JPWO2005005648A1 - Process for producing novel optically active carboxylic acids - Google Patents

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潤 川端
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Abstract

下記一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体に、エノエートレダクターゼまたはそれを含む細胞、同細胞の調製物もしくは同細胞を培養して得られた培養液を作用させて、下記一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体を製造する(式(I)、(II)中、Rはハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシル基、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていてもよいアルコキシ基を、Xはハロゲン原子を、A1およびA2は水素原子またはハロゲン原子を示す。A 4-halocrotonic acid derivative represented by the following general formula (I) is allowed to act on enoate reductase or a cell containing the same, a preparation of the cell, or a culture solution obtained by culturing the cell, and the following general An optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the formula (II) is produced (in the formulas (I) and (II), R represents a halogen atom, a nitro group, a hydroxyl group, an optionally substituted alkyl group, a substituted group. An optionally substituted aryl group or an optionally substituted alkoxy group, X represents a halogen atom, and A1 and A2 represent a hydrogen atom or a halogen atom.

Description

本発明は、エノエートレダクターゼまたはそれを含む細胞、同細胞の調製物もしくは同細胞を培養して得られる培養液を用いて、4−ハロクロトン酸誘導体の炭素・炭素二重結合を立体選択的に還元して、医薬、農薬等の中間体原料として有用な化合物である光学活性4−ハロ酪酸誘導体を製造する方法に関する。本発明はまた、該4−ハロ酪酸誘導体の製造方法を利用した、(R)−N−(4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチル)−3−[2−メトキシ−4−(o−トリルスルホニルカルバモイル)ベンジル]−1−メチルインドール−5−カルボキサミドの製造方法に関する。  The present invention stereoselectively bonds the carbon-carbon double bond of a 4-halocrotonic acid derivative using enoate reductase or a cell containing the same, a preparation of the cell, or a culture solution obtained by culturing the cell. The present invention relates to a method for producing an optically active 4-halobutyric acid derivative, which is a compound useful as an intermediate material for pharmaceuticals, agricultural chemicals and the like by reduction. The present invention also provides (R) -N- (4,4,4-trifluoro-2-methylbutyl) -3- [2-methoxy-4- (o) utilizing the method for producing the 4-halobutyric acid derivative. -Tolylsulfonylcarbamoyl) benzyl] -1-methylindole-5-carboxamide.

光学活性4−ハロ酪酸誘導体は医薬、農薬等の中間体原料として産業上有用な化合物である。例えば、(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチル酪酸(2R−メチル−4,4,4−トリフルオロブタン酸)は、ロイコトリエン拮抗剤として有用な(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチルアミンの合成中間体であることが知られている(欧州特許出願公開第489548号明細書)。光学活性4−ハロ酪酸誘導体を得る方法としては、光学活性ホスフィン化合物とルテニウム化合物からなる錯体触媒を用いて4−ハロクロトン酸誘導体を還元する方法が知られていた(欧州特許出願公開第673911号明細書)。しかし、かかる反応は高圧下で行う必要があり、用いる触媒も高価であった。  Optically active 4-halobutyric acid derivatives are industrially useful compounds as intermediate materials for pharmaceuticals, agricultural chemicals and the like. For example, (R) -4,4,4-trifluoro-2-methylbutyric acid (2R-methyl-4,4,4-trifluorobutanoic acid) is a useful (R) -4,4 as a leukotriene antagonist. , 4-trifluoro-2-methylbutylamine is known to be a synthetic intermediate (European Patent Application No. 489548). As a method for obtaining an optically active 4-halobutyric acid derivative, there has been known a method of reducing a 4-halocrotonic acid derivative using a complex catalyst comprising an optically active phosphine compound and a ruthenium compound (European Patent Application No. 673911). book). However, this reaction needs to be performed under high pressure, and the catalyst used is expensive.

エノエートレダクターゼは、エノエート(enoate)の炭素・炭素二重結合を還元する反応を触媒する酵素であるが、例えば、クロストリジア(Clostridia)などの微生物でその存在が報告されている(Journal of Biological Chemistry,vol.276,No.8,p5779−5787,2001)。エノエートレダクターゼ活性を有する微生物を利用した各種エノエートの不斉還元が報告されているが(Studies in Natural Products Chemistry,vol.20,817,1998)、エノエートのうち、4位の炭素がハロゲン化された4−ハロクロトン酸誘導体に関しては、エノエートレダクターゼを用いた不斉還元の報告例は無かった。  Enoate reductase is an enzyme that catalyzes a reaction that reduces the carbon-carbon double bond of enoate, but its presence has been reported in microorganisms such as Clostridia (Journal of Biological Chemistry). , Vol. 276, No. 8, p5779-5787, 2001). Asymmetric reduction of various enoates using microorganisms having enoate reductase activity has been reported (Studies in Natural Products Chemistry, vol. 20, 817, 1998), but the 4-position carbon of enoate is halogenated. Regarding 4-halocrotonic acid derivatives, there was no report of asymmetric reduction using enoate reductase.

本発明は、光学活性4−ハロ酪酸誘導体をより高い光学純度で安価かつ簡便に製造する新規な方法を提供することを課題とする。本発明はまた、(R)−N−(4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチル)−3−[2−メトキシ−4−(o−トリルスルホニルカルバモイル)ベンジル]−1−メチルインドール−5−カルボキサミドを製造する新規な方法を提供することを課題とする。  An object of the present invention is to provide a novel method for producing an optically active 4-halobutyric acid derivative with higher optical purity at low cost and in a simple manner. The present invention also provides (R) -N- (4,4,4-trifluoro-2-methylbutyl) -3- [2-methoxy-4- (o-tolylsulfonylcarbamoyl) benzyl] -1-methylindole- It is an object to provide a novel method for producing 5-carboxamide.

本発明者らは、上記課題を解決するために、光学活性4−ハロ酪酸誘導体の製造方法について鋭意検討した結果、配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質が、原料となる4−ハロクロトン酸誘導体の不斉還元反応を触媒することを見出した。さらに、該タンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換細胞を作製し、該細胞、該細胞の調製物、または該細胞を培養して得られた培養液を、原料となる4−ハロクロトン酸誘導体に作用させることにより、高い光学純度かつ高濃度で目的物である光学活性4−ハロ酪酸誘導体を得ることができることを見出した。さらに、この方法によって得られる(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチル酪酸を用いることにより、(R)−N−(4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチル)−3−[2−メトキシ−4−(o−トリルスルホニルカルバモイル)ベンジル]−1−メチルインドール−5−カルボキサミドを効率よく製造できることを見出した。以上によって、本発明を完成させるに至った。  In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors diligently studied a method for producing an optically active 4-halobutyric acid derivative. It has been found that it catalyzes an asymmetric reduction reaction of a 4-halocrotonic acid derivative. Furthermore, a transformed cell into which a gene encoding the protein is introduced is prepared, and the culture solution obtained by culturing the cell, the preparation of the cell, or the cell is converted into a 4-halocrotonic acid derivative as a raw material. It was found that the optically active 4-halobutyric acid derivative, which is the target product, can be obtained with high optical purity and high concentration by acting. Furthermore, by using (R) -4,4,4-trifluoro-2-methylbutyric acid obtained by this method, (R) -N- (4,4,4-trifluoro-2-methylbutyl)- It was found that 3- [2-methoxy-4- (o-tolylsulfonylcarbamoyl) benzyl] -1-methylindole-5-carboxamide can be efficiently produced. Thus, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1)下記一般式(I)

Figure 2005005648
で表される4−ハロクロトン酸誘導体に、エノエートレダクターゼまたはそれを含む細胞、同細胞の調製物もしくは同細胞を培養して得られた培養液を作用させて、下記一般式(II)
Figure 2005005648
で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体を生成させることを特徴とする、一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体の製造方法(式(I)、(II)中、Rはハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシル基、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていてもよいアルコキシ基を、Xはハロゲン原子を、AおよびAは水素原子またはハロゲン原子を示す)。
(2)エノエートレダクターゼが以下の(A)、(B)または(C)に示すタンパク質である、(1)の製造方法:
(A)配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質、または
(B)配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列と50%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体を一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体に変換する酵素活性を有するタンパク質。
(C)配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列において、1または数個のアミノ酸が置換、欠失もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体を一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体に変換する酵素活性を有するタンパク質。
(3)エノエートレダクターゼを含む細胞が、エノエートレダクターゼをコードするDNAで形質転換された細胞である、(1)の製造方法。
(4)エノエートレダクターゼをコードするDNAで形質転換された細胞が、前記DNAを染色体上に組み込むことによって形質転換された細胞である、(3)の製造方法。
(5)エノエートレダクターゼをコードするDNAで形質転換された細胞が、前記DNAを含むベクターで形質転換された細胞である、(3)の製造方法。
(6)エノエートレダクターゼをコードするDNAが以下の(A)、(B)または(C)に示すタンパク質をコードするDNAである、(3)〜(5)のいずれかの製造方法:
(A)配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質、または
(B)配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列と50%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体を一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体に変換する酵素活性を有するタンパク質。
(C)配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列において、1または数個のアミノ酸が置換、欠失もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体を一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体に変換する酵素活性を有するタンパク質。
(7)エノエートレダクターゼをコードするDNAが以下の(D)、(E)または(F)に示すDNAである、(3)〜(5)のいずれかの製造方法:
(D)配列番号1または配列番号3に記載の塩基配列を有するDNA、または
(E)配列番号1または配列番号3に記載の塩基配列またはその相補配列とストリンジェントな条件でハイブリダイズする塩基配列を有し、一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体を一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体に変換する酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA。
(F)配列番号1または配列番号3に記載の塩基配列において1または数個の塩基が置換、欠失もしくは付加された塩基配列及びその相補鎖からなり、かつ一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体を一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体に変換する酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA。
(8)一般式(I)および(II)の化合物において、Rがメチル基であり、X、AおよびAがそれぞれフッ素原子であることを特徴とする、(1)〜(7)のいずれかの製造方法。
(9)(8)の方法により一般式(III)で表される4,4,4−トリフルオロチグリン酸を一般式(II)で表される(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチル酪酸に変換する工程、前記(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチル酪酸を、一般式(V)で表される(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチルアミンに変換する工程、及び前記(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチルアミンに一般式(II)で表される化合物を反応させて、一般式(VII)で表される(R)−N−(4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチル)−3−[2−メトキシ−4−(o−トリルスルホニルカルバモイル)ベンジル]−1−メチルインドール−5−カルボキサミドを生成させる工程を含む、(R)−N−(4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチル)−3−[2−メトキシ−4−(o−トリルスルホニルカルバモイル)ベンジル]−1−メチルインドール−5−カルボキサミドの製造方法.
Figure 2005005648
That is, the present invention is as follows.
(1) The following general formula (I)
Figure 2005005648
A haloate reductase or a cell containing the same, a preparation of the same cell, or a culture solution obtained by culturing the same cell is allowed to act on the 4-halocrotonic acid derivative represented by the following general formula (II):
Figure 2005005648
A method for producing an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II) (formula (I), (II), R represents a halogen atom, a nitro group, a hydroxyl group, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted aryl group or an optionally substituted alkoxy group, X represents a halogen atom, A 1 and A 2 Represents a hydrogen atom or a halogen atom).
(2) The production method of (1), wherein the enoate reductase is a protein shown in the following (A), (B) or (C):
(A) a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, or (B) an amino acid sequence having 50% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, and A protein having an enzyme activity for converting a 4-halocrotonic acid derivative represented by the general formula (I) into an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II).
(C) the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted or added, and represented by the general formula (I) 4- A protein having an enzyme activity for converting a halocrotonic acid derivative into an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II).
(3) The production method of (1), wherein the cell containing enoate reductase is a cell transformed with DNA encoding enoate reductase.
(4) The production method of (3), wherein the cell transformed with DNA encoding enoate reductase is a cell transformed by integrating the DNA onto a chromosome.
(5) The production method of (3), wherein the cell transformed with DNA encoding enoate reductase is a cell transformed with a vector containing the DNA.
(6) The production method of any one of (3) to (5), wherein the DNA encoding enoate reductase is a DNA encoding a protein shown in the following (A), (B), or (C):
(A) a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, or (B) an amino acid sequence having 50% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, and A protein having an enzyme activity for converting a 4-halocrotonic acid derivative represented by the general formula (I) into an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II).
(C) the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted or added, and represented by the general formula (I) 4- A protein having an enzyme activity for converting a halocrotonic acid derivative into an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II).
(7) The production method of any of (3) to (5), wherein the DNA encoding enoate reductase is the DNA shown in the following (D), (E) or (F):
(D) DNA having the base sequence described in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, or (E) a base sequence that hybridizes with the base sequence described in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a complementary sequence thereof under stringent conditions And a DNA encoding a protein having an enzyme activity for converting a 4-halocrotonic acid derivative represented by the general formula (I) into an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II).
(F) The nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 consists of a nucleotide sequence in which one or several bases are substituted, deleted or added and its complementary strand, and is represented by the general formula (I) A DNA encoding a protein having an enzyme activity for converting a 4-halocrotonic acid derivative into an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II).
(8) In the compounds of the general formulas (I) and (II), R is a methyl group, X, A 1 and A 2 are each a fluorine atom, (1) to (7) Either manufacturing method.
(9) The 4,4,4-trifluorotiglinic acid represented by the general formula (III) is converted to the (R) -4,4,4-trifluoro represented by the general formula (II) by the method of (8). The step of converting to 2-methylbutyric acid, the (R) -4,4,4-trifluoro-2-methylbutyric acid is represented by the general formula (V) (R) -4,4,4-tri A step of converting to fluoro-2-methylbutylamine, and reacting the compound represented by the general formula (II) with the (R) -4,4,4-trifluoro-2-methylbutylamine to give a general formula (VII (R) -N- (4,4,4-trifluoro-2-methylbutyl) -3- [2-methoxy-4- (o-tolylsulfonylcarbamoyl) benzyl] -1-methylindole- (R) -N comprising the step of producing 5-carboxamide (4,4,4-trifluoro-2-methylbutyl) -3- [2-methoxy-4-(o-tolyl sulfonylcarbamoyl) benzyl] -1-production method of methyl indole-5-carboxamide.
Figure 2005005648

