KR101525549B1 - Asymmetric synthesis method of unnatural amino acids using ω-transaminase catalysis - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아미노 공여체로서 이소프로필아민 등을 사용하고, ω-TA 촉매 작용을 통하여 α-케토산으로부터 거울상 순수한 비천연 아미노산을 합성하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 고가의 아미노 공여체를 사용하지 않고, 이소프로필아민 등의 저렴한 아미노 공여체를 사용해서 이에 상응하는 케토산으로부터 비천연 아미노산을 오메가 트랜스아미나제에 의해서 우수한 공정 효율로 비대칭 합성할 수 있다. 또한, 종래 알파-트랜스오미나제 기반에서 불리한 평형을 이동시키거나, 부산물 축적을 방지하는 추가적인 효소 투입 공정 등을 사용하지 않고도 우수한 전환율로 아미노산을 합성할 수 있다. 또한, 부피가 큰 치환체를 지닌 α-케토산을 수용할 수 있는 ω-TA 변이체를 이용하여 다양한 비천연 아미노산을 합성할 수 있다.The present invention relates to a method for synthesizing an enantiomerically pure unnatural amino acid from? -Keto acid using ω-TA catalysis using isopropylamine or the like as an amino donor. According to the present invention, an expensive amino donor is not used By using an inexpensive amino donor such as isopropylamine, non-natural amino acid can be asymmetrically synthesized from the corresponding keto acid with excellent process efficiency by omega transaminase. In addition, the amino acid can be synthesized with a good conversion rate without using an additional enzyme introduction step, which is conventionally used to transfer an unbalanced equilibrium on the basis of alpha-transaminase, or to prevent by-product accumulation. In addition, a variety of unnatural amino acids can be synthesized using an omega-TA mutant capable of accommodating an a-keto acid having a bulky substituent.

Description

오메가 트랜스아미나제의 촉매 작용을 이용한 비천연 아미노산의 제조방법{Asymmetric synthesis method of unnatural amino acids using ω-transaminase catalysis}[0001] The present invention relates to a method for producing an unnatural amino acid using an omega transaminase,

본 발명은 오메가 트랜스아미나제의 촉매 작용을 이용한 비천연 아미노산의 제조방법에 관한 것으로서, 아미노 공여체로서 이소프로필아민 등을 사용하고, ω-TA 촉매 작용을 통하여 α-케토산으로부터 거울상 순수한 비천연 아미노산을 합성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing an unnatural amino acid by catalytic action of an omega transaminase, wherein isopropylamine or the like is used as an amino donor, and a non-natural amino acid And a method for synthesizing the compound.

비천연 측쇄를 지닌 L-α-아미노산과 D-α-아미노산을 포함하는 비단백질성 아미노산들은 높은 효소 및 약력학적 안전성과 천연 대응물질이 모방할 수 없는 구조적 다양성으로 인해서 여러 약제들의 키랄 빌딩 블록으로서 점차 중요해지고 있다. 예를 들어, 제약학상 중요한 L-호모알라닌은 레베티라세탐(levetiracetam) 및 브리바라세탐(brivaracetam)(항간질제)과 에탐부톨(ethambutol)(항결핵제)의 생산에서 핵심 중간체로서 사용되고 있다.Non-proteinaceous amino acids, including L-alpha-amino acids and D-alpha-amino acids with unnatural side chains, are the chiral building blocks of many drugs due to their high enzymatic and pharmacodynamic safety and structural diversity imitated by natural counterparts It is becoming increasingly important. For example, pharmacologically important L-homo-alanines have been used as key intermediates in the production of levetiracetam and brivaracetam (anti-epilepsies) and ethambutol (anti-tuberculosis).

많은 화학촉매 및 생물촉매 방법이 비천연 아미노산의 비용 효과적인 합성을 위해서 개발되고 있다. L-호모알라닌의 산업적 생산이 티로신 트랜스아미나아제(TTA)를 사용한 2-옥소부티르산의 환원성 아민화에 의해서 확립되었다. 불리한 반응 평형을 극복하기 위해서 L-아스파르테이트가 아미노 공여체로서 사용되었는데, 결과의 케토산 산물(즉, 옥살로아세트산)은 자발적인 탈카르복실화를 거쳐서 피루브산이 되었다. 그러나, 이 반응은 TTA가 피부르산은 물론 2-옥소부티르산에 대해서도 반응성을 갖기 때문에 L-알라닌에 의한 산물 오염이 발생하는 문제점이 있다.Many chemical catalysts and biocatalytic methods are being developed for cost-effective synthesis of unnatural amino acids. Industrial production of L-homo-alanine has been established by reductive amination of 2-oxobutyric acid with tyrosine transaminase (TTA). To overcome the adverse reaction equilibrium, L-aspartate was used as the amino donor, and the resulting keto acid product (i.e., oxaloacetic acid) underwent spontaneous decarboxylation to pyruvic acid. However, this reaction has a problem that the product contamination by L-alanine occurs because TTA has reactivity to 2-oxobutyric acid as well as skin leucine.

이러한 부산물 형성을 줄이기 위해서 TTA 반응을 피부르산을 아세토락트산으로 전환할 수 있는 아세토락테이트 합성효소와 커플링시킨 기술이 공개되었으며, 동일한 전략으로서 TTA를 D-아미노산 트랜스아미나아제(DATA)로 대체하여 D-알라닌의 생산에도 적용되었다.In order to reduce such by-product formation, a technique has been disclosed in which a TTA reaction is coupled with a acetolactate synthase capable of converting acetic acid to acetolactate. In the same strategy, TTA is replaced with D-amino acid transaminase (DATA) It was also applied to the production of D-alanine.

