマー(2−GPP)を用いて、ポリイソプレン(2−GPP)の調製を行った。得られたポリイソプレン(2−GPP)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=3、m=1、q=1000〜12000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。
(Preparation of polyisoprene (2-GPP))
Preparation of polyisoprene (2-GPP) was carried out using the isoprene oligomer (2-GPP) prepared in Preparation Example 17. The details (n, m, q in the formula (4)) of the obtained polyisoprene (2-GPP) were n = 3, m = 1, q = 1000 to 12000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(2−DMAPP)の調製)
製造例17で調製したイソプレンオリゴマー(2−DMAPP)を用いて、ポリイソプレン(2−DMAPP)の調製を行った。得られたポリイソプレン(2−DMAPP)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=2、m=2、q=3000〜15000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。
(Preparation of polyisoprene (2-DMAPP))
Polyisoprene (2-DMAPP) was prepared using the isoprene oligomer (2-DMAPP) prepared in Preparation Example 17. The details (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (2-DMAPP) were n = 2, m = 2 and q = 3 000-1500. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(2−A)の調製)
製造例17で調製したイソプレンオリゴマー(2−A)を用いて、ポリイソプレン(2−A)の調製を行った。得られたポリイソプレン(2−A)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=2、m=1、q=1000〜18000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。
(Preparation of polyisoprene (2-A))
Preparation of polyisoprene (2-A) was performed using the isoprene oligomer (2-A) prepared in Production Example 17. The details (n, m, q in the formula (4)) of the obtained polyisoprene (2-A) were n = 2, m = 1, q = 1000 to 18,000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(2−B)の調製)
製造例17で調製したイソプレンオリゴマー(2−B)を用いて、ポリイソプレン(2−B)の調製を行った。得られたポリイソプレン(2−B)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=2、m=1、q=3000〜10000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。
(Preparation of polyisoprene (2-B))
Polyisoprene (2-B) was prepared using the isoprene oligomer (2-B) prepared in Production Example 17. The details (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (2-B) were n = 2, m = 1, q = 3000 to 10000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(2−C)の調製)
製造例17で調製したイソプレンオリゴマー(2−C)を用いて、ポリイソプレン(2−C)の調製を行った。得られたポリイソプレン(2−C)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=2、m=1、q=3000〜10000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。
(Preparation of polyisoprene (2-C))
Polyisoprene (2-C) was prepared using the isoprene oligomer (2-C) prepared in Production Example 17. The details (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (2-C) were n = 2, m = 1, q = 3000 to 10000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(2−D)の調製)
製造例17で調製したイソプレンオリゴマー(2−D)を用いて、ポリイソプレン(2−D)の調製を行った。得られたポリイソプレン(2−D)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=2、m=1、q=3000〜17000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。
(Preparation of polyisoprene (2-D))
Polyisoprene (2-D) was prepared using the isoprene oligomer (2-D) prepared in Production Example 17. The details (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (2-D) were n = 2, m = 1, q = 3000-17000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(2−E)の調製)
製造例17で調製したイソプレンオリゴマー(2−E)を用いて、ポリイソプレン(2−E)の調製を行った。得られたポリイソプレン(2−E)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=2、m=1、q=1000〜8000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。
(Preparation of polyisoprene (2-E))
Polyisoprene (2-E) was prepared using the isoprene oligomer (2-E) prepared in Production Example 17. The details (n, m, q in the formula (4)) of the obtained polyisoprene (2-E) were n = 2, m = 1, q = 1000 to 8000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(2−F)の調製)
製造例17で調製したイソプレンオリゴマー(2−F)を用いて、ポリイソプレン(2−F)の調製を行った。得られたポリイソプレン(2−F)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=3、m=1、q=800〜8000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。
(Preparation of polyisoprene (2-F))
Polyisoprene (2-F) was prepared using the isoprene oligomer (2-F) prepared in Production Example 17. The details (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (2-F) were n = 3, m = 1, and q = 800-8000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(2−G)の調製)
製造例17で調製したイソプレンオリゴマー(2−G)を用いて、ポリイソプレン(2−G)の調製を行った。得られたポリイソプレン(2−G)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=3、m=1、q=3000〜12000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。