以下に、本発明を詳細に説明する。
<1>光学活性4−ハロ酪酸誘導体の製造方法
本発明においては、エノエートレダクターゼまたはそれを含む細胞、同細胞の調製物もしくは同細胞を培養して得られた培養液を、反応基質である下記一般式(I)

Figure 2005005648
で表される4−ハロクロトン酸誘導体に作用させることにより、該化合物の炭素・炭素二重結合を不斉還元させ、下記一般式(II)
Figure 2005005648
で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体を製造する。The present invention is described in detail below.
<1> Method for producing optically active 4-halobutyric acid derivative In the present invention, enoate reductase or a cell containing the same, a preparation of the cell, or a culture solution obtained by culturing the cell is a reaction substrate. The following general formula (I)
Figure 2005005648
The carbon-carbon double bond of the compound is asymmetrically reduced by acting on a 4-halocrotonic acid derivative represented by the following general formula (II):
Figure 2005005648
An optically active 4-halobutyric acid derivative represented by:

上記の一般式(I)、(II)において、Rはハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシル基、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていてもよいアルコキシ基を、Xはハロゲン原子を、AおよびAは水素原子またはハロゲン原子を示す。In the above general formulas (I) and (II), R represents a halogen atom, a nitro group, a hydroxyl group, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted aryl group, or an optionally substituted alkoxy group. , X represents a halogen atom, and A 1 and A 2 represent a hydrogen atom or a halogen atom.

ここで、アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ターシャリーブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ターシャリーペンチル基、イソアミル基、n−ヘキシル基等の炭素数1〜8の直鎖、分岐鎖、環状アルキル基が挙げられる。これらの中で、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基又はエチル基が特に好ましい。アリール基としては、例えば、フェニル基、メシチル基、ナフチル基等が挙げられる。また、アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、ターシャリーブトキシ基等が挙げられる。これらの中で炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましい。  Here, examples of the alkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, cyclopropyl, n-butyl, isobutyl, tertiary butyl, n-pentyl, isopentyl, and neopentyl. A straight chain, branched chain or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms such as a group, tertiary pentyl group, isoamyl group or n-hexyl group. In these, a C1-C4 alkyl group is preferable and a methyl group or an ethyl group is especially preferable. Examples of the aryl group include a phenyl group, a mesityl group, and a naphthyl group. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, and a tertiary butoxy group. Among these, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is preferable.

上記アルキル基、アリール基及びアルコキシ基は置換されていてもよい。置換基としては、前記不斉還元反応に悪影響を与えない基であれば特に限定されないが、具体的には、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ハロゲン基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基及びヒドロキシル基等が挙げられる。したがって、一般式(I)および(II)において、置換されたアルキル基として具体的には、ベンジル基、フェネチル基、トリフルオロメチル基、シアノメチル基、アミノメチル基、ヒドロキシメチル基、ニトロメチル基、メトキシメチル基等が挙げられる。置換されたアリール基として具体的には、クロロフェニル基、アミノフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ニトロフェニル基、メトキシフェニル基等が挙げられる。また、置換されたアルコキシ基として具体的には、ベンジロキシ基、フェノキシ基、トリフルオロメトキシ基等が挙げられる。  The alkyl group, aryl group and alkoxy group may be substituted. The substituent is not particularly limited as long as it does not adversely affect the asymmetric reduction reaction. Specifically, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a halogen group, a cyano group, an amino group, a nitro group, and A hydroxyl group etc. are mentioned. Accordingly, in the general formulas (I) and (II), as the substituted alkyl group, specifically, benzyl group, phenethyl group, trifluoromethyl group, cyanomethyl group, aminomethyl group, hydroxymethyl group, nitromethyl group, methoxy A methyl group etc. are mentioned. Specific examples of the substituted aryl group include a chlorophenyl group, an aminophenyl group, a hydroxyphenyl group, a nitrophenyl group, and a methoxyphenyl group. Specific examples of the substituted alkoxy group include a benzyloxy group, a phenoxy group, and a trifluoromethoxy group.

Xはハロゲン原子を、AおよびAは水素原子またはハロゲン原子を示すが、これらのハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。X、A、Aの全てがフッ素原子であることが特に好ましい。X represents a halogen atom, and A 1 and A 2 represent a hydrogen atom or a halogen atom, and these halogen atoms are preferably a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, and more preferably a fluorine atom. It is particularly preferable that all of X, A 1 and A 2 are fluorine atoms.

上記一般式(I)および(II)中のRとしては、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、ベンジル基又はフェニル基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基であり、特に好ましくはメチル基である。  R in the general formulas (I) and (II) is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a benzyl group or a phenyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, A methyl group is preferred.

上記一般式(I)で表される化合物としては、分子量が1000以下、好ましくは500以下、より好ましくは300以下のものであり、具体的には、例えば一般式(III)で表される4,4,4−トリフルオロチグリン酸等が挙げられる。上記一般式(I)で表される化合物は、例えば、下記一般式(VIII)で表されるアルデヒド(X、A、Aは前記と同様の置換基を示す)を第4版実験化学講座(19巻、p62、1992年)記載の方法により所望の安定化イリドとWittig反応を行い、得られた不飽和エステルを加水分解することにより容易に合成することができる。The compound represented by the general formula (I) has a molecular weight of 1000 or less, preferably 500 or less, more preferably 300 or less. Specifically, for example, 4 represented by the general formula (III) 4,4-trifluorotiglic acid and the like. The compound represented by the above general formula (I) is, for example, an aldehyde represented by the following general formula (VIII) (X, A 1 and A 2 represent the same substituents as described above) and the fourth edition experimental chemistry It can be easily synthesized by conducting a Wittig reaction with a desired stabilized ylide by the method described in the lecture (19, p62, 1992) and hydrolyzing the resulting unsaturated ester.

Figure 2005005648
Figure 2005005648

また、上記一般式(II)で表される化合物として、分子量が1000以下、好ましくは500以下、より好ましくは300以下のものであり、具体的には、一般式(IV)の(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチル酪酸等が挙げられる。

Figure 2005005648
Moreover, as a compound represented by the said general formula (II), molecular weight is 1000 or less, Preferably it is 500 or less, More preferably, it is a 300 or less thing, Specifically, (R)-of general formula (IV)- Examples include 4,4,4-trifluoro-2-methylbutyric acid.
Figure 2005005648

エノエートレダクターゼは一般に、エノエート(enoate)の炭素・炭素二重結合の還元反応を触媒する酵素をいう(Studies in Natural Products Chemistry,vol.20,p817,1998)が、本発明においては、4−ハロクロトン酸誘導体の炭素・炭素二重結合を不斉還元して光学活性な4−ハロ酪酸誘導体を生成する活性を有することのできるタンパク質をいう。ここで、生成する4−ハロ酪酸誘導体の光学純度は、60%e.e.以上であることが好ましく、90%e.e.以上であることがより好ましく、98%e.e.以上であることがさらに好ましく、99.5%e.e.であることが特に好ましい。このような活性は、4−ハロクロトン酸誘導体を基質として含有し、さらにNADHを補酵素として含有する反応系において、NADHの減少初速度を測定することにより測定することができる。  Enoate reductase generally refers to an enzyme that catalyzes the reduction reaction of a carbon-carbon double bond of enoate (Studies in Natural Products Chemistry, vol. 20, p817, 1998). In the present invention, 4- A protein capable of asymmetric reduction of the carbon-carbon double bond of a halocrotonic acid derivative to produce an optically active 4-halobutyric acid derivative. Here, the optical purity of the produced 4-halobutyric acid derivative is 60% e.e. e. Or more, preferably 90% e.e. e. More preferably, it is 98% e.e. e. More preferably, it is 99.5% e.e. e. It is particularly preferred that Such an activity can be measured by measuring the initial decrease rate of NADH in a reaction system containing a 4-halocrotonic acid derivative as a substrate and further containing NADH as a coenzyme.