또한, 불리한 평형을 다루기 위한 대안으로서, L-글루탐산이 일차 트랜스아미나아제의 아미노 공여체로서 사용하고, 오르니틴 트랜스아미나아제 반응을 동시에 발동시킴으로써 반응 평형을 이동시켜, 케토산 산물의 자발적 고리화를 가져오기도 하였다.Further, as an alternative to deal with an unfavorable equilibrium, L-glutamic acid is used as the amino donor of the primary transaminase and the reaction of the ornithine transaminase is activated simultaneously to shift the reaction equilibrium, resulting in spontaneous cyclization of the keto acid product I also came.

TTA 및 DATA와 같은 α-트랜스아미나아제(α-TA)에 의해 촉매 작용된 반응들에서 거의 일치하는 평형 상수(K eq)와는 달리, ω-트랜스아미나아제(ω-TA)에 의해 촉매 작용된 일차 아민과 α-케토산 사이의 트랜스아민화는 에너지적으로 매우 유리하다. 예를 들어, 피부르산과 α-메틸벤질아민간의 트랜스아민화의 Keq는 1130인 것으로 보고되었다. 따라서, 아미노 공여체로서 일차 아민을 사용한 트랜스아민화는 케토산의 열역학적으로 제약 없는 비대칭 아민화를 허용한다.Catalyzed by? -Transaminase (? -TA ), unlike the nearly equilibrium equilibrium constant ( K eq ) in reactions catalyzed by? -Transaminase (? -TA) Transamination between the primary amine and alpha -keto acid is energetically very beneficial. For example, the K eq of transamination of skin leuco acid and alpha -methylbenzylamine was reported to be 1130. Thus, transamination using primary amines as amino donors allows for asymmetric amination of the keto acids without thermodynamic constraints.

본 발명의 발명자들은 이전에 아미노 공여체로서 벤질아민을 사용하여 L-호모알라닌의 비대칭 합성을 연구개발하고, 이를 증명하였다. 그러나, 이 방법의 중대한 단점으로서, 결과의 탈아민화 산물, 즉 벤즈알데히드의 높은 아미노 수용체 반응성이 나타났으며, 이것은 높은 역반응 속도로 인해서 순 반응 속도의 급격한 감소를 야기했다. 예를 들어, 파라코커스 데니트리피칸스(Paracoccusdenitrificans)로부터의 (S)-선택적 ω-TA는 피부르산(ω-TA에 대한 전형적인 아미노 수용체)에 비해서 벤즈알데히드에 대해 84% 반응성을 나타냈다.The inventors of the present invention have previously developed and demonstrated the asymmetric synthesis of L-homo-alanine using benzylamine as an amino donor. However, as a significant disadvantage of this method, the resultant demineralized product, the high amino acceptor reactivity of the benzaldehyde, has been shown to result in a sharp decrease in the net reaction rate due to the high reverse reaction rate. For example, ( S ) -selective omega-TA from Paracoccus denitrificans showed 84% reactivity to benzaldehyde compared to skin acid (a typical amino receptor for omega-TA).

따라서, 탈아민화 산물이 비반응성이거나 쉽게 제거될 수 있는 저렴한 아미노 공여체가 ω-TA를 사용한 비천연 아미노산의 예비적 비대칭 합성을 실시하는데 있어서 매우 필요한 실정이다.Thus, inexpensive amino donors that are not reactive or readily removable from the demineralized product are highly desirable in performing preliminary asymmetric synthesis of unnatural amino acids using < RTI ID = 0.0 > omega-TA. ≪ / RTI >

상기와 같은 문제점과 관련하여, 이소프로필아민의 경우 이의 탈아민화 산물인 아세톤이 비반응성 아미노 수용체이고, 높은 휘발성으로 인하여 쉽게 제거될 수 있을 뿐만 아니라 저렴한 가격으로 인하여 ω-TA의 이상적인 아미노 공여체라고 할 수 있다.In the case of isopropylamine, acetamine, which is a deamidation product thereof, is a non-reactive amino acceptor and can be easily removed due to its high volatility, and is considered to be an ideal amino donor of ω-TA .

이와 같이 이소프로필아민을 이용하여 L-호모알라인과 D-호모알라닌 등을 포함하는 비천연 아미노산의 효과적인 합성이 가능함에도 불구하고, 이에 대한 연구개발이 이루어지지 않고 있어, 본 발명자의 발명자들은 아미노 공여체로서 이소프로필아민 등을 사용해서 ω-TA 촉매 작용을 통하여 α-케토산으로부터 거울상 순수한 비천연 아미노산을 합성하는 방법을 제공하고자 한다.Despite the fact that isopropylamine can effectively synthesize unnatural amino acids including L-homo-alanine and D-homo-alanine, the inventors of the present invention have found that amino Natural amino acid from? -Keto acid through? -TA catalysis by using isopropylamine or the like as a donor.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 하기 [반응식 1] 내지 [반응식 2]에 따라 하기의 단계를 포함하는 (S)-선택적 오메가 트랜스아미나제 또는 (R)-선택적 오메가 트랜스아미나제를 이용한 비천연 아미노산의 비대칭 합성방법을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for preparing a compound of formula (I), which comprises the step of using a ( S ) -selective omega transaminase or ( R ) Asymmetric synthesis of natural amino acids.

(ⅰ) 아미노 수용체 및 아미노 공여체를 (S)-선택적 오메가 트랜스아미나제 또는 (R)-선택적 오메가 트랜스아미나제에 제공하는 단계,(I) providing an amino acceptor and an amino donor to the ( S ) -selective omega transaminase or ( R ) -selective omega transaminase,

(ⅱ) 상기 (S)-선택적 오메가 트랜스아미나제 또는 (R)-선택적 오메가 트랜스아미나제에 의한 아미노기 전달 반응을 통하여 상기 아미노 공여체로부터 상기 아미노 수용체로 아미노기를 전달하여 아미노산을 생성하는 단계.(Ii) transferring an amino group from the amino donor to the amino acceptor through an amino group transfer reaction by the ( S ) -selective omega transaminase or ( R ) -selective omega transaminase to produce an amino acid.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112013063020414-pat00001
Figure 112013063020414-pat00001

2a-2p 3a-3d L-1a-1p 4a-4d  2a-2p 3a-3d L-1a-lp 4a-4d

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure 112013063020414-pat00002
Figure 112013063020414-pat00002

2a-2p 3a-3d D-1a-1p 4a-4d 2a-2p 3a-3d D-1a-1p 4a-4d

상기 [반응식 1] 내지 [반응식 2]에서, 상기 R1, R2 및 R3은 구체적으로 다음과 같은 구조식으로 정의된다.In the above Reaction Schemes 1 to 2, R 1 and R 2 And R < 3 > are specifically defined by the following structural formula.

