JP6944888B2 - 2−デオキシリボース−5−リン酸エステルの製造方法 - Google Patents
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- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
酸性ホスファターゼの存在下、2−デオキシリボースとリン酸供与体とから2−デオキシリボース−5−リン酸エステルを合成する方法については、例えば、特許文献3にも開示されている。
[2] 酸性ホスファターゼの存在下、2−デオキシリボースとリン酸供与体とから2−デオキシリボース−5−リン酸エステルを製造する製造方法であって、反応液のpHが、反応期間の前半において4.0超6.0以下の範囲であり、反応期間の後半において3.0以上4.5未満の範囲である、2−デオキシリボース−5−リン酸エステルの製造方法。
[3] 前記反応期間の前半が、少なくとも反応期間全体の5分の1以上を占め、前記反応期間の後半が、少なくとも反応期間全体の2分の1以上を占める、[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4] 反応開始時における前記反応液のpHをpH(a)とし、反応終止時における前記反応液のpHをpH(b)としたとき、pH(a)−pH(b)>0.1である、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の製造方法。
[5] 前記反応期間の前半における前記反応液のpHが、反応開始時における前記反応液のpHに対して±0.1の範囲である、[1]〜[4]のいずれか1項に記載の製造方法。
[6] 前記反応液の温度が0℃〜30℃の範囲である、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の製造方法。
[7] 前記リン酸供与体がピロリン酸又はピロリン酸塩を含む、[1]〜[6]のいずれか1項に記載の製造方法。
[8] 前記リン酸供与体が酸性ピロリン酸ナトリウムを含む、[1]〜[7]のいずれか1項に記載の製造方法。
[9] 前記反応液のpHが前記反応期間の前半においてよりも後半において低いこと、又は、前記反応液のpHが前記反応期間の前半において4.0超6.0以下の範囲であり前記反応期間の後半において3.0以上4.5未満の範囲であることが、pH調整剤を用いて前記反応液のpHを調整することによって実現される、[1]〜[8]のいずれか1項に記載の製造方法。
[10] 前記pH調整剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、塩酸、リン酸、ピロリン酸、ピロリン酸ナトリウム及びピロリン酸カリウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、[9]に記載の製造方法。
[11] 反応開始時において、前記反応液中に、酸性ホスファターゼが2−デオキシリボース1gに対して10ユニット以上存在する、[1]〜[10]のいずれか1項に記載の製造方法。
第一の本実施形態は、酸性ホスファターゼの存在下、2−デオキシリボースとリン酸供与体とから2−デオキシリボース−5−リン酸エステルを製造する製造方法であって、反応液のpHが、反応開始時において4.0超6.0以下であり、反応期間の前半においてよりも後半において低い製造方法である。
これにより、2−デオキシリボース及びリン酸供与体の濃度が高く且つ2−デオキシリボース−5−リン酸エステルの濃度が低い期間であるところの反応期間前半においては、酸性ホスファターゼに2−デオキシリボース−5−リン酸エステルの合成反応を活発に行わせる。一方で、2−デオキシリボース−5−リン酸エステルの濃度が高まった期間であるところの反応期間後半においては、2−デオキシリボース−5−リン酸エステルの分解反応を抑えつつ合成反応を進行させる。
したがって、第一の本実施形態及び第二の本実施形態によれば、反応期間全体を長くし過ぎることなく、2−デオキシリボース−5−リン酸エステルの最終的な収率を高めることができる。
本実施形態において、反応期間全体は「反応期間の前半」と「反応期間の後半」とに2分される。「反応期間の前半」とは、反応開始時を始まりとする期間であり、「反応期間の後半」とは、「反応期間の前半」に続く期間であって反応終止時を終わりとする期間である。
酸性ホスファターゼは一般的にpH4.5〜5.5の範囲において最も活性が高いところ、pH4.5〜5.5の範囲で2−デオキシリボース−5−リン酸エステルの合成反応を継続すると、収率は当初は順調に上昇するが、収率の上昇は次第に鈍化し、ある時点で収率は低下に転じる(図1Bの比較例1〜2を参照)。pH4.5〜5.5の範囲で反応を継続した場合における2−デオキシリボース−5−リン酸エステルの収率を予め調べ、反応時間ごとの収率を示すグラフを描き、収率の上昇が鈍化する時期を前半と後半との境界とする。
上記の考え方を採用すれば、前述した機序に適ったpH制御を実現できる。また、上記の考え方を採用すれば、反応開始時の材料又は酸性ホスファターゼの濃度、反応温度などを変更しても、それぞれの場合に応じた適切な時期に反応期間の前半と後半との境界を設定することができる。
第一の本実施形態は、反応液のpHが、反応開始時において4.0超6.0以下であり、反応期間の前半においてよりも後半において低い。ここで、pHが低いとは、有意にpHが低いことを意味する。
上記の期間区分で、第一の本実施形態又は第二の本実施形態を実施することができ、反応液のpHを前述の好ましい範囲になるように制御する。
したがって、本実施形態の一例においては、反応開始から6時間以上8時間以下の期間が反応期間の前半であり、残りの期間が反応期間の後半である。
上記の期間区分で、第一の本実施形態又は第二の本実施形態を実施することができる。
本実施形態において、酸性ホスファターゼの存在下、2−デオキシリボースとリン酸供与体とから2−デオキシリボース−5−リン酸エステルを合成する場である反応液は、水を主溶媒とすることが好ましく、必要に応じてアルコール、ジメチルスルホキシド等の有機溶媒を適量添加してもよい。酸性ホスファターゼのうち、金属イオンを補因子とする酸性ホスファターゼを使用する場合は、補因子となる金属イオンを反応液中に添加する。