(Preparation of polyisoprene (2-G))
Polyisoprene (2-G) was prepared using the isoprene oligomer (2-G) prepared in Production Example 17. The details (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (2-G) were n = 3, m = 1, and q = 3000-12000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(2−H)の調製)
製造例17で調製したイソプレンオリゴマー(2−H)を用いて、ポリイソプレン(2−H)の調製を行った。得られたポリイソプレン(2−H)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=3、m=1、q=3000〜17000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。
(Preparation of polyisoprene (2-H))
Polyisoprene (2-H) was prepared using the isoprene oligomer (2-H) prepared in Production Example 17. The details (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (2-H) were n = 3, m = 1, and q = 3000-17000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(2−I)の調製)
製造例17で調製したイソプレンオリゴマー(2−I)を用いて、ポリイソプレン(2−I)の調製を行った。得られたポリイソプレン(2−I)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=3、m=1、q=1500〜10000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。
(Preparation of polyisoprene (2-I))
Preparation of polyisoprene (2-I) was performed using the isoprene oligomer (2-I) prepared in Production Example 17. The details (n, m, q in the formula (4)) of the obtained polyisoprene (2-I) were n = 3, m = 1 and q = 1500 to 10000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
(ポリイソプレン(2−J)の調製)
製造例17で調製したイソプレンオリゴマー(2−J)を用いて、ポリイソプレン(2−J)の調製を行った。得られたポリイソプレン(2−J)の詳細(式(4)中のn、m、q)は、n=3、m=1、q=4500〜18000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。
(Preparation of polyisoprene (2-J))
Polyisoprene (2-J) was prepared using the isoprene oligomer (2-J) prepared in Production Example 17. The details (n, m, q in Formula (4)) of the obtained polyisoprene (2-J) were n = 3, m = 1, q = 4500 to 18000. In addition, Y was a hydroxyl group or a group represented by the above formula (2).
<ゴム組成物の評価>
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。
<Evaluation of rubber composition>
Next, the isoprene oligomer of the present invention and polyisoprene were blended into a rubber composition, and performance evaluation was performed.
以下、実施例、参考例及び比較例1〜4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:製造例13、17で得られたイソプレンオリゴマー
ポリイソプレン:製造例14、18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)
Hereinafter, various medicines used by an example , a reference example, and comparative examples 1-4 are summarized and explained.
NR: TSR20
BR: BR01 manufactured by JSR Corporation
Carbon black: Diamond black (N220) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Isoprene oligomer: isoprene oligomer polyisoprene obtained in Production Examples 13 and 17: polyisoprene zinc obtained in Production Examples 14 and 18: Zinc oxide No. 1 stearic acid manufactured by Mitsui Metal Mining Co., Ltd. Stearic acid: NOF Corporation ) Stearic acid anti-aging agent: Noclac 6C (N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.
Wax: Sunnock wax sulfur manufactured by Ouchi Emerging Chemical Industry Co., Ltd. Powder sulfur vulcanization accelerator NS manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd. NS: Noxella NS manufactured by Ouchi Emerging Chemical Industry Co., Ltd. (N-tert- Butyl-2-benzothiazylsulfenamide)
Silica: Nip seal AQ (wet silica) manufactured by Nippon Silica Co., Ltd.
Silane coupling agent: Si266 (bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide) manufactured by Degussa
Vulcanization accelerator DPG: Noxceler D (N, N-diphenylguanidine) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.
実施例、参考例及び比較例1〜4
表11〜14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。
Examples , Reference Examples and Comparative Examples 1 to 4
According to the compounding prescription shown to Tables 11-14, materials other than sulfur and a vulcanization accelerator were knead | mixed using a 1.7 L Banbury mixer, and the kneaded material was obtained. Next, sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product, and the mixture was kneaded using an open roll to obtain an unvulcanized rubber composition. The obtained unvulcanized rubber composition was vulcanized at 150 ° C. for 30 minutes at a pressure of 80 kgf / cm 2 using a steam vulcanization press to obtain a vulcanized rubber composition.