Figure 112013063020414-pat00003
Figure 112013063020414-pat00003

또한, 상기 아미노 수용체는 α-케토산으로서, 하기 [화학식 1]로 표시될 수 있다.In addition, the amino acceptor may be represented by the following formula (1) as? -Keto acid.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112013063020414-pat00004
Figure 112013063020414-pat00004

상기 [화학식 1]에서, R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중에서 선택되고, 상기 R1은 수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 티올기 및 탄소수 1 내지 10의 알킬기 중에서 선택되는 1종 이상으로 더 치환될 수 있다.Wherein R 1 is selected from a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 18 carbon atoms, and R 1 is selected from the group consisting of hydrogen, a halogen atom, a hydroxyl group , A thiol group, and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

보다 구체적으로 상기 α-케토산은 2-옥소부티레이트, 피루베이트, 글리옥실레이트, 플루오로피루베이트, 히드록시피루베이트, 머캅토피루베이트, 브로모피루베이트, 3-메틸-2-옥소부티레이트, 트리메틸피루베이트, 2-옥소펜타노에이트, 3-메틸-2-옥소펜타노에이트, 4-메틸-2-옥소펜타노에이트, 2-옥소헥사노에이트, 2-옥소옥타노에이트, a-케토글루타레이트 및 페닐글리옥실레이트 중에서 선택될 수 있다.More specifically, the? -Keto acid is at least one selected from the group consisting of 2-oxobutyrate, pyruvate, glyoxylate, fluoropyruvate, hydroxypyrrolate, mercapto pyruvate, bromopyruvate, 3- 2-oxo pentanoate, 2-oxohexanoate, 2-oxooctanoate, a-methyl-2-oxopentanoate, ≪ / RTI > ketoglutarate and phenylglyoxylate.

또한, 상기 아미노 공여체는 하기 [화학식 2]로 표시되는 아민 화합물일 수 있다.The amino donor may be an amine compound represented by the following formula (2).

[화학식 2](2)

Figure 112013063020414-pat00005
Figure 112013063020414-pat00005

상기 [화학식 2]에서, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중에서 선택된다.In the above formula 2, R 2 And R 3 are each independently selected from among hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 18 carbon atoms.

보다 구체적으로 상기 아미노 공여체는 α-메틸벤질아민, 벤질아민, 이소프로필아민 및 2-부틸아민 중에서 선택될 수 있다.More specifically, the amino donor may be selected from [alpha] -methylbenzylamine, benzylamine, isopropylamine and 2-butylamine.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 (S)-선택적 오메가 트랜스아미나제는 파라코커스 데니트리피칸스(P. denitrificans, PDTA)에서 유래하거나, 오크로박트럼 안트로피(Ochrobactrum anthropi, OATA)에서 유래하는 것일 수 있으며, 상기 (R)-선택적 오메가 트랜스아미나제는 아스로박터 종(Arthrobacter sp., ARTA)에서 유래하 것 또는 이의 변이체(ARmutTA)인 것일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the ( S ) -selective omega transaminase is selected from the group consisting of P. denitrificans , PDTA), or may be derived from Ochrobactrum anthropi (OATA), and the ( R ) -selective omega transaminase may be derived from Arthrobacter sp., ARTA) or a mutant thereof (AR mut TA).

또한, 본 발명은 상기 비천연 아미노산의 비대칭 합성방법에 따라 제조된 아미노산 및 이를 포함하는 중간체와 이의 의약품을 제공한다.The present invention also provides amino acids prepared according to the asymmetric synthesis method of the unnatural amino acids, intermediates containing them, and pharmaceutical products thereof.

본 발명에 따르면 고가의 아미노 공여체를 사용하지 않고, 이소프로필아민 등의 저렴한 아미노 공여체를 사용해서 이에 상응하는 케토산으로부터 비천연 아미노산을 오메가 트랜스아미나제에 의해서 우수한 공정 효율로 비대칭 합성할 수 있다. 또한, 종래 알파-트랜스오미나제 기반에서 불리한 평형을 이동시키거나, 부산물 축적을 방지하는 추가적인 효소 투입 공정 등을 사용하지 않고도 우수한 전환율로 아미노산을 합성할 수 있다. 또한, 크기가 큰 치환체를 지닌 α-케토산을 수용할 수 있는 ω-TA 변이체를 이용하여 다양한 비천연 아미노산을 합성할 수 있다.According to the present invention, non-natural amino acids can be asymmetrically synthesized from the corresponding keto acids using an omega transaminase with excellent process efficiency by using an inexpensive amino donor such as isopropylamine without using an expensive amino donor. In addition, the amino acid can be synthesized with a good conversion rate without using an additional enzyme introduction step, which is conventionally used to transfer an unbalanced equilibrium on the basis of alpha-transaminase, or to prevent by-product accumulation. In addition, a variety of unnatural amino acids can be synthesized using an omega-TA mutant capable of accommodating an a-keto acid having a large-sized substituent.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 아미노 공여체로서 벤질아민 또는 이소프로필아민을 사용한 2-옥소부티르산의 환원성 아민화의 시간과정을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 트레오닌 디아미나제(TD)와 OATA 또는 ARmutTA가 커플링된 반응을 통하여 L-호모알라닌 또는 D-호모알라닌 전환 수율을 확인한 그래프이다.
1 is a graph showing the time course of reductive amination of 2-oxobutyric acid using benzylamine or isopropylamine as an amino donor in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph confirming the threonine deaminase (TD) and OATA or AR mut L- or D- homo-homo-alanine-alanine conversion yield of TA is through the coupling reaction according to one embodiment of the invention.