本発明の製造方法において用いることのできるエノエートレダクターゼは上記活性を有する限り特に制限されないが、例えば、配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列を有するものが挙げられる。これらはそれぞれ、ムーレラ サーモオートトロフィカ(Moorella thermoautotrophica)、クロストリジウム アセトブチリカム(Clostridium acetobutylicum)由来のエノエートレダクターゼである。  The enoate reductase that can be used in the production method of the present invention is not particularly limited as long as it has the above activity, and examples thereof include those having the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4. These are enoate reductases derived from Moorella thermoautotropica and Clostridium acetobutylicum, respectively.

また、本発明においては、これらのホモログであって、前記の酵素活性を有するものを用いてもよい。ホモログとは、例えば、前記活性を害さない範囲内において配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列に一個若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換、若しくは付加されたアミノ酸配列を有するものを挙げることができる。ここで数個とは、具体的には20個以下、好ましくは10個以下、より好ましくは5個以下である。  In the present invention, those homologs having the above enzyme activity may be used. Examples of homologs include those having an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 within a range that does not impair the activity. be able to. Here, the term “several” specifically means 20 or less, preferably 10 or less, more preferably 5 or less.

また、前記ホモログは、配列番号2または配列番号4に示されるアミノ酸配列と35%以上、好ましくは50%以上、より好ましくは80%、特に好ましくは95%以上のホモロジーを有するタンパク質であってもよい。ちなみに上記タンパク質のホモロジー検索は、例えば、GenBankやDNA Databank of JAPAN(DDBJ)を対象に、FASTAやBLASTなどのプログラムを用いて行うことができる。配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列を用いて、GenBankを対象にBLAST programによりホモロジー検索を行った結果、配列番号2の配列はClostridium tyrobutyricum由来2−enoate reductase(Accession No.CAA71086)と59%の相同性を示し、配列番号4の配列はClostridium tyrobutyricum由来2−enoate reductase(Accession No.CAA71086)と49%の相同性を示した。また、配列番号2と配列番号4の配列は互いに50%の相同性を示した。本明細書において、Accession No.はGenBankのものを示す。  The homolog may be a protein having a homology of 35% or more, preferably 50% or more, more preferably 80%, particularly preferably 95% or more with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4. Good. Incidentally, the homology search of the above protein can be performed using programs such as FASTA and BLAST, for example, for GenBank and DNA Database of JAPAN (DDBJ). Using the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 and performing a homology search with BLAST program for GenBank, the sequence of SEQ ID NO: 2 is derived from Clostridium tyrolticum-derived 2-enoate reduce (Accession No. CAA71086) It showed 59% homology, and the sequence of SEQ ID NO: 4 showed 49% homology with Clostridium tyrobutyricum-derived 2-enoate reductase (Accession No. CAA71086). Further, the sequences of SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 4 showed 50% homology with each other. In this specification, Accession No. Indicates that of GenBank.

本発明の製造法に用いるエノエートレダクターゼは、エノエートレダクターゼの一部又は全部をコードする遺伝子の塩基配列を元にして作製したプローブを用いて、エノエートレダクターゼ活性を有する任意の微生物からエノエートレダクターゼをコードするDNAを単離した後、該DNAを大腸菌などの宿主に発現させることによって得ることができる。また、エノエートレダクターゼ活性を有する微生物、例えば、クロストリジウム(Clostridium)属細菌やムーレラ(Moorella)属細菌の菌体から精製することによって得ることもできる。細菌の菌体からエノエートレダクターゼを取得する方法としては、例えば、Eur.J.Biochem.Vol.97,p103(1979)に記載の方法を参考に行うことができる。  The enoate reductase used in the production method of the present invention is an enoate from any microorganism having enoate reductase activity using a probe prepared based on the base sequence of a gene encoding part or all of the enoate reductase. After the DNA encoding reductase is isolated, it can be obtained by expressing the DNA in a host such as E. coli. Moreover, it can also obtain by refine | purifying from the microorganisms which have enoate reductase activity, for example, the microbial cell body of Clostridium (Clostridium) genus bacteria and Moorella (Moorella) genus bacteria. As a method for obtaining enoate reductase from bacterial cells, for example, Eur. J. et al. Biochem. Vol. 97, p103 (1979).

クロストリジウム(Clostridium)属細菌としては、例えばクロストリジウム アセトブチリカムATCC824株が、本発明に好適に利用できるエノエートレダクターゼを有しており、ムーレラ(Moorella)属細菌としては、例えばムーレラサーモオートトロフィカDSM1974株が、本発明に好適に利用できるエノエートレダクターゼを有している。前者はATCC(American Type Culture Collection)のオンラインカタログ(http://www.atcc.org/)に記載されており、該ATCCから入手できる。また、後者はDSMZ(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH(German Collection of Microorganisms and Cell Cultures))のオンラインカタログ(http://www.dsmz.de/)に記載されており、該DSMZから入手可能である。  As a Clostridium bacterium, for example, Clostridium acetobutylicum ATCC 824 has enoate reductase that can be suitably used in the present invention. As a bacterium belonging to the genus Moorella, for example, Moellera thermoautotropica DSM1974 Has an enoate reductase that can be suitably used in the present invention. The former is described in the ATCC (American Type Culture Collection) online catalog (http://www.atcc.org/) and can be obtained from the ATCC. The latter is also available from the online catalog (http: //www.DSM) of Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH (available from German Collection of Microorganisms and Cell Cultures). is there.

本発明の製造方法においては、4−ハロクロトン酸誘導体をエノエートレダクターゼの精製酵素と反応させてもよいが、エノエートレダクターゼを含む細胞、該細胞の調製物、または該細胞を培養して得られた培養液を、4−ハロクロトン酸誘導体に反応させて、光学活性4−ハロ酪酸誘導体を製造してもよい。エノエートレダクターゼを含む細胞としては、エノエートレダクターゼをコードするDNAで形質転換された細胞が好ましい。  In the production method of the present invention, a 4-halocrotonic acid derivative may be reacted with a purified enzyme of enoate reductase, but it is obtained by culturing a cell containing enoate reductase, a preparation of the cell, or the cell. The culture medium may be reacted with a 4-halocrotonic acid derivative to produce an optically active 4-halobutyric acid derivative. The cell containing enoate reductase is preferably a cell transformed with DNA encoding enoate reductase.

この場合、エノエートレダクターゼをコードするDNAとしては、配列番号2または4のアミノ酸配列を有するエノエートレダクターゼをコードするDNAが挙げられる。また、配列番号2または配列番号4のアミノ酸配列と50%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有し、かつ、一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体を一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体に変換する酵素活性を有するタンパク質をコードするDNAであってもよい。具体的には、配列番号1または配列番号3の塩基配列を有するDNAを挙げることができる。このようなDNAは配列番号1または配列番号3の塩基配列に基いて設計したプライマーを用いたPCRによって得ることができる。また、本発明製造法においては、配列番号1または配列番号3に記載の塩基配列を有するDNAのホモログであって、エノエートレダクターゼ活性を有するタンパク質をコードするDNAを用いてもよい。  In this case, DNA encoding enoate reductase includes DNA encoding enoate reductase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or 4. A 4-halocrotonic acid derivative having an amino acid sequence having 50% or more homology with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 and represented by the general formula (I) is represented by the general formula (II): It may be a DNA encoding a protein having an enzymatic activity to be converted into the optically active 4-halobutyric acid derivative represented. Specific examples include DNA having the base sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3. Such DNA can be obtained by PCR using primers designed based on the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3. In the production method of the present invention, a DNA homologue having the base sequence described in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 and encoding a protein having enoate reductase activity may be used.

ここで、ホモログとは、エノエートレダクターゼ活性を有するタンパク質をコードする限り、配列番号1または配列番号3に記載の塩基配列に1個もしくは数個の塩基が欠失、置換、若しくは付加された塩基配列及び素の相補鎖からなるDNAを含む。ここで数個とは、具体的には60個以下、好ましくは30個以下、より好ましくは10個以下である。  Here, the homolog is a base in which one or several bases are deleted, substituted or added to the base sequence described in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 as long as it encodes a protein having enoate reductase activity. Includes DNA consisting of sequence and prime complementary strand. Here, the term “several” means specifically 60 or less, preferably 30 or less, and more preferably 10 or less.

また、ホモログは、配列番号1または3の塩基配列を有するDNAまたはその相補鎖とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、エノエートレダクターゼ活性を有するタンパク質をコードするDNAであってもよい。ここで、「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA」とは、プローブDNAを用いて、ストリンジェントな条件下で、コロニーハイブリダイゼーション法、プラークハイブリダイゼーション法、あるいはサザンブロットハイブリダイゼーション法等を行うことにより得られるDNAを意味し、「ストリンジェントな条件」としては、例えば、コロニーハイブリダイゼーション法およびプラークハイブリダイゼーション法においては、コロニーあるいはプラーク由来のDNAまたは該DNAの断片を固定化したフィルターを用いて、0.7〜1.0Mの塩化ナトリウム存在下65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2×SSC溶液(1×SSCの組成は、150mM塩化ナトリウム、15mMクエン酸ナトリウム)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄する条件を挙げることができる。  In addition, the homolog may be DNA that hybridizes with a DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or 3 or a complementary strand thereof under stringent conditions and encodes a protein having enoate reductase activity. Here, “DNA that hybridizes under stringent conditions” means that a probe DNA is used to perform colony hybridization, plaque hybridization, Southern blot hybridization, or the like under stringent conditions. For example, in the colony hybridization method and the plaque hybridization method, a colony or plaque-derived DNA or a filter on which the DNA fragment is immobilized is used as the “stringent conditions”. After hybridization at 65 ° C. in the presence of 0.7 to 1.0 M sodium chloride, 0.1 to 2 × SSC solution (1 × SSC composition is 150 mM sodium chloride, 15 mM sodium citrate) The conditions for washing the filter at 65 ° C. can be mentioned.