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11〜14に示す。なお、表11、12の基準配合は比較例2、表13、14の基準配合は比較例4とした。 The following evaluation was performed about the obtained vulcanized rubber composition. The results are shown in Tables 11-14. The reference combination in Tables 11 and 12 was Comparative Example 2, and the reference combination in Tables 13 and 14 was Comparative Example 4.
(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。
(Viscoelastic test)
The tan δ was measured at 70 ° C. and a strain of 2% (initial elongation) at 70 ° C. using a viscometer manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd., and the tan δ of the standard composition was expressed as an index of 100. The larger the index, the greater the heat generation. The heat resistance (low heat buildup) was considered to be improved when the index was 100 or less. That is, the smaller the index, the better the low heat buildup.
(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。
(Rambone wear test)
A wear test was carried out for 5 minutes under the conditions of a load of 3 kg, a slip ratio of 40% and a sand amount of 15 g / min using a Lambourn wear tester manufactured by Iwamoto Manufacturing Co., Ltd. The shape of the sample was 5 mm in thickness and 50 mm in diameter, and the grindstone used was a GC type abrasive of grain size # 80. The test results were indexed as 100 (standard) for the standard formulation. The larger the index, the better the abrasion resistance, and when the index exceeded 100, the abrasion resistance was considered to be improved.
(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。試験結果を、基準配合を100(基準)として指数化した。破断強度、破断時伸び共に指数が大きいほど、破断強度、破断時伸びに優れることを示す。
(Tensile test)
A tensile test is carried out using a No. 3 dumbbell-shaped test piece consisting of the above-mentioned vulcanized rubber sheet according to JIS K6251 "Vulcanized rubber and thermoplastic rubber-Determination of tensile properties", and breaking strength (TB) (MPa) ) And elongation at break (EB) (%) were measured. The test results were indexed as 100 (standard) for the standard formulation. The larger the breaking strength and the breaking elongation, the better the breaking strength and the breaking elongation.
表11、12より、上記式(1)中のI−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む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、参考例では、低発熱性、耐摩耗性、破断時伸び(特に、耐摩耗性)に優れていた。 From Tables 11 and 12, an example using an isoprene oligomer in which at least one of the atoms or atomic groups contained in the I-I moiety in the above formula (1) is substituted by a sulfur atom or an atomic group containing a sulfur atom In the reference example, it was excellent in low heat build-up, wear resistance, and elongation at break (particularly, wear resistance).
表13、14より、上記式(4)中のII−I部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、硫黄原子又は硫黄原子を含む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、参考例では、低発熱性、耐摩耗性、破断強度(特に、耐摩耗性)に優れていた。 From Tables 13 and 14, an example using polyisoprene in which at least one of the atoms or atomic groups contained in the II-I moiety in the above formula (4) is substituted by a sulfur atom or an atomic group containing a sulfur atom In the reference example, it was excellent in low heat buildup, wear resistance, and breaking strength (particularly, wear resistance).