이하, 도면, 실시예 및 시험예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예 및 시험예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, examples, and test examples. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these examples and test examples are provided to further illustrate the present invention and that the scope of the present invention is not limited thereby.

실시예Example

(1) 효소 분석(1) Enzyme analysis

37 ℃ 및 50 mM 포스페이트 버퍼(pH 7)에서 전형적인 효소 분석을 수행했다. ω-TA 활성 1 유닛은 20 mM 피루베이트 및 20 mM (S)-또는 (R)-α-메틸벤질아민에서 아세토페논 1 μmole의 형성을 촉매 작용하는 효소량으로 정의하였다. 쓰레오닌 디아미나제(TD) 1 유닛은 50 mM L-쓰레오닌에서 1분 내에 2-옥소부티레이트 1 μmole을 생산하는 효소량으로 정의하였다.
A typical enzyme assay was performed at 37 < 0 > C and 50 mM phosphate buffer (pH 7). One unit of ω-TA activity was defined as the amount of enzyme catalyzing the formation of 1 μmole of acetophenone in 20 mM pyruvate and 20 mM ( S ) - or ( R ) -α-methylbenzylamine. The threonine diaminase (TD) 1 unit was defined as the amount of enzyme that produced 1 μmole of 2-oxobutyrate in 1 minute in 50 mM L-threonine.

(2) 아미노 공여체 및 수용체 반응성의 측정(2) Measurement of amino donor and receptor reactivity

50 mM 포스페이트 버퍼(pH 7)에서 피루베이트(20 mM)와 아민(20 mM, α-메틸벤질아민, 벤질아민, 이소프로필아민)을 가지고 아미노 공여체 반응성을 측정했다. 반응 혼합물 중 효소 농도는 PDTA, OATA 및 (R)-선택적 ω-TA에 대해 각각 0.5, 0.7 및 0.2 U mL- 1였다. 반응은 10분 유지했고, 생산된 L-알라닌(1b) 또는 D-알라닌(1b)를 분석해서 초기 속도(즉, 전환율 <15% )를 측정했다. (S)-메틸벤질아민(3a) 또는 (R)-메틸벤질아민(3a)(20 mM), α-케토산(20 mM) 및 ω-TA를 가지고 아미노 수용체 반응성을 측정했다(OATA 및 ARmutTA에 대해 각각 0.1 및 0.05 U mL-1). 생산된 아세토페논을 분석해서 초기 속도를 측정했다.
Amino donor reactivity was measured with pyruvate (20 mM) and amine (20 mM,? -Methylbenzylamine, benzylamine, isopropylamine) in 50 mM phosphate buffer (pH 7). Enzyme concentration in the reaction mixture is PDTA, OATA and (R) - and 1 - 0.5, 0.7 and 0.2 U mL for selective ω-TA. The reaction was maintained for 10 minutes and the initial rate (i.e., conversion <15%) was determined by analyzing the produced L-alanine (1b) or D-alanine (1b). Amino acceptor reactivity was measured with ( S ) -methylbenzylamine (3a) or ( R ) -methylbenzylamine (3a) (20 mM), a-keto acid (20 mM) and omega-TA (OATA and AR 0.1 and 0.05 U mL -1 for mutant TA, respectively). The initial speed was measured by analyzing the produced acetophenone.

(3) (3) 비천연Non-natural α-아미노산의 비대칭 합성 Asymmetric synthesis of α-amino acids

50 mM 포스페이트 버퍼(pH 7)에서 100 mM 2-옥소부티레이트(2a), 150 mM 아민, 0.5 mM PLP 및 5 U mL-1 OATA에서 아미노 공여체로서 벤질아민(3b) 또는 이소프로필아민(3c)를 사용했을 때 2-옥소부티레이트(2a)의 환원성 아민화의 시간 과정을 모니터했다. 반응 부피는 500 ㎕였고, 반응 혼합물을 37 ℃에서 인큐베이션했다. 반응 혼합물의 알리쿼트들(10 ㎕)을 정해진 반응 시간에 취하고, 60 ㎕ 아세토니트릴을 혼합해서 반응을 종료시켰다. 반응 혼합물로 2-옥소부티레이트(2a)의 HPLC 분석을 수행하여 전환율을 측정했다.Benzylamine (3b) or isopropylamine (3c) as an amino donor in 100 mM 2 - oxobutyrate (2a), 150 mM amine, 0.5 mM PLP and 5 U mL -1 OATA in 50 mM phosphate buffer (pH 7) The time course of reductive amination of 2-oxobutyrate (2a) when used was monitored. The reaction volume was 500 占 퐇 and the reaction mixture was incubated at 37 占 폚. Aliquots (10 [mu] l) of the reaction mixture were taken at the defined reaction time and 60 [mu] l acetonitrile was mixed to terminate the reaction. HPLC analysis of 2-oxobutyrate (2a) was performed with the reaction mixture to determine the conversion.

37 ℃에서 50 mM 포스페이트 버퍼(pH 7)에서 100 mM α-케토산(2-옥소부티레이트, 피루베이트, 플루오로피루베이트, 히드록시피루베이트, 2-옥소옥타노에이트, 2a, 2b, 2d, 2e 및 2n), 150 mM 이소프로필아민(3c), 0.5 mM PLP 및 50 U mL-1 ω-TA를 가지고 비천연 아미노산의 비대칭 합성(1 mL 반응 부피)을 수행했다. 케토산과 아미노산을 분석하여 각각 전환율과 거울상 초과량을 측정했다.
(2-oxobutyrate, pyruvate, fluoropyruvate, hydroxypyruvate, 2-oxooctanoate, 2a, 2b, 2d , 2e and 2n), 150 mM isopropylamine (3c), 0.5 mM PLP and 50 U mL- 1 ω-TA was performed asymmetric synthesis of the unnatural amino acid (1 mL reaction volume). Keto acids and amino acids were analyzed to determine the conversion and enantiomer excess, respectively.