エノエートレダクターゼをコードするDNAは、例えば、以下のような方法によって単離することができる。まず、エノエートレダクターゼを上記の方法等により微生物菌体等から精製した後、N末端アミノ酸配列を解析する。N末端アミノ酸配列解析は、リジルエンドペプチダーゼ、V8プロテアーゼなどの酵素により精製タンパク質を切断し、逆相液体クロマトグラフィーなどによりペプチド断片を精製した後、プロテインシーケンサーによりアミノ酸配列を解析して複数のアミノ酸配列を決めることにより行う。決定したアミノ酸配列を元に設計したプライマーを用い、エノエートレダクターゼ生産微生物株の染色体DNAもしくはcDNAライブラリーを鋳型としてPCRを行うことにより、エノエートレダクターゼをコードするDNAの一部(DNA断片)を得ることができる。さらに、エノエートレダクターゼ生産微生物株の染色体DNAの制限酵素消化物をファージ、プラスミドなどに導入し、大腸菌を形質転換して得られたライブラリーやcDNAライブラリーから、前記のDNA断片をプローブに用いてコロニーハイブリダイゼーション、プラークハイブリダイゼーションなどを行うことにより、エノエートレダクターゼをコードするDNAを得ることができる。  DNA encoding enoate reductase can be isolated by, for example, the following method. First, enoate reductase is purified from microbial cells by the above method and the like, and then the N-terminal amino acid sequence is analyzed. N-terminal amino acid sequence analysis is performed by cleaving a purified protein with an enzyme such as lysyl endopeptidase or V8 protease, purifying a peptide fragment by reverse phase liquid chromatography, etc., and then analyzing the amino acid sequence with a protein sequencer. It is done by deciding. Using a primer designed based on the determined amino acid sequence and performing PCR using a chromosomal DNA or cDNA library of an enoate reductase-producing microbial strain as a template, a part of the DNA encoding enoate reductase (DNA fragment) is obtained. Obtainable. Furthermore, the above-mentioned DNA fragment is used as a probe from a library or cDNA library obtained by introducing a restriction enzyme digest of chromosomal DNA of an enoate reductase-producing microorganism strain into a phage or plasmid, and transforming E. coli. By performing colony hybridization, plaque hybridization and the like, DNA encoding enoate reductase can be obtained.

また、前記のPCRにより得られたDNA断片の塩基配列を解析し、得られた配列から、配列が決定された領域の外側に伸長させるためのPCRプライマーを設計し、エノエートレダクターゼ生産微生物株の染色体DNAを適当な制限酵素で消化後、自己環化反応により環化させたDNAを鋳型としてinvese PCR(Genetics vol.120,p621−623(1988))を行うことにより、エノエートレダクターゼをコードするDNAを得ることも可能である。  In addition, the base sequence of the DNA fragment obtained by the above PCR is analyzed, and from the obtained sequence, a PCR primer for extending outside the sequence-determined region is designed, and the enoate reductase-producing microorganism strain Enzyme reductase is encoded by digesting chromosomal DNA with an appropriate restriction enzyme and performing inves PCR (Genetics vol. 120, p621-623 (1988)) using the DNA cyclized by self-cyclization as a template. It is also possible to obtain DNA.

なおエノエートレダクターゼをコードするDNAは、配列番号1または配列番号3の塩基配列を有するDNAを化学合成することによって得ることもできる。  The DNA encoding enoate reductase can also be obtained by chemically synthesizing DNA having the base sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3.

当業者であれば、配列番号1または配列番号3に記載のDNAに部位特異的変異導入法(Nucleic Acid Res.vol.10,p6487(1982),Methods in Enzymol.vol.100,p448(1983),Molecular Cloning 2nd Edt.,Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)、PCR:A Practical Approach,IRL Press,p200(1991))等を用いて適宜置換、欠失、挿入及び/または付加変異を導入することにより、本発明の製造法に用いることのできるエノエートレダクターゼをコードするDNAを得ることが可能である。  Those skilled in the art will be able to introduce site-directed mutagenesis into the DNA of SEQ ID NO: 1 or 3 (Nucleic Acid Res. Vol. 10, p6487 (1982), Methods in Enzymol. Vol. 100, p448 (1983)). , Molecular Cloning 2nd Edt., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989), PCR: A Practical Approach, IRL Press, p200 (1991)), etc., as appropriate, to introduce substitution, deletion, insertion and / or addition mutations Thus, DNA encoding enoate reductase that can be used in the production method of the present invention can be obtained.

また、配列番号2または4のアミノ酸配列の全部またはその一部や、配列番号1または3の塩基配列の全部または一部を元に、例えばGenBankやDDBJ等のデータベースに対してホモロジー検索を行って、エノエートレダクターゼをコードするDNAホモログの塩基配列情報を手に入れることも可能である。当業者であれば、この塩基配列情報を元に寄託菌株(ATCC、DSMZ等から入手可能)からのPCR等によりエノエートレダクターゼをコードするDNAを手に入れることが可能である。  Further, a homology search is performed on a database such as GenBank or DDBJ based on all or part of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or 4 and all or part of the base sequence of SEQ ID NO: 1 or 3. It is also possible to obtain the base sequence information of a DNA homolog encoding enoate reductase. A person skilled in the art can obtain DNA encoding enoate reductase by PCR or the like from the deposited strain (available from ATCC, DSMZ, etc.) based on this nucleotide sequence information.

さらに、エノエートレダクターゼをコードするDNAは、配列番号1または3の塩基配列の全部または一部を有するDNAをプローブに用いて、エノエートレダクターゼ活性を有する任意の微生物から調製したDNAに対し、コロニーハイブリダイゼーション法、プラークハイブリダイゼーション法、あるいはサザンブロットハイブリダイゼーション法等によりストリンジェントな条件下でハイブリダイゼーションを行い、ハイブリダイズするDNAを得ることによっても取得できる。ここで、「一部」とは、プローブとして用いるのに十分な長さのDNAのことであり、具体的には15bp以上、好ましくは50bp以上、より好ましくは100bp以上のものである。  Furthermore, the DNA encoding enoate reductase is a colony of DNA prepared from an arbitrary microorganism having enoate reductase activity using DNA having all or part of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or 3 as a probe. It can also be obtained by performing hybridization under stringent conditions by a hybridization method, a plaque hybridization method, a Southern blot hybridization method, or the like to obtain a hybridizing DNA. Here, “part” refers to DNA having a length sufficient to be used as a probe, specifically 15 bp or more, preferably 50 bp or more, more preferably 100 bp or more.

各ハイブリダイゼーションは、Molecular Cloning 2nd Edt.,Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)等に記載されている方法に準じて行うことができる。  Each hybridization was performed using Molecular Cloning 2nd Edt. , Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989) and the like.

上記のようにして単離された、エノエートレダクターゼをコードするDNAを公知の発現ベクターに発現可能に挿入することにより、エノエートレダクターゼ発現ベクターが提供される。この発現ベクターで形質転換した細胞を培養することにより、エノエートレダクターゼを該細胞から得ることができる。形質転換細胞は、公知の宿主細胞の染色体DNAにエノエートレダクターゼをコードするDNAを発現可能に組み込むことによっても得ることができる。  An enoate reductase expression vector is provided by inserting the DNA encoding enoate reductase isolated as described above into a known expression vector so as to allow expression. By culturing cells transformed with the expression vector, enoate reductase can be obtained from the cells. A transformed cell can also be obtained by incorporating an enoate reductase-encoding DNA into a chromosomal DNA of a known host cell so that it can be expressed.

形質転換細胞の作製方法としては、具体的には、微生物中において安定に存在するプラスミドベクターやファージベクター中に、エノエートレダクターゼをコードするDNAを組み込み、構築された発現ベクターを該微生物中に導入するか、もしくは、直接宿主ゲノム中にエノエートレダクターゼをコードするDNAを導入し、その遺伝情報を転写・翻訳させる必要がある。  As a method for producing transformed cells, specifically, DNA encoding enoate reductase is incorporated into a plasmid vector or phage vector stably present in the microorganism, and the constructed expression vector is introduced into the microorganism. Alternatively, it is necessary to introduce DNA encoding enoate reductase directly into the host genome and to transcribe and translate the genetic information.

このとき、エノエートレダクターゼをコードするDNAが宿主微生物中で発現可能なプロモーターを含んでいない場合には、適当なプロモーターをエノエートレダクターゼをコードするDNA鎖の5’側上流に組み込む必要がある。さらに、ターミネーターを3’側下流に組み込むことが好ましい。このプロモーター及びターミネーターとしては、宿主として利用する微生物中において機能することが知られているプロモーター及びターミネーターであれば特に限定されず、これら各種微生物において利用可能なベクター、プロモーター及びターミネーターに関しては、例えば「微生物学基礎講座8・遺伝子工学・共立出版」、特に酵母に関しては、Adv.Biochem.Eng.vol.43,p75−102(1990)、Yeast vol.8,p423−488(1992)などに詳細に記述されている。  At this time, if the DNA encoding enoate reductase does not contain a promoter that can be expressed in the host microorganism, it is necessary to incorporate an appropriate promoter upstream of the DNA strand encoding enoate reductase. Furthermore, it is preferable to incorporate a terminator downstream of the 3 'side. The promoter and terminator are not particularly limited as long as they are known to function in microorganisms used as hosts, and vectors, promoters and terminators that can be used in these various microorganisms are, for example, “ Microbiology Basic Course 8, Genetic Engineering, Kyoritsu Shuppan ", especially regarding yeast, Adv. Biochem. Eng. vol. 43, p75-102 (1990), Yeast vol. 8, p423-488 (1992).

本発明のエノエートレダクターゼを発現させるための形質転換の対象となる宿主微生物としては、宿主自体が本反応に悪影響を与えない限り特に限定されることはなく、具体的には、例えば、以下に示すような微生物を挙げることができる。  The host microorganism to be transformed to express the enoate reductase of the present invention is not particularly limited as long as the host itself does not adversely affect this reaction. Specifically, for example, The microorganisms shown can be mentioned.

エシェリヒア(Escherichia)属、バチルス(Bacillus)属、シュードモナス(Pseudomonas)属、セラチア(Serratia)属、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属、ストレプトコッカス(Streptococcus)属、ラクトバチルス(Lactobacillus)属などに属する宿主ベクター系の確立されている細菌。  Escherichia, Bacillus, Pseudomonas, Serratia, Brevibacterium, Corynebacter, Streptococcus b Bacteria with established host vector systems belonging to the genus.

ロドコッカス(Rhodococcus)属、ストレプトマイセス(Streptomyces)属などに属する宿主ベクター系の確立されている放線菌。  Actinomycetes with established host vector systems belonging to the genus Rhodococcus, the genus Streptomyces, and the like.

サッカロマイセス(Saccharomyces)属、クライベロマイセス(Kluyveromyces)属、シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属、チゴサッカロマイセス(Zygosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、トリコスポロン(Trichosporon)属、ロドスポリジウム(Rhodosporidium)属、ハンゼヌラ(Hansenula)属、ピキア(Pichia)属、キャンディダ(Candida)属などに属する宿主ベクター系の確立されている酵母。  Saccharomyces (genus), Kluyveromyces (genus), Schizosaccharomyces (genus), Zygosaccharomyd (genus) Yeast with established host vector systems belonging to the genus Hansenula, Pichia, Candida and the like.

ノイロスポラ(Neurospora)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、セファロスポリウム(Cephalosporium)属、トリコデルマ(Trichoderma)属などに属する宿主ベクター系の確立されているカビ。  Molds with established host vector systems belonging to the genera Neurospora, Aspergillus, Cephalosporia, Trichoderma, and the like.

上記微生物の中で宿主として好ましくは、エシェリヒア(Escherichia)属、バチルス(Bacillus)属、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属であり、特に好ましくは、エシェリヒア(Escherichia)属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属である。  Among the microorganisms, the host is preferably the genus Escherichia, the genus Bacillus, the genus Brevibacterium, the genus Corynebacterium, particularly preferably the genus Escherichia, It belongs to the genus Corynebacterium.