(配列表フリーテキスト)
配列番号1:Bachilus stearothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素(野生型酵素)の塩基配列
配列番号2:Bachilus stearothermophilus由来ファルネシ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:Sulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素(野生型酵素)の塩基配列
配列番号4:Sulfolobus acidocaldarius由来ゲラニルゲラ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5:変異型酵素Y81Rの塩基配列
配列番号6:変異型酵素Y81Rのアミノ酸配列
配列番号7:変異型酵素Y81Sの塩基配列
配列番号8:変異型酵素Y81Sのアミノ酸配列
配列番号9:変異型酵素Y81Dの塩基配列
配列番号10:変異型酵素Y81Dのアミノ酸配列
配列番号11:変異型酵素F77Gの塩基配列
配列番号12:変異型酵素F77Gのアミノ酸配列
配列番号13:変異型酵素F77Sの塩基配列
配列番号14:変異型酵素F77Sのアミノ酸配列
配列番号15:変異型酵素Y81R作製用センスプライマー
配列番号16:変異型酵素Y81R作製用アンチセンスプライマー
配列番号17:変異型酵素Y81S作製用センスプライマー
配列番号18:変異型酵素Y81S作製用アンチセンスプライマー
配列番号19:変異型酵素Y81D作製用センスプライマー
配列番号20:変異型酵素Y81D作製用アンチセンスプライマー
配列番号21:変異型酵素F77G作製用センスプライマー
配列番号22:変異型酵素F77G作製用アンチセンスプライマー
配列番号23:変異型酵素F77S作製用センスプライマー
配列番号24:変異型酵素F77S作製用アンチセンスプライマー
(Sequence table free text)
SEQ ID NO: 1: Nucleotide sequence of farnesyl diphosphate synthetase from Bachilus stearothermophilus (wild-type enzyme) SEQ ID NO: 2 amino acid sequence of farnesyl diphosphate synthetase from Bachilus stearothermophilus (wild-type enzyme) SEQ ID NO: 3: Geranylgeranill from Sulfolobus acidocaldarius Nucleotide sequence of diphosphate synthetase (wild-type enzyme) SEQ ID NO: 4: Amino acid sequence of geranylgeranyl diphosphate synthetase (wild-type enzyme) from Sulfolobus acidocaldarius SEQ ID NO: 5: Nucleotide sequence of mutant enzyme Y81 R SEQ ID NO: 6: Mutation No. 7: Base sequence of mutant enzyme Y81S SEQ ID NO: 8: Amino acid sequence of mutant enzyme Y81S 9: Nucleotide sequence of mutant enzyme Y81D SEQ ID NO: 10: Amino acid sequence of mutant enzyme Y81D SEQ ID NO: 11: Nucleotide sequence of mutant enzyme F77G SEQ ID NO: 12: Amino acid sequence of mutant enzyme F77G SEQ ID NO: 13: Mutant enzyme F77S Nucleotide sequence of SEQ ID NO: 14: Amino acid sequence of mutant enzyme F77S SEQ ID NO: 15: Sense primer for preparation of mutant enzyme Y81R SEQ ID NO: 16: Antisense primer for preparation of mutant enzyme Y81 R SEQ ID NO: 17: Sense for preparation of mutant enzyme Y81 S Primer SEQ ID NO: 18: Antisense primer for preparation of mutant enzyme Y81S SEQ ID NO: 19: Sense primer for preparation of mutant enzyme Y81D SEQ ID NO: 20: Antisense primer for preparation of mutant enzyme Y81D SEQ ID NO: 21: Sense for preparation of mutant enzyme F77G Primer SEQ ID NO: 22: Modified Type enzyme F77G fabrication antisense primer SEQ ID NO 23: mutated enzyme F77S produced sense primer SEQ ID NO 24: mutated enzyme F77S fabrication antisense primer
Claims (8)
[1]配列番号2,4,6,8,10,12,14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が前記式(e)又は(j)であ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%以上の配列同一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が前記式(e)又は(j)であ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
[1] A protein consisting of an amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 [2] SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, In the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NO: 14, which comprises a sequence containing 1 to 25 amino acid substitutions, deletions, insertions or additions, and is represented by the following formula (3), A protein having an activity of catalyzing a reaction between allylic diphosphate in which the isoprene unit in 3) is the formula (e) or (j) and isopentenyl diphosphate [3] SEQ ID NOs: 2, 4, 6 And an amino acid sequence having a sequence identity of 90% or more with the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 8, 10, 12, 14 and represented by the following formula (3) allyl isoprene units in is the formula (e) or (j) Protein having a diphosphate, and the activity for catalyzing a reaction between isopentenyl diphosphate
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