(4) (4) TDTD /ω-/ ω- TATA 커플링 반응 Coupling reaction

50 mM 포스페이트 버퍼(pH 7)에서 100 mM L-트레오닌(L-5), 200 mM 이소프로필아민(3c), 0.5 mM PLP, 5 U mL-1 TD 및 20 U mL-1 ω-TA를 가지고 37 ℃에서 커플링 반응을 수행하여 L-호모알라닌(1a) 및 D-호모알라닌(1a)(1 mL 반응 부피)를 합성했다. L-호모알라닌(1a) 및 D-호모알라닌(1a)의 제조를 위해 각각 OATA 및 ARmutTA를 이용했다. 호모알라닌을 분석하여 전환 수율 및 거울상 초과량을 측정했다.(L-5), 200 mM isopropylamine (3c), 0.5 mM PLP, 5 U mL -1 TD and 20 U mL -1 ω-TA in 50 mM phosphate buffer (pH 7) Coupling reaction was carried out at 37 ° C to synthesize L-homo-alanine (1a) and D-homo-alanine (1a) (1 mL reaction volume). OATA and AR mut TA were used for the production of L-homo-alanine (1a) and D-homo-alanine (1a), respectively. The homo-alanine was analyzed to determine conversion yield and enantiomeric excess.

300 mM L-트레오닌(L-5), 450 mM 이소프로필아민(3c), 0.5 mM PLP, 5 U mL-1 TD 및 10 U mL-1 ω-TA(OATA 또는 ARmutTA)를 함유하는 50 mL 반응 혼합물에서 37 ℃에서 마그네틱 교반하면서 L-호모알라닌 및 D-호모알라닌의 예비 규모 합성을 수행했다. 전환율이 99%를 초과했을 때 반응 혼합물에서 생성물을 분리했다.
(OATA or AR mut TA) containing 300 mM L-threonine (L-5), 450 mM isopropylamine (3c), 0.5 mM PLP, 5 U mL -1 TD and 10 U mL -1 ω- pre-scale synthesis of L-homo-alanine and D-homo-alanine was performed with magnetic stirring at 37 [deg.] C in the reaction mixture. The product was separated from the reaction mixture when the conversion rate exceeded 99%.

(5) L-호모알라닌 및 D-호모알라닌의 정제 및 구조 특성화(5) Purification and characterization of L-homo-alanine and D-homo-alanine

5 N HCl을 첨가하여 반응 혼합물의 pH를 조정해서 단백질을 침전시켰다. 유리-프릿 필터 깔대기를 통해 반응 혼합물을 여과해서 단백질 침전물을 제거했다. 여과액을 Dowex 50WX8 양이온-교환 수지(40 g)로 충전된 유리 컬럼에 로딩하고, 이어서 0.1 N HCl(120 mL)와 물(120 mL)로 세척한 후, 10% 암모니아 용액 145 mL로 용출시켰다. 용출액 분획들을 모아서 30 ℃ 및 0.1 bar에서 증발시켰다. 결과의 고체를 EtOH(50 mL)로 세척한 다음 하룻밤 오븐 건조시켰다. 정제된 L-호모알라닌 및 D-호모알라닌을 1H NMR, 13C NMR, IR, 원소 분석 및 LC/MS에 의해 구조적으로 특성화하여, 원하는 순수한 산물의 회수를 확인하였다.
5 N HCl was added to adjust the pH of the reaction mixture to precipitate the protein. The reaction mixture was filtered through a glass-frit filter funnel to remove protein precipitate. The filtrate was loaded onto a glass column packed with Dowex 50WX8 cation-exchange resin (40 g), then washed with 0.1 N HCl (120 mL) and water (120 mL) and then eluted with 145 mL of 10% ammonia solution . The eluent fractions were pooled and evaporated at 30 &lt; 0 &gt; C and 0.1 bar. The resulting solid was washed with EtOH (50 mL) and then oven-dried overnight. Purified L-homo-alanine and D-homo-alanine were structurally characterized by 1 H NMR, 13 C NMR, IR, elemental analysis and LC / MS to confirm the recovery of the desired pure product.

실험예Experimental Example 1. One.

이소프로필아민은 이상적인 아미노 공여체기는 하지만, 대부분의 ω-TA들은 이소프로필아민에 대해 실질적인 반응성을 나타내지 않는다. 예를 들어, 두 전형적인 ω-TA, 즉 비브리오 플루비알리스(Vibrio fluvialis) JS17(J. S. Shin and B. G. Kim, J. Org . Chem ., 2002, 67, 2848-2853)에서 유래된 (S)-선택적 ω-TA와 아스로박터 종(Arthrobacter sp., ARTA)에서 유래된 (R)-선택적 ω-TA는 이소프로필아민에 대해 반응성이 없는 것으로 확인되었다.Although isopropylamine is an ideal amino donor group, most omega-TA's do not exhibit substantial reactivity to isopropylamine. For example, two typical ω-TA, ie Vibrio flat ruby Alice (Vibrio fluvialis) JS17 derived from (.. JS Shin and BG Kim , J. Org Chem, 2002, 67, 2848-2853) (S) - Selective ω-TA and Arthrobacter ( R ) -selected omega-TA derived from E. coli, sp., ARTA) was found not to be reactive with isopropylamine.

따라서, 이소프로필아민에 대하여 반응성을 보이면서, 이소프로필 아민을 효과적인 아미노 공여체로 이용할 수 있는 최적의 ω-TA를 도출하였다.Thus, while showing reactivity to isopropylamine, optimal ω-TA was found which can utilize isopropylamine as an effective amino donor.