形質転換細胞作製のための手順、宿主に適合した組換えベクターの構築および宿主の培養方法は、分子生物学、生物工学、遺伝子工学の分野において慣用されている技術に準じて行うことができる(例えば、「モレキュラークローニング第2版」、Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989年)、参照)。  The procedure for preparing transformed cells, the construction of a recombinant vector suitable for the host, and the method for culturing the host can be performed according to techniques commonly used in the fields of molecular biology, biotechnology, and genetic engineering ( See, for example, “Molecular Cloning 2nd Edition”, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)).

以下、具体的に、好ましい宿主微生物、各微生物における好ましい形質転換の手法、ベクター、プロモーター、ターミネーターなどの例を挙げるが、本発明はこれらの例に限定されない。  Specific examples of preferred host microorganisms, preferred transformation techniques in each microorganism, vectors, promoters, terminators and the like are given below, but the present invention is not limited to these examples.

エシェリヒア属、特にエシェリヒア・コリ(Escherichia coli)においては、プラスミドベクターとしては、pBR、pUC系プラスミドなどが挙げられ、プロモーターとしては、lac(β−ガラクトシダーゼ)、trp(トリプトファンオペロン)、tac、trc(lac、trpの融合)、λファージPL、PRなどに由来するプロモーターなどが挙げられる。また、ターミネーターとしては、trpA由来、ファージ由来、rrnBリボソーマルRNA由来のターミネーターなどが挙げられる。  In the genus Escherichia, particularly Escherichia coli, plasmid vectors include pBR and pUC series plasmids, and promoters include lac (β-galactosidase), trp (tryptophan operon), tac, trc ( lac, trp fusion), promoters derived from λ phage PL, PR, and the like. Examples of the terminator include trpA-derived, phage-derived, and rrnB ribosomal RNA-derived terminators.

バチルス属においては、ベクターとしては、pUB110系プラスミド、pC194系プラスミドなどを挙げることができ、また、染色体にインテグレートすることもできる。プロモーター及びターミネーターとしては、アルカリプロテアーゼ、中性プロテアーゼ、α−アミラーゼ等の酵素遺伝子のプロモーターやターミネーターなどが利用できる。  In the genus Bacillus, examples of the vector include a pUB110-type plasmid and a pC194-type plasmid, and can also be integrated into a chromosome. As the promoter and terminator, promoters and terminators of enzyme genes such as alkaline protease, neutral protease, and α-amylase can be used.

シュードモナス属においては、ベクターとしては、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)、シュドモナス・セパシア(Pseudomonas cepacia)などで確立されている一般的な宿主ベクター系や、トルエン化合物の分解に関与するプラスミド、TOLプラスミドを基本にした広宿主域ベクター(RSF1010などに由来する自律的複製に必要な遺伝子を含む)pKT240(Gene,vol.26,p273−82(1983))を挙げることができる。  In the genus Pseudomonas, vectors include general host vector systems established in Pseudomonas putida, Pseudomonas cepacia, etc., plasmids involved in degradation of toluene compounds, and TOL plasmids. A basic broad host range vector (including genes necessary for autonomous replication derived from RSF1010 and the like) pKT240 (Gene, vol. 26, p273-82 (1983)) can be mentioned.

ブレビバクテリウム属、特にブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)においては、ベクターとしては、pAJ43(Gene vol.39,p281(1985))などのプラスミドベクターを挙げることができる。プロモーター及びターミネーターとしては、大腸菌で使用されている各種プロモーター及びターミネーターが利用可能である。  In the genus Brevibacterium, in particular, Brevibacterium lactofermentum, examples of the vector include plasmid vectors such as pAJ43 (Gene vol. 39, p281 (1985)). As the promoter and terminator, various promoters and terminators used in E. coli can be used.

コリネバクテリウム属、特にコリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)においては、ベクターとしては、pCS11(特開昭57−183799号公報)、pCB101(Mol.Gen.Genet.vol.196,p175(1984))などのプラスミドベクターが挙げられる。  In the genus Corynebacterium, in particular, Corynebacterium glutamicum, as vectors, pCS11 (Japanese Patent Laid-Open No. 57-183799), pCB101 (Mol. Gen. Genet. Vol. 196, p175 (1984) ) And the like.

サッカロマイセス(Saccharomyces)属、特にサッカロマイセス・セレビジアエ(Saccharomyces cerevisiae)においては、ベクターとしては、YRp系、YEp系、YCp系、YIp系プラスミドが挙げられる。また、アルコール脱水素酵素、グリセルアルデヒド−3−リン酸脱水素酵素、酸性フォスファターゼ、β−ガラクトシダーゼ、ホスホグリセレートキナーゼ、エノラーゼといった各種酵素遺伝子のプロモーター、ターミネーターが利用可能である。  In the genus Saccharomyces, particularly in Saccharomyces cerevisiae, vectors include YRp, YEp, YCp, and YIp plasmids. In addition, promoters and terminators of various enzyme genes such as alcohol dehydrogenase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, acid phosphatase, β-galactosidase, phosphoglycerate kinase, and enolase can be used.

シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属においては、ベクターとしては、Mol.Cell.Biol.vol.6,p80(1986)に記載のシゾサッカロマイセス・ポンベ由来のプラスミドベクターを挙げることができる。特に、pAUR224は、宝酒造から市販されており容易に利用できる。  In the genus Schizosaccharomyces, the vector is Mol. Cell. Biol. vol. 6, p80 (1986), and a plasmid vector derived from Schizosaccharomyces pombe. In particular, pAUR224 is commercially available from Takara Shuzo and can be easily used.

アスペルギルス(Aspergillus)属においては、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、アスペルギルス・オリジー(Aspergillus oryzae)などがカビの中で最もよく研究されており、プラスミドや染色体へのインテグレーションが利用可能であり、菌体外プロテアーゼやアミラーゼ由来のプロモーターが利用可能である(Trends in Biotechnology vol.7,p283−287(1989))。  In the genus Aspergillus, Aspergillus niger and Aspergillus oryzae are the most studied among molds, and integration into plasmids and chromosomes is available. Promoters derived from external proteases or amylases can be used (Trends in Biotechnology vol. 7, p283-287 (1989)).

また、上記以外でも、各種微生物に応じた宿主ベクター系が確立されており、それらを適宜使用することができる。また、微生物以外でも、植物、動物において様々な宿主・ベクター系が確立されており、特に蚕を用いた昆虫などの動物中(Nature vol.315,p592−594(1985))や菜種、トウモロコシ、ジャガイモなどの植物中に大量に異種タンパク質を発現させる系、及び大腸菌無細胞抽出液や小麦胚芽などの無細胞タンパク質合成系を用いた系が確立されており、好適に利用できる。  In addition to the above, host vector systems corresponding to various microorganisms have been established, and these can be used as appropriate. In addition to microorganisms, various host / vector systems have been established in plants and animals, especially in animals such as insects using moths (Nature vol. 315, p592-594 (1985)), rapeseed, corn, A system for expressing a heterogeneous protein in a large amount in a plant such as potato and a system using a cell-free protein synthesis system such as an E. coli cell-free extract or wheat germ have been established and can be suitably used.

本発明の製造方法においては、反応基質である4−ハロクロトン酸誘導体にエノエートレダクターゼをコードするDNAで形質転換された細胞を作用させてもよい。形質転換細胞は、反応液中でそのまま作用させてもよいが、該形質転換細胞の調製物、例えば、該形質転換細胞をアセトン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、トルエン等の有機溶媒や界面活性剤により処理したもの、凍結乾燥処理したもの、物理的または酵素的に破砕したもの等の菌体細胞調製物、該形質転換細胞中の本発明の酵素画分を粗製物あるいは精製物として取り出したもの、さらには、これらをポリアクリルアミドゲル、カラギーナンゲル等に代表される担体に固定化したものを作用させてもよい。本発明の製造方法においてはさらに、前記細胞を培養して得られた培養液、すなわち、前記細胞を含む培養液を、直接用いてもよい。  In the production method of the present invention, a cell transformed with DNA encoding enoate reductase may be allowed to act on a 4-halocrotonic acid derivative which is a reaction substrate. The transformed cell may be allowed to act as it is in the reaction solution, but the transformed cell preparation, for example, the transformed cell is treated with an organic solvent such as acetone, dimethyl sulfoxide (DMSO), toluene or a surfactant. Treated cells, freeze-dried cells, microbial cell preparations such as those physically or enzymatically disrupted, those obtained by removing the enzyme fraction of the present invention in the transformed cells as a crude product or a purified product, Further, those immobilized on a carrier represented by polyacrylamide gel, carrageenan gel or the like may be allowed to act. In the production method of the present invention, a culture solution obtained by culturing the cells, that is, a culture solution containing the cells may be directly used.

本発明の製造方法においては、反応液に補酵素NADもしくはNADHを添加するのが好ましい。添加濃度は、0.001mM〜100mM、好ましくは0.01〜10mMである。これらの補酵素を添加する場合には、NADHから生成するNADをNADHへ再生させることが生産効率向上のため好ましく、再生方法としては、
(i)宿主微生物自体のNAD還元能を利用する方法、
(ii)NADからNADHを生成する能力を有する微生物やその調製物、あるいは、グルコース脱水素酵素、ギ酸脱水素酵素、アルコール脱水素酵素、アミノ酸脱水素酵素、有機酸脱水素酵素(リンゴ酸脱水素酵素など)などのNADHの再生に利用可能な酵素(再生酵素)を反応系内に添加する方法、または
(iii)形質転換細胞を作製するに当たり、NADHの再生に利用可能な酵素である上記再生酵素類の遺伝子をエノエートレダクターゼをコードするDNAと同時に宿主に導入する方法、が挙げられる。
In the production method of the present invention, it is preferable to add coenzyme NAD + or NADH to the reaction solution. The addition concentration is 0.001 mM to 100 mM, preferably 0.01 to 10 mM. When these coenzymes are added, it is preferable to regenerate NAD + produced from NADH into NADH for improving production efficiency.
(I) a method utilizing the NAD + reducing ability of the host microorganism itself,
(Ii) Microorganisms having the ability to produce NADH from NAD + and preparations thereof, or glucose dehydrogenase, formate dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, amino acid dehydrogenase, organic acid dehydrogenase (malate dehydrogenase) A method of adding an enzyme (regenerative enzyme) that can be used for regeneration of NADH, such as an elementary enzyme, or the like, or (iii) an enzyme that can be used for regeneration of NADH to produce a transformed cell And a method for introducing a gene for a regenerating enzyme into a host simultaneously with DNA encoding enoate reductase.

このうち、上記(i)の方法においては、反応系にグルコースやエタノール、2−プロパノール、ギ酸などを添加することが好ましい。  Among these, in the method (i), it is preferable to add glucose, ethanol, 2-propanol, formic acid or the like to the reaction system.