酸性ホスファターゼは、ホスファターゼ(EC3.1.3)のうち、至適pHが酸性側にある酵素の総称である。酸性ホスファターゼの至適pHは一般的に4.0〜6.0程度である。
2−デオキシリボースは、リボースの2位のヒドロキシ基が水素原子に置換された構造を有する。2−デオキシリボースは、本実施形態の技術分野において、その他の名称として、デオキシリボース、2−デオキシ−D−リボース、D−2−デオキシリボース等とも呼ばれる。
本実施形態におけるリン酸供与体は、酸性ホスファターゼの基質となり、2−デオキシリボースにリン酸基を与える化学物質であれば、その種類に特に制限はない。
本実施形態において、反応開始時の反応液のpH、及び/又は、反応期間中の反応液のpHを調整するpH調整剤としては、塩基又は酸が挙げられる。pH調整剤として用いる塩基としては、少量で速やかにpHを制御し得る観点から、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが好ましい。pH調整剤として用いる酸としては、少量で速やかにpHを制御し得る観点から、塩酸、リン酸が好ましい。pH調整剤として用いる酸としては、リン酸供与体となる観点から、ピロリン酸、ピロリン酸ナトリウム又はピロリン酸カリウムが好ましい。
特開2012−80875号公報の段落0235〜0286に記載されている方法に従い、Shigella flexneri由来変異型酸性ホスファターゼ遺伝子を含むプラスミドpSFAPm75を有する大腸菌を作製し、変異型酸性ホスファターゼを発現させた。この変異型酸性ホスファターゼは、Shigella flexneriの野生型酸性ホスファターゼの57番目のアミノ酸残基をスレオニン、122番目のアミノ酸残基をグリシン、126番目のアミノ酸残基をバリン、171番目のアミノ酸残基をグルタミン酸、197番目のアミノ酸残基をチロシンに置換した変異型酵素である。変異型酸性ホスファターゼを発現した大腸菌を培養し、遠心分離により回収し、培養上清にて懸濁した(菌体濃度8.3質量%)。この菌体懸濁液を−20℃にて凍結保存した。以下の実験例には、凍結保存した菌体懸濁液を解凍し、これを酸性ホスファターゼ液として用いた。
反応液中の2−デオキシリボース−5−リン酸エステルは、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により定量した。分析条件は下記のとおりである。
・カラム:Shodex Asahipak NH2P−50 4E(昭和電工株式会社)
・カラム温度:40℃
・流速:1.0mL/min
・検出器:示差屈折率検出器(RID)
・キャリア:75mmol/L リン酸二水素ナトリウム水溶液
反応液のpHを、反応期間中、所定の範囲を保ち且つ途中で低下するように制御した。反応条件の詳細は、以下のとおりである。
反応液のpHを、反応期間中、制御せず成り行きで変化させた。反応条件の詳細は、以下のとおりである。
反応液のpHを、反応期間中、制御せず成り行きで変化させた。反応条件の詳細は、以下のとおりである。
反応液のpHを、反応期間中、所定の範囲を保つように制御した。反応条件の詳細は、以下のとおりである。
反応液のpHを、反応期間中、所定の範囲を保つように制御した。反応条件の詳細は、以下のとおりである。
反応液のpHを、反応期間中、所定の範囲を保つように制御した。反応条件の詳細は、以下のとおりである。
反応液のpHを、反応期間中、所定の範囲を保つように制御した。反応条件の詳細は、以下のとおりである。
Claims (11)
- 酸性ホスファターゼの存在下、2−デオキシリボースとリン酸供与体とから2−デオキシリボース−5−リン酸エステルを製造する製造方法であって、
反応液のpHが、反応期間の前半において4.0超6.0以下の範囲であり、反応期間の後半において3.0以上4.5未満の範囲である、2−デオキシリボース−5−リン酸エステルの製造方法。 - 前記反応液のpHが前記反応期間の前半においてよりも後半において低い、請求項1に記載の製造方法。
- 前記反応期間の前半が、少なくとも反応期間全体の5分の1以上を占め、
前記反応期間の後半が、少なくとも反応期間全体の2分の1以上を占める、
請求項1又は請求項2に記載の製造方法。 - 反応開始時における前記反応液のpHをpH(a)とし、反応終止時における前記反応液のpHをpH(b)としたとき、pH(a)−pH(b)>0.1である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記反応期間の前半における前記反応液のpHが、反応開始時における前記反応液のpHに対して±0.1の範囲である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記反応液の温度が0℃〜30℃の範囲である、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記リン酸供与体がピロリン酸又はピロリン酸塩を含む、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記リン酸供与体が酸性ピロリン酸ナトリウムを含む、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記反応液のpHが前記反応期間の前半においてよりも後半において低いこと、又は、前記反応液のpHが前記反応期間の前半において4.0超6.0以下の範囲であり前記反応期間の後半において3.0以上4.5未満の範囲であることが、pH調整剤を用いて前記反応液のpHを調整することによって実現される、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記pH調整剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、塩酸、リン酸、ピロリン酸、ピロリン酸ナトリウム及びピロリン酸カリウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項9に記載の製造方法。
- 反応開始時において、前記反応液中に、酸性ホスファターゼが2−デオキシリボース1gに対して10ユニット以上存在する、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の製造方法。
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