이를 위하여, 파라코커스 데니트리피칸스(P. denitrificans, PDTA)와 오크로박트럼 안트로피(Ochrobactrum anthropi, OATA)로부터 클로닝된 2 개의 (S)-선택적 ω-TA(각각 서열번호 1, 서열번호 2)와 이소프로필아민에 의한 부틸케톤의 환원성 아민화를 위해서 유전자 조작된 (R)-선택적 ARTA(서열번호 3) 및 이의 변이체(ARmutTA, 서열번호 4)에 대해 4개의 1차 아민(α-메틸벤질아민, 벤질아민, 이소프로필아민, 2-부틸아민)의 아미노 공여체 반응성을 시험하였고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.To this end, P. denitrificans , PDTA) and the spectrum not trophy foil oak (Ochrobactrum anthropi, OATA) with two (S) cloned from - optionally ω-TA (respectively SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2) and sub-reducing the ketone by isopropylamine folk the genetically modified to (R) - selective ARTA (SEQ ID NO: 3) and variants thereof (AR TA mut, SEQ ID NO: 4) four primary amine (α- methylbenzylamine, benzylamine, diisopropylamine for 2 -Butylamine) was tested for amino donor reactivity, and the results are shown in Table 1 below.

아민Amine 상대적 반응성 (%)Relative reactivity (%) PDTAPDTA OATAOATA ARTAARTA ARmutTAAR mut TA 3a3a α-메틸벤질아민 alpha -methylbenzylamine 100100 100100 100100 100100 3b3b 벤질아민Benzylamine 128128 259259 33 2828 3c3c 이소프로필아민Isopropylamine 77 4343 22 88 3d3d 2-부틸아민2-butylamine n.r.n.r. 2323 22 1414

상기 [표 1]은 ω-TA에 대한 일차 아민의 아미노 공여체 반응성에 대한 것으로서, 상대적 반응성(%)은 (S)-α-메틸벤질아민 또는 (R)-α-메틸벤질아민의 것으로 정규화된 초기 반응속도(즉, <15% 전환율)를 나타낸다.Table 1 above shows the amino donor reactivity of primary amines to omega-TA, where the relative reactivity (%) is normalized to ( S ) -? - methylbenzylamine or ( R ) Represents the initial reaction rate (i.e., < 15% conversion).

반응 조건은 아민(20 mM) 및 피브루산(20 mM)이고, 거울상 순수한 (S)- 및 (R)-α-메틸벤질아민(20 mM)이 (S)- 및 (R)-선택적 ω-TA에서 각각 사용되었다. 또한, Rac-2-부틸아민(40 mM)이 반응성 측정에 사용되었으며, n.r.은 상대적 반응성이 1% 이하인 것으로서, 반응성 없음을 나타낸다.The reaction conditions and the amine (20 mM) and f Brewer acid (20 mM), a pure enantiomer (S) - and (R) -α- methylbenzylamine (20 mM) is (S) - and (R) - selective ω -TA respectively. In addition, Rac -2-butylamine (40 mM) was used for the reactivity measurement, and nr indicates that the relative reactivity is less than 1%, indicating no reactivity.

2 개의 (S)-선택적 ω-TA는 벤질아민에서 (S)-α-메틸벤질아민보다 높은 반응성을 나타냈지만, 2 개의 (R)-선택적 ω-TA는 벤질아민에서 (R)-α-메틸벤질아민보다 훨씬 더 낮은 반응성을 나타냈다. PDTA와 ARTA는 알킬아민(즉, 이소프로필아민, 2-부틸아민)에 대해서는 평범한 반응성을 나타냈다. 반면에, OATA는 알킬아민에 대해 실질적인 반응성을 나타냈고, 이소프로필아민의 반응성은 (S)-α-메틸벤질아민에 비해 43%였다. 또한, ARmutTA는 ARTA보다 이소프로필아민에 대해 높은 반응성을 나타냈다.Although two ( S ) -selective ω-TA showed higher reactivity than ( S ) -α-methylbenzylamine in benzylamine, the two ( R ) Lt; RTI ID = 0.0 &gt; methylbenzylamine. &Lt; / RTI &gt; PDTA and ARTA showed normal reactivity with alkylamines (i.e., isopropylamine, 2-butylamine). On the other hand, OATA exhibited substantial reactivity to alkylamines and the reactivity of isopropylamine was 43% relative to ( S ) -? - methylbenzylamine. In addition, AR mut TA showed higher reactivity to isopropylamine than ARTA.

따라서, 오크로박트럼 안트로피(Ochrobactrum anthropi, OATA)로부터 클로닝된 (S)-선택적 ω-TA(OATA, 서열번호 2)와 아스로박터 종(Arthrobacter sp., ARTA)에서 유래된 (R)-선택적 ω-TA의 변이체(ARmutTA, 서열번호 4)가 각각 이소프로필아민을 효과적인 아미노 공여체로 사용하여 L-아미노산 및 D-아미노산의 비대칭 합성에 적합한 것임을 확인하였다.
Thus, the ( S ) -selective ω-TA (OATA, SEQ ID NO: 2) cloned from Ochrobactrum anthropi (OATA) and the Arthrobacter In an optional variant of ω-TA (TA mut AR, SEQ ID NO: 4) is an asymmetric synthesis of D- and L- amino acids, respectively, using isopropyl amine as an effective amino donor - sp, ARTA) of (R) derived from .

실험예Experimental Example 2. 2.

이소프로필아민이 벤질아민보다 더 나은 아미노 공여체인지를 확인하기 위해 아미노 공여체로서 상기 두 아민을 사용해서 OATA에 의해 촉매작용된 2-옥소부티르산의 아민화 반응 진행을 비교하였고, 그 결과를 하기 도 1에 나타내었다.In order to confirm that isopropylamine has a better amino donor than benzylamine, the progress of the amination reaction of 2-oxobutyric acid catalyzed by OATA using the two amines as amino donor was compared, Respectively.