また、上記(ii)の方法においては、上記再生酵素類を含む微生物、該微生物菌体をアセトン処理したもの、凍結乾燥処理したもの、物理的または酵素的に破砕したもの等の菌体調製物、該酵素画分を粗製物あるいは精製物として取り出したもの、さらには、これらをポリアクリルアミドゲル、カラギーナンゲル等に代表される担体に固定化したもの等を用いてもよく、また市販の再生酵素を用いても良い。この場合、上記再生酵素の使用量としては、具体的には、本発明のエノエートレダクターゼに比較して、酵素活性で0.01〜100倍、好ましくは0.5〜20倍程度となるよう添加する。また、上記再生酵素の基質となる化合物、例えば、グルコース脱水素酵素を利用する場合のグルコース、ギ酸脱水素酵素を利用する場合のギ酸、アルコール脱水素酵素を利用する場合のエタノールもしくはイソプロパノールなどの添加も必要となるが、その添加量としては、反応原料である4−ハロクロトン酸誘導体に対して、0.1〜20倍モル当量、好ましくは1〜5倍モル当量添加する。  In the above method (ii), a microorganism preparation containing a regenerative enzyme, a microorganism prepared by treating the microorganism with acetone, freeze-dried, physically or enzymatically disrupted, etc. In addition, a product obtained by removing the enzyme fraction as a crude product or a purified product, a product obtained by immobilizing the enzyme fraction on a carrier represented by polyacrylamide gel, carrageenan gel, or the like may be used. May be used. In this case, the amount of the regenerative enzyme used is specifically about 0.01 to 100 times, preferably about 0.5 to 20 times the enzyme activity as compared with the enoate reductase of the present invention. Added. Addition of compounds that serve as substrates for the regenerative enzyme, such as glucose when using glucose dehydrogenase, formic acid when using formate dehydrogenase, ethanol or isopropanol when using alcohol dehydrogenase, etc. Although it is also necessary, the addition amount is 0.1 to 20 times molar equivalent, preferably 1 to 5 times molar equivalent, relative to the 4-halocrotonic acid derivative which is the reaction raw material.

また、上記(iii)の方法においては、エノエートレダクターゼをコードするDNAと上記再生酵素類のDNAを染色体に組み込む方法、単一のベクター中に両DNAを導入し、宿主を形質転換する方法、及び両DNAをそれぞれ別個にベクターに導入した後に宿主を形質転換する方法を用いることができるが、両DNAをそれぞれ別個にベクターに導入した後に宿主を形質転換する方法の場合、両ベクター同士の不和合性を考慮してベクターを選択する必要がある。単一のベクター中に複数の遺伝子を導入する場合には、プロモーター及びターミネーターなど発現制御に関わる領域をそれぞれの遺伝子に連結する方法やラクトースオペロンのような複数のシストロンを含むオペロンとして発現させることも可能である。  In the method (iii), a method for incorporating DNA encoding enoate reductase and a DNA for the regenerative enzyme into a chromosome, a method for transforming a host by introducing both DNAs into a single vector, Alternatively, the method of transforming the host after separately introducing both DNAs into the vector can be used, but in the case of the method of transforming the host after separately introducing both DNAs into the vector, there is no problem between the two vectors. It is necessary to select a vector in consideration of compatibility. When introducing multiple genes into a single vector, methods such as linking promoter-terminator-related regions such as promoters and terminators to each gene, or expressing them as an operon containing multiple cistrons such as the lactose operon. Is possible.

本発明の製造方法は、例えば、反応基質、本発明の形質転換細胞および/または該形質転換細胞調製物、並びに、必要に応じて添加された各種補酵素及びその再生システムを含有する、水性媒体中または該水性媒体と有機溶媒との混合物中で行うことができる。  The production method of the present invention includes, for example, an aqueous medium containing a reaction substrate, the transformed cell of the present invention and / or the transformed cell preparation, and various coenzymes added as necessary and a regeneration system thereof. In or in a mixture of the aqueous medium and an organic solvent.

本発明製造法において反応基質となる一般式(I)で表される化合物は、通常、基質濃度が0.01〜90%w/v、好ましくは0.1〜30%w/vの範囲で用いることができる。反応基質は、反応開始時に一括して添加しても良いが、酵素の基質阻害があった場合の影響を減らすという点や生成物の蓄積濃度を向上させるという観点からすると、連続的もしくは間欠的に添加することが望ましい。  The compound represented by the general formula (I) which is a reaction substrate in the production method of the present invention usually has a substrate concentration of 0.01 to 90% w / v, preferably 0.1 to 30% w / v. Can be used. The reaction substrate may be added all at once at the start of the reaction. However, from the viewpoint of reducing the effects when there is enzyme substrate inhibition and improving the accumulated concentration of the product, it is continuous or intermittent. It is desirable to add to.

上記、水性媒体としては、水又は緩衝液が挙げられ、また、有機溶媒としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、クロロホルム、n−ヘキサン、ジメチルスルホキシド等、反応基質の溶解度が高いものを使用することができる。  Examples of the aqueous medium include water or a buffer, and examples of the organic solvent include those having high solubility of the reaction substrate such as ethyl acetate, butyl acetate, toluene, chloroform, n-hexane, dimethyl sulfoxide, and the like. be able to.

本発明の方法は例えば、4〜60℃、好ましくは10〜45℃の反応温度で、pH3〜11、好ましくはpH5〜8で行うことができる。また、膜リアクターなどを利用して行うことも可能である。また、エノエートレダクターゼの酸素による失活を防ぐため、反応液中に亜硫酸ナトリウムを添加したり、反応液を窒素やアルゴンガス等でシールすることにより、酸素の除去を行うことも効果的である。  The method of the present invention can be carried out, for example, at a reaction temperature of 4 to 60 ° C., preferably 10 to 45 ° C., and pH 3 to 11, preferably pH 5 to 8. It is also possible to use a membrane reactor or the like. In addition, in order to prevent inactivation of enoate reductase by oxygen, it is also effective to remove oxygen by adding sodium sulfite to the reaction solution or sealing the reaction solution with nitrogen or argon gas. .

本発明の方法により生成する光学活性4−ハロ酪酸誘導体は、反応終了後、反応液中の菌体やタンパク質を遠心分離、膜処理などにより分離した後に、酢酸エチル、トルエンなどの有機溶媒による抽出、蒸留、カラムクロマトグラフィー、晶析等のなどを適宜組み合わせることにより精製を行うことができる。  The optically active 4-halobutyric acid derivative produced by the method of the present invention is extracted with an organic solvent such as ethyl acetate and toluene after the reaction is completed, after the cells and proteins in the reaction solution are separated by centrifugation, membrane treatment, etc. , Distillation, column chromatography, crystallization, etc. can be used for appropriate purification.

<2>(R)−N−(4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチル)−3−[2−メトキシ−4−(o−トリルスルホニルカルバモイル)ベンジル]−1−メチルインドール−5−カルボキサミドの製造法
本発明の(R)−N−(4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチル)−3−[2−メトキシ−4−(o−トリルスルホニルカルバモイル)ベンジル]−1−メチルインドール−5−カルボキサミドの製造方法は、エノエートレダクターゼまたはそれを含む細胞、同細胞の調製物もしくは同細胞を培養して得られた培養液を、一般式(III)で表される4,4,4−トリフルオロチグリン酸に反応させて、一般式(IV)で表される(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチル酪酸を生成させる工程(a)、前記(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチル酪酸を、一般式(V)で表される(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチルアミンに変換する工程(b)、及び前記(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチルアミンに一般式(VI)で表される化合物を反応させて一般式(VII)で表される(R)−N−(4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチル)−3−[2−メトキシ−4−(o−トリルスルホニルカルバモイル)ベンジル]−1−メチルインドール−5−カルボキサミドを生成させる工程(c)を含む。
<2> (R) -N- (4,4,4-trifluoro-2-methylbutyl) -3- [2-methoxy-4- (o-tolylsulfonylcarbamoyl) benzyl] -1-methylindole-5 Method for producing carboxamide (R) -N- (4,4,4-trifluoro-2-methylbutyl) -3- [2-methoxy-4- (o-tolylsulfonylcarbamoyl) benzyl] -1-methyl of the present invention A method for producing indole-5-carboxamide comprises enoate reductase or a cell containing the same, a preparation of the cell, or a culture solution obtained by culturing the cell. 4,4 represented by the general formula (III) (R) -4,4,4-trifluoro-2-methylbutyric acid represented by the general formula (IV) by reaction with 1,4-trifluorotiglic acid (a), (R) -4 A step (b) of converting 4,4-trifluoro-2-methylbutyric acid into (R) -4,4,4-trifluoro-2-methylbutylamine represented by the general formula (V); (R) -4,4,4-trifluoro-2-methylbutylamine is reacted with a compound represented by general formula (VI) to represent (R) -N- (4,4) represented by general formula (VII) , 4-trifluoro-2-methylbutyl) -3- [2-methoxy-4- (o-tolylsulfonylcarbamoyl) benzyl] -1-methylindole-5-carboxamide.

Figure 2005005648
Figure 2005005648

工程(a)は上述した方法と同様にして行うことができる。工程(b)はカルボン酸をアミンに変換する通常の方法を使用することができる。例えば、アンモニアと反応させてアミド化した後に還元する方法(下記反応式(IX))、ベンジルアミン等またはアンモニア等価体(例えば、HN(SiMe等)と反応させた後に、反応物を還元し、さらに接触水素化分解等により脱保護する方法(下記反応式(X))などを使用することができる。Step (a) can be performed in the same manner as described above. Step (b) can use conventional methods for converting carboxylic acids to amines. For example, after reacting with ammonia and amidating and then reducing (reaction formula (IX) below), benzylamine or the like or ammonia equivalent (for example, HN (SiMe 3 ) 2 etc.), A method of reduction and further deprotection by catalytic hydrogenolysis or the like (the following reaction formula (X)) can be used.

Figure 2005005648
Figure 2005005648

工程(c)では、工程(b)で得られる式(V)の(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチルアミンを、式(VI)の化合物に反応させて、式(VII)の(R)−N−(4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチル)−3−[2−メトキシ−4−(o−トリルスルホニルカルバモイル)ベンジル]−1−メチルインドール−5−カルボキサミドを得る。この工程は、通常のアミンとカルボン酸との反応と同様にして行うことができる。具体的には、例えば、欧州特許出願公開第489547号明細書(特に実施例5)や欧州特許出願公開第489548号明細書(特に実施例2)に開示されている方法と同様にして行うことができる。また、この工程で使用する一般式(VI)の化合物はいかなる製法によって得られるものでもよいが、例えば、上記特許公報に開示されているようにして、4−(5−メトキシカルボニル−1−メチルインドール−3−イルメチル)−3−メトキシ安息香酸(一般式XI)と2−メチルベンゼンスルホンアミド(一般式XII)と反応させ、生じた化合物を加水分解することによって得られる化合物を使用することができる。  In step (c), (R) -4,4,4-trifluoro-2-methylbutylamine of formula (V) obtained in step (b) is reacted with a compound of formula (VI) to give a compound of formula (V) VII) (R) -N- (4,4,4-trifluoro-2-methylbutyl) -3- [2-methoxy-4- (o-tolylsulfonylcarbamoyl) benzyl] -1-methylindole-5 Carboxamide is obtained. This step can be performed in the same manner as the reaction of a normal amine and a carboxylic acid. Specifically, for example, the method is carried out in the same manner as disclosed in European Patent Application Publication No. 489547 (particularly Example 5) and European Patent Application Publication No. 499548 (particularly Example 2). Can do. Further, the compound of the general formula (VI) used in this step may be obtained by any production method. For example, as disclosed in the above-mentioned patent publication, 4- (5-methoxycarbonyl-1-methyl) is used. Using a compound obtained by reacting indol-3-ylmethyl) -3-methoxybenzoic acid (general formula XI) with 2-methylbenzenesulfonamide (general formula XII) and hydrolyzing the resulting compound. it can.