하기 도 1은 아미노 공여체로서 벤질아민 또는 이소프로필아민을 사용한 2-옥소부티르산의 환원성 아민화의 시간과정 모니터한 결과이고, 반응 조건은 2-옥소부티르산(100 mM), 아민(150 mM) 및 OATA (5 U mL-1)였다.1 shows the result of monitoring the time course of the reductive amination of 2-oxobutyric acid using benzylamine or isopropylamine as an amino donor. The reaction conditions were 2-oxobutyric acid (100 mM), amine (150 mM) and OATA (5 U mL -1 ).

이소프로필아민보다 벤질아민의 반응성이 6배 더 높았지만, 두 반응은 30분까지는 유사한 전환율을 나타냈고, 이후 벤질아민과의 반응은 이소프로필아민과의 반응보다 훨씬 더 느려졌다. 또한, 4시간 반응 후 전환율은 이소프로필아민의 경우 >99%에 도달했고, 벤질아민은 86%의 전환율을 보였다. 이는 벤즈알데히드의 높은 아미노 수용체 반응성(피부르산에 비해 35%)에 의해 야기된 생성물 억제가 케토산의 효과적인 아민화에 매우 해롭다는 것을 명백히 보여주는 것이다.
Although the reactivity of benzylamine was 6 times higher than isopropylamine, both reactions showed similar conversion rates until 30 minutes, after which the reaction with benzylamine was much slower than with isopropylamine. Also, after 4 hours reaction, the conversion rate reached> 99% for isopropylamine and 86% for benzylamine. This clearly shows that the product inhibition caused by the high amino acceptor reactivity of benzaldehyde (35% relative to hyaluronic acid) is very detrimental to the effective amination of keto acid.

실험예Experimental Example 3. 3.

대부분의 ω-TA들은 결합에 있어서 심한 입체적 제약을 갖기 때문에 에틸기보다 큰 치환체의 진입이 불가능하다고 알려져 있다. 본 발명에 따라 최적의 ω-TA로 도출된 OATA 및 ARmutTA에 의해 생산될 수 있는 아미노산의 범위를 확인하고자 α-케토산에 대한 상기 ω-TA의 기질 특이성을 실험하였으며, 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.It is known that most ω-TA have a severe steric constraint on bonding, making it impossible to enter a substituent larger than an ethyl group. Was α- Kane experiment the substrate specificity of the ω-TA for the acid to determine the extent of amino acid that can be produced by the OATA and AR TA mut derived as optimum ω-TA in accordance with the present invention, and the results [Table 2].

α-케토산 α-keto acid 상대적 반응성(%)Relative reactivity (%) OATAOATA ARmutTAAR mut TA 2a2a 2-옥소부티레이트2-oxobutyrate 1313 3333 2b2b 피루베이트Pyruvate 100100 100100 2c2c 글리옥실레이트Glyoxylate 135135 3636 2d2d 플루오로피루베이트Fluoropyruvate 4343 55 2e2e 히드록시피루베이트Hydroxypyruvate 1414 66 2f2f 머캅토피루베이트Mercaptopurylate n.r.n.r. n.r.n.r. 2g2g 브로모피루베이트Bromopyruvate n.r.n.r. n.r.n.r. 2h2h 3-메틸-2-옥소부티레이트3-methyl-2-oxobutyrate n.r.n.r. n.r.n.r. 2i2i 트리메틸피루베이트Trimethylpyruvate n.r.n.r. n.r.n.r. 2j2j 2-옥소펜타노에이트2-oxopentanoate n.r.n.r. 22 2k2k 3-메틸-2-옥소펜타노에이트3-methyl-2-oxopentanoate n.r.n.r. n.r.n.r. 2l2l 4-메틸-2-옥소펜타노에이트4-methyl-2-oxopentanoate n.r.n.r. n.r.n.r. 2m2m 2-옥소헥사노에이트2-oxohexanoate n.r.n.r. 22 2n2n 2-옥소옥타노에이트2-oxooctanoate n.r.n.r. 88 2o2o a-케토글루타레이트a-ketoglutarate n.r.n.r. n.r.n.r. 2p2p 페닐글리옥실레이트Phenylglyoxylate n.r.n.r. n.r.n.r.

상기 [표 2]에서 상대적 반응성(%)은 피루브산의 것으로 정규화된 초기 반응 속도를 나타낸다. 반응 조건은 α-케토산(20 mM) 및 (S)-α-메틸벤질아민 또는 (R)-α-메틸벤질아민(20 mM)이고, n.r.은 반응성 없음을 나타낸다.The relative reactivity (%) in Table 2 represents the initial reaction rate normalized to that of pyruvic acid. The reaction conditions are α-keto acid (20 mM) and ( S ) -α-methylbenzylamine or ( R ) -α-methylbenzylamine (20 mM), and nr indicates no reactivity.

상기 [표 1]에서 보는 바와 같이 OATA는 상기 실험된 16개 중에서 에틸기보다 작은 치환체를 지닌 α-케토산들, 즉 5개의 α-케토산(2a-2e)에 대해서만 실질적인 반응성을 나타냈다. 또한, α-케토산에 대한 ARTA(모 효소)의 입체 제약은 아릴알킬케톤의 부틸 치환체를 수용하기 위해 도입된 다중 돌연변이에도 불구하고 ARmutTA에서도 여전히 보존되는 것으로 판명되었다.As shown in the above Table 1, OATA exhibited substantial reactivity only to the α-keto acids having substituents smaller than the ethyl group, namely 5 α-keto acids (2a-2e), out of the 16 tested. Further, though α- cake of solid pharmaceutical ARTA (parent enzyme) for the acid is also a multi-mutation was introduced to accommodate butyl substituent of the aryl alkyl ketone, and was found to be still preserved in AR TA mut.

그러나, ARmutTA의 확장된 결합 포켓은 선형 알킬 치환체(즉, 2j, 2m-2n)를 지닌 α-케토산들에 대한 반응성이 개선되었다. 특히, 2n이 2j 및 2m보다 훨씬 높은 반응성을 나타낸 것이 주목할 만한 점이다.
However, the extended binding pocket of AR mut TA has improved reactivity to alpha-keto acids with a linear alkyl substituent (i.e., 2j, 2m-2n). In particular, it is noteworthy that 2n exhibited much higher reactivity than 2j and 2m.