Figure 2005005648
Figure 2005005648

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。  EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in more detail, this invention is not limited to this.

(1)ムーレラ サーモアセティカ(Moorella thermoacetica)由来のエノエートレダクターゼ遺伝子で形質転換された形質転換細胞の作製
ムーレラ サーモアセティカ(Moorella thermoacetica)由来の2−enoate reductase(Accession No.CAA76082,配列番号2)をコードするDNA配列(Accession No.Y16136,REGION:47..2050,配列番号1)を元に、配列番号5および6のプライマーを合成した。これらのプライマーを各15pmol、dNTP各10nmol、ムーレラ サーモアセティカ(Moorella thermoacetica)DSM1974のゲノムDNA 25ng、KOD−plus−用10×緩衝液(東洋紡績社製)5μL、KOD−plus−1ユニット(東洋紡績社製)を含む50μLの反応液を用い、変性(94℃、15秒)、アニール(57℃、30秒)、伸長(68℃、2分)を30サイクルで、PTC−200(MJ Research社製)を用いてPCR反応を行った。PCR反応液の一部をアガロースゲル電気泳動により解析した結果、特異的と思われるバンドが検出できた。
(1) Preparation of transformed cells transformed with enoate reductase gene derived from Moorella thermoacetica (Moorella thermoacetica) 2-enoate reductase (Accession No. CA2 Accession No. CA2 Accession No. 60) The primers of SEQ ID NOS: 5 and 6 were synthesized based on the DNA sequence (Accession No. Y16136, REGION: 47.2050, SEQ ID NO: 1). 15 pmol of each primer, 10 nmol each of dNTP, 25 ng of genomic DNA of Moorella thermoacetica DSM 1974, 10 × buffer solution for KOD-plus- (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), KOD-plus-1 unit (Toyobo Co., Ltd.) PTC-200 (MJ Research) using 50 μL of the reaction solution containing Spinning Co., Ltd., 30 cycles of denaturation (94 ° C., 15 seconds), annealing (57 ° C., 30 seconds), and extension (68 ° C., 2 minutes). PCR reaction was carried out using As a result of analyzing a part of the PCR reaction solution by agarose gel electrophoresis, a band considered to be specific could be detected.

上記反応液をMinElute PCR Purification kit(Qiagen社製)にて精製した。精製したDNA断片を制限酵素EcoRIとXbaIで消化し、アガロースゲル電気泳動を行い、目的とするバンドの部分を切り出し、Qiagen Gel Extraction kit(Qiagen社製)により精製後回収した。得られたDNA断片を、EcoRI、及びXbaIで消化したpUC118に、Ligation high(東洋紡績社製)を用いてライゲーションし、大腸菌JM109株を熱ショック法によって形質転換した。  The reaction solution was purified with MinElute PCR Purification kit (Qiagen). The purified DNA fragment was digested with restriction enzymes EcoRI and XbaI, and subjected to agarose gel electrophoresis. The target band portion was excised and collected after purification with Qiagen Gel Extraction kit (Qiagen). The obtained DNA fragment was ligated to pUC118 digested with EcoRI and XbaI using Ligation high (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), and Escherichia coli JM109 strain was transformed by the heat shock method.

形質転換細胞をアンピシリン(50μg/mL)を含むLB寒天培地上で生育させ、得られたコロニーについてコロニーダイレクトPCRを行い、挿入断片のサイズを確認した。目的とするDNA断片が挿入されていると考えられる形質転換細胞を50μg/mLのアンピシリンを含むLB培地で培養し、QIAPrepSpin Mini Prep kit(Qiagen社製)を用いてプラスミドを精製し、pUCMtER1とした。プラスミドに挿入したDNAの塩基配列をダイターミネーター法により解析したところ、挿入されたDNA断片は、配列番号1の塩基配列と一致した。  The transformed cells were grown on an LB agar medium containing ampicillin (50 μg / mL), and colony direct PCR was performed on the obtained colonies to confirm the size of the inserted fragment. Transformed cells that are considered to have the target DNA fragment inserted are cultured in LB medium containing 50 μg / mL ampicillin, and the plasmid is purified using QIAPrepSpin Mini Prep kit (manufactured by Qiagen) to obtain pUCMTER1 . When the base sequence of the DNA inserted into the plasmid was analyzed by the dye terminator method, the inserted DNA fragment was identical to the base sequence of SEQ ID NO: 1.

(2)クロストリジウム アセトブチリカム(Clostridium acetobutylicum)由来のエノエートレダクターゼ遺伝子で形質転換された形質転換細胞の作製
クロストリジウムアセトブチリカム(Clostridium acetobutylicum)由来の2−enoatereductase(Accession No.AAK81302、配列番号4)をコードするDNA配列(Accession No.AE007834,REGION:859..2853、配列番号3)を元に、配列番号7および8に記載のプライマーを合成した。これらのプライマーを各15pmol、dNTP各10nmol、クロストリジウム アセトブチリカム(Clostridium acetobutylicum)ATCC824のゲノムDNA25ng、KOD−plus−用10×緩衝液(東洋紡績社製)5μL、KOD−plus−1ユニット(東洋紡績社製)を含む50μLの反応液を用い、変性(94℃、15秒)、アニール(57℃、30秒)、伸長(68℃、2分)を30サイクルで、PTC−200(MJ Research社製)を用いてPCR反応を行った。PCR反応液の一部をアガロースゲル電気泳動により解析した結果、特異的と思われるバンドが検出できた。
(2) Preparation of transformed cells transformed with enoate reductase gene derived from Clostridium acetobutylicum (Clostridium acetobutylicum). Based on the DNA sequence to be used (Accession No. AE007834, REGION: 859..2853, SEQ ID NO: 3), primers described in SEQ ID NOs: 7 and 8 were synthesized. 15 pmol each of these primers, 10 nmol each of dNTP, 25 ng genomic DNA of Clostridium acetobutylicum ATCC824, 10 × buffer for KOD-plus- (manufactured by Toyobo), KOD-plus-1 unit (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) PTC-200 (manufactured by MJ Research) in 30 cycles of denaturation (94 ° C., 15 seconds), annealing (57 ° C., 30 seconds), extension (68 ° C., 2 minutes) A PCR reaction was performed using As a result of analyzing a part of the PCR reaction solution by agarose gel electrophoresis, a band considered to be specific could be detected.

上記反応液をMinElute PCR Purification kit(Qiagen社製)にて精製した。精製したDNA断片を制限酵素EcoRIとXbaIで消化し、アガロースゲル電気泳動を行い、目的とするバンドの部分を切り出し、Qiagen Gel Extraction kit(Qiagen社製)により精製後、回収した。得られたDNA断片を、EcoRI、及びXbaIで消化したpUC118に、Ligation high(東洋紡績社製)を用いてライゲーションし、大腸菌JM109株を形質転換した。形質転換細胞をアンピシリン(50μg/mL)を含むLB寒天培地上で生育させ、得られたコロニーについてコロニーダイレクトPCRを行い、挿入断片のサイズを確認した。目的とするDNA断片が挿入されていると考えられる形質転換細胞を50μg/mLのアンピシリンを含むLB培地で培養し、QIAPrepSpin Mini Prep kit(Qiagen社製)を用いてプラスミドを精製し、pUCCaER1とした。プラスミドに挿入したDNAの塩基配列をダイターミネーター法により解析したところ、挿入されたDNA断片は、配列番号3の塩基配列と一致した。  The reaction solution was purified with MinElute PCR Purification kit (Qiagen). The purified DNA fragment was digested with restriction enzymes EcoRI and XbaI, and subjected to agarose gel electrophoresis. The target band portion was excised, purified and collected by Qiagen Gel Extraction kit (manufactured by Qiagen). The obtained DNA fragment was ligated to pUC118 digested with EcoRI and XbaI using Ligation high (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) to transform Escherichia coli JM109 strain. The transformed cells were grown on an LB agar medium containing ampicillin (50 μg / mL), and colony direct PCR was performed on the obtained colonies to confirm the size of the inserted fragment. Transformed cells that are considered to have the target DNA fragment inserted are cultured in LB medium containing 50 μg / mL ampicillin, and the plasmid was purified using QIAPrepSpin Mini Prep kit (manufactured by Qiagen) to obtain pUCCaER1. . When the base sequence of the DNA inserted into the plasmid was analyzed by the dye terminator method, the inserted DNA fragment was identical to the base sequence of SEQ ID NO: 3.

(3)エノエートレダクターゼをコードするDNAで形質転換された大腸菌を用いた(R)−2−メチル−4,4,4−トリフルオロ酪酸の合成
上記(1)、(2)で得られた形質転換細胞をアンピシリン(50μg/mL)、0.1mMイソプロピル β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を含むLB培地でアネロパック・ケンキ(三菱ガス化学社製)による嫌気条件下、37℃で30時間生育させた。得られた菌体ブロス5mLを遠心分離により集菌して菌体を得た後、下記に示す方法により、4,4,4−トリフルオロチグリン酸を基質として該菌体のエノエートレダクターゼ活性を確認した。
(3) Synthesis of (R) -2-methyl-4,4,4-trifluorobutyric acid using E. coli transformed with DNA encoding enoate reductase obtained in (1) and (2) above The transformed cells were cultured at 37 ° C. under anaerobic conditions with Aneropac Kenki (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company) in an LB medium containing ampicillin (50 μg / mL) and 0.1 mM isopropyl β-D-thiogalactopyranoside (IPTG). Grow for 30 hours. The resulting bacterial cell broth (5 mL) was collected by centrifugation to obtain bacterial cells, and then the enoate reductase activity of the bacterial cells with 4,4,4-trifluorotiglic acid as a substrate was obtained by the following method. confirmed.

なお、基質である4,4,4−トリフルオロチグリン酸は以下のようにして合成した。すなわち、4,4,4−トリフルオロチグリン酸エチルエステル(3.64g、20mmol)に50%含水メタノール(20mL)及び8mol/L NaOH(3mL)を加えた後、得られた混合物を約2時間攪拌した。反応混合物は溶媒を減圧留去し、濃塩酸を加えpHを2以下に調整した後、塩化メチレン抽出を行い、得られた有機層を減圧濃縮することにより透明油状物として4,4,4−トリフルオロチグリン酸(2.9g、収率94%)を得た。  The substrate 4,4,4-trifluorotiglic acid was synthesized as follows. That is, 50% aqueous methanol (20 mL) and 8 mol / L NaOH (3 mL) were added to 4,4,4-trifluorotiglic acid ethyl ester (3.64 g, 20 mmol), and the resulting mixture was added for about 2 hours. Stir. The reaction mixture was evaporated under reduced pressure, concentrated hydrochloric acid was added to adjust the pH to 2 or less, methylene chloride extraction was performed, and the obtained organic layer was concentrated under reduced pressure to give 4,4,4- Trifluorotiglic acid (2.9 g, 94% yield) was obtained.

前記菌体に200μLの反応液(0.6g/L NAD(オリエンタル酵母社製)、50mMリン酸カリウムバッファー(pH7.0)、100mMグルコース、0.2g/Lグルコースデヒドロゲナーゼ(天野製薬社製、76unit/mg)、25mM 4,4,4−トリフルオロチグリン酸)を添加した後、アネロパック・ケンキ(三菱ガス化学社製)による嫌気条件下、37℃で20時間反応させた。10μLの6N HClを添加して反応を終了し、酢酸エチルで抽出し、2−メチル−4,4,4−トリフルオロ酪酸を定量した。定量は酢酸エチル溶液をガスクロマトグラフィー(GC)を用いて測定した。A 200 μL reaction solution (0.6 g / L NAD + (manufactured by Oriental Yeast), 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0), 100 mM glucose, 0.2 g / L glucose dehydrogenase (manufactured by Amano Pharmaceutical Co., Ltd.) 76 unit / mg), 25 mM 4,4,4-trifluorotiglic acid) was added, followed by reaction at 37 ° C. for 20 hours under anaerobic conditions by Aneropac Kenki (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company). The reaction was terminated by adding 10 μL of 6N HCl, extracted with ethyl acetate, and 2-methyl-4,4,4-trifluorobutyric acid was quantified. Quantification was performed by measuring the ethyl acetate solution using gas chromatography (GC).

GCの条件は以下の通りである。
カラム:β−DEX225(SUPELCO社製、30m×0.25mmID、0.25μm film)
キャリア:He 1.5ml/min、split 1/50
カラム温度:110℃
注入温度:250℃
検出:FID 250℃
GC:島津GC−14A(島津製作所)
The GC conditions are as follows.
Column: β-DEX225 (manufactured by SUPELCO, 30 m × 0.25 mm ID, 0.25 μm film)
Carrier: He 1.5 ml / min, split 1/50
Column temperature: 110 ° C
Injection temperature: 250 ° C
Detection: FID 250 ° C
GC: Shimadzu GC-14A (Shimadzu Corporation)

この結果、pUCMtER1で形質転換した大腸菌を用いた場合の、(R)−2−メチル−4,4,4−トリフルオロ酪酸の収量は625μgであり、光学純度は67.2%e.e.であった。また、pUCCaER1で形質転換した大腸菌を用いた場合の(R)−2−メチル−4,4,4−トリフルオロ酪酸の収量は757μgであり、光学純度は99.8%e.e.以上であった。  As a result, when E. coli transformed with pUCMTER1 was used, the yield of (R) -2-methyl-4,4,4-trifluorobutyric acid was 625 μg and the optical purity was 67.2% e.e. e. Met. In addition, when using E. coli transformed with pUCCaER1, the yield of (R) -2-methyl-4,4,4-trifluorobutyric acid was 757 μg and the optical purity was 99.8% e.e. e. That was all.

本発明によって、医薬、農薬等の中間体原料として産業上有用な化合物である光学活性4−ハロ酪酸誘導体を高い光学純度で得ることが可能になった。また、ロイコトリエン拮抗剤として有用な(R)−N−(4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチル)−3−[2−メトキシ−4−(o−トリルスルホニルカルバモイル)ベンジル]−1−メチルインドール−5−カルボキサミドを効率よく製造することが可能になった。  The present invention makes it possible to obtain an optically active 4-halobutyric acid derivative, which is an industrially useful compound as an intermediate raw material for pharmaceuticals, agricultural chemicals and the like, with high optical purity. Also useful as a leukotriene antagonist (R) -N- (4,4,4-trifluoro-2-methylbutyl) -3- [2-methoxy-4- (o-tolylsulfonylcarbamoyl) benzyl] -1- Methylindole-5-carboxamide can be efficiently produced.

Claims (9)

下記一般式(I)
Figure 2005005648
で表される4−ハロクロトン酸誘導体に、エノエートレダクターゼまたはそれを含む細胞、同細胞の調製物もしくは同細胞を培養して得られる培養液を作用させて、下記一般式(II)
Figure 2005005648
で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体を生成させることを特徴とする、一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体の製造方法(一般式(I)、(II)中、Rはハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシル基、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていてもよいアルコキシ基を、Xはハロゲン原子を、AおよびAは水素原子またはハロゲン原子を示す)。
The following general formula (I)
Figure 2005005648
A haloate reductase or a cell containing the same, a preparation of the same cell, or a culture solution obtained by culturing the same cell is allowed to act on the 4-halocrotonic acid derivative represented by the following general formula (II):
Figure 2005005648
A method for producing an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II) (general formulas (I) and (II)) , R represents a halogen atom, a nitro group, a hydroxyl group, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted aryl group or an optionally substituted alkoxy group, X represents a halogen atom, A 1 and A 2 represents a hydrogen atom or a halogen atom).
エノエートレダクターゼが以下の(A)、(B)または(C)に示すタンパク質である、請求項1に記載の製造方法:
(A)配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質、または
(B)配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列と50%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体を一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体に変換する酵素活性を有するタンパク質。
(C)配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列において、1または数個のアミノ酸が置換、欠失もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体を一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体に変換する酵素活性を有するタンパク質。
The production method according to claim 1, wherein the enoate reductase is a protein represented by the following (A), (B) or (C):
(A) a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, or (B) an amino acid sequence having 50% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, and A protein having an enzyme activity for converting a 4-halocrotonic acid derivative represented by the general formula (I) into an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II).
(C) the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted or added, and represented by the general formula (I) 4- A protein having an enzyme activity for converting a halocrotonic acid derivative into an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II).
エノエートレダクターゼを含む細胞が、エノエートレダクターゼをコードするDNAで形質転換された細胞である、請求項1に記載の製造方法。The production method according to claim 1, wherein the cell containing enoate reductase is a cell transformed with DNA encoding enoate reductase. エノエートレダクターゼをコードするDNAで形質転換された細胞が、前記DNAを染色体上に組み込むことによって形質転換された細胞である、請求項3に記載の製造方法。The production method according to claim 3, wherein the cell transformed with DNA encoding enoate reductase is a cell transformed by integrating the DNA on a chromosome. エノエートレダクターゼをコードするDNAで形質転換された細胞が、前記DNAを含むベクターで形質転換された細胞である、請求項3に記載の製造方法。The production method according to claim 3, wherein the cell transformed with DNA encoding enoate reductase is a cell transformed with a vector containing the DNA. エノエートレダクターゼをコードするDNAが以下の(A)、(B)または(C)に示すタンパク質をコードするDNAである、請求項3〜5のいずれか一項に記載の製造方法:
(A)配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質、または
(B)配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列と50%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体を一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体に変換する酵素活性を有するタンパク質。
(C)配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列において、1または数個のアミノ酸が置換、欠失もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体を一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体に変換する酵素活性を有するタンパク質。
The production method according to any one of claims 3 to 5, wherein the DNA encoding enoate reductase is a DNA encoding a protein shown in the following (A), (B) or (C):
(A) a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, or (B) an amino acid sequence having 50% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, and A protein having an enzyme activity for converting a 4-halocrotonic acid derivative represented by the general formula (I) into an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II).
(C) the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted or added, and represented by the general formula (I) 4- A protein having an enzyme activity for converting a halocrotonic acid derivative into an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II).
エノエートレダクターゼをコードするDNAが以下の(D)、(E)または(F)に示すDNAである、請求項3〜5のいずれか一項に記載の製造方法:
(D)配列番号1または配列番号3に記載の塩基配列を有するDNA、または
(E)配列番号1または配列番号3に記載の塩基配列またはその相補配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体を一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体に変換する酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA。
(F)配列番号1または配列番号3に記載の塩基配列において1または数個の塩基が置換、欠失もしくは付加された塩基配列及びその相補鎖からなり、かつ一般式(I)で表される4−ハロクロトン酸誘導体を一般式(II)で表される光学活性4−ハロ酪酸誘導体に変換する酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA。
The production method according to any one of claims 3 to 5, wherein the DNA encoding enoate reductase is the following DNA (D), (E) or (F):
(D) DNA having the base sequence described in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, or (E) hybridizing under stringent conditions with DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a complementary sequence thereof And a DNA encoding a protein having an enzyme activity for converting a 4-halocrotonic acid derivative represented by the general formula (I) into an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II).
(F) The nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 consists of a nucleotide sequence in which one or several bases are substituted, deleted or added and its complementary strand, and is represented by the general formula (I) A DNA encoding a protein having an enzyme activity for converting a 4-halocrotonic acid derivative into an optically active 4-halobutyric acid derivative represented by the general formula (II).
一般式(I)および(II)の化合物において、Rがメチル基であり、X、AおよびAがそれぞれフッ素原子であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法。In the compounds of the general formulas (I) and (II), R is a methyl group, X, A 1 and A 2 are each a fluorine atom, The manufacturing method as described. 請求項8に記載の方法により、一般式(III)で表される4,4,4−トリフルオロチグリン酸を一般式(IV)で表される(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチル酪酸に変換する工程、前記(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチル酪酸を、一般式(V)で表される(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチルアミンに変換する工程、及び前記(R)−4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチルアミンに一般式(VI)で表される化合物を反応させて一般式(VII)で表される(R)−N−(4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチル)−3−[2−メトキシ−4−(o−トリルスルホニルカルバモイル)ベンジル]−1−メチルインドール−5−カルボキサミドを生成させる工程を含む、(R)−N−(4,4,4−トリフルオロ−2−メチルブチル)−3−[2−メトキシ−4−(o−トリルスルホニルカルバモイル)ベンジル]−1−メチルインドール−5−カルボキサミドの製造方法。
Figure 2005005648
The method according to claim 8, wherein 4,4,4-trifluorotiglic acid represented by general formula (III) is converted to (R) -4,4,4-trifluoro represented by general formula (IV). The step of converting to 2-methylbutyric acid, the (R) -4,4,4-trifluoro-2-methylbutyric acid is represented by the general formula (V) (R) -4,4,4-tri A step of converting to fluoro-2-methylbutylamine, and reacting the compound represented by the general formula (VI) with the (R) -4,4,4-trifluoro-2-methylbutylamine, to give a general formula (VII) (R) -N- (4,4,4-trifluoro-2-methylbutyl) -3- [2-methoxy-4- (o-tolylsulfonylcarbamoyl) benzyl] -1-methylindole-5 represented by -Comprising the step of producing carboxamide (R)- - (4,4,4-trifluoro-2-methylbutyl) -3- [2-methoxy-4-(o-tolyl sulfonylcarbamoyl) benzyl] -1-production method of methyl indole-5-carboxamide.
Figure 2005005648
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