실험예Experimental Example 4. 4.

비천연 아미노산의 비대칭 합성을 위해, 본 발명에 따른 실시예에서는 OATA는 5% 이상의 상대 반응성을 나타내는 α-케토산, 즉 하기 [표 3]에서 2a 및 2d와 함께 진행하고, ARmutTA는 2a-2b, 2d-2e 및 2n과 함께 진행하였다.For asymmetric synthesis of unnatural amino acids, in the example according to the present invention, OATA proceeds with α-keto acids which exhibit a relative reactivity of 5% or more, ie 2a and 2d in the following Table 3, and AR mut TA is 2a -2b, 2d-2e and 2n.

기질temperament ω-TAω-TA 반응시간
(h)
Reaction time
(h)
전환율
(%)
Conversion Rate
(%)
생성물
(% ee)
product
(% ee )
2a2a 2-옥소부티레이트2-oxobutyrate OATAOATA 0.50.5 9999 L-호모알라닌
(>99.9)
L-homo alanine
(&Gt; 99.9)
2d2d 플루오로피루베이트Fluoropyruvate OATAOATA 1010 7979 L-플루오로알라닌
(>99.9)
L-fluoroalanine
(&Gt; 99.9)
2a2a 2-옥소부티레이트2-oxobutyrate ARmutTAAR mut TA 0.50.5 9999 D-호모알라닌
(>99.9)
D-homo-alanine
(&Gt; 99.9)
2b2b 피루베이트Pyruvate ARmutTAAR mut TA 0.20.2 9898 D-알라닌
(>99.9)
D-alanine
(&Gt; 99.9)
2d2d 플루오로피루베이트Fluoropyruvate ARmutTAAR mut TA 1010 8686 D-플루오로알라닌
(>99.9)
D-fluoroalanine
(&Gt; 99.9)
2e2e 히드록시피루베이트Hydroxypyruvate ARmutTAAR mut TA 22 9999 D-세린
(>99.9)
D-serine
(&Gt; 99.9)
2n2n 2-옥소옥타노에이트2-oxooctanoate ARmutTAAR mut TA 0.50.5 9999 D-노르류신
(>99.9)
D-norleucine
(&Gt; 99.9)

이소프로필아민(1.5몰 당량)에 의한 α-케토산(100 mM)의 환원성 아민화는 플루오로피루베이트(2d)를 제외하고는 2 시간 이내에 98% 이상의 전환율 및 우수한 거울상 순도(>99.9%)를 가진 비천연 아미노산의 효과적인 합성을 가져왔다. 다른 α-케토산과 비교하여 플루오로피루베이트(2d)의 아민화는 두 ω-Ta에서 모두 예상외로 느린 반응 진행을 나타냈다. 두 아민화 반응에서 효소 응집체의 형성이 관찰되었기 때문에, 플루오로피루베이트(2d)나 이의 아민화 산물인 플루오로알라닌이 비가역적 효소 비활성화를 유도했다고 판단할 수 있다. 또한, 플루오로피루베이트(2d)나 이소프로필아민(3c)를 함유한 인큐베이션 용액에서는 효소 침전이 관찰되지 않았기 때문에 효소 비활성화를 유도한 것으로 판명되었다. 따라서, 플루오로피루베이트(2d)의 효과적인 아민화를 위해서 효소 고정과 같이 효소 안정성을 증진시키는 방법이 이용될 필요가 있다.Reductive amination of α-keto acid (100 mM) with isopropylamine (1.5 molar equivalents) resulted in a conversion of> 98% and an excellent enantiomeric purity (> 99.9%) within 2 hours, except for the fluoropyruvate (2d) Lt; RTI ID = 0.0 &gt; amino acids. &Lt; / RTI &gt; The amination of fluoropyruvate (2d) in comparison to other α-keto acids showed unexpectedly slow reaction progress in both ω-Ta. Since the formation of enzyme aggregates in the amination reaction was observed, it can be concluded that fluoro pyruvate (2d) or its aminated product, fluoroalanine, induced irreversible enzyme inactivation. It was also found that enzyme precipitation was not observed in the incubation solution containing fluoropyruvate (2d) or isopropylamine (3c), leading to enzyme inactivation. Therefore, for effective amination of fluorpyruvate (2d), a method of enhancing enzyme stability such as enzyme fixation needs to be utilized.

상기 [표 3]에 열거된 비천연 아미노산들은 산업적으로 매우 중요하다. L-호모알라닌은 제약 산업에서 활용도가 매우 높으며, 이뿐만 아니라 D-알라닌은 아바렐릭스(Abarelix)(항종양제)의 빌딩 블록이고, D-세린은 D-시클로세린(인지개선제)의 전구체이다. 또한, D-플로오로알라닌은 세균성 알라닌 라세미화 효소를 비활성화하는 능력 덕분에 항생제로 활용되고 있다.
The unnatural amino acids listed in Table 3 above are very important industrially. L-homo-alanine is very useful in the pharmaceutical industry. In addition, D-alanine is a building block of Abarelix (antineoplastic agent), D-serine is a precursor of D-cycloserine to be. D-Fluoroalanine is also being used as an antibiotic due to its ability to inactivate bacterial alanine racemization enzymes.

실험예Experimental Example 5. 5.

상기 [표 3]에서 사용된 α-케토산 중에서 2-옥소부티레이트는 트레오닌 디아미나아제(TD)를 사용해서 저렴한 전구체, 즉 L-트레오닌(L-5)으로부터 쉽게 얻을 수 있음을 이미 확인하였으며, L-트레오닌은 미생물 발효에 의해 대량 생산되는 저렴한 천연 아미노산 중 하나이다.In the α-keto acids used in the above Table 3, 2-oxobutyrate was already confirmed to be easily obtainable from an inexpensive precursor, ie, L-threonine (L-5) using threonine diaminase (TD) L-threonine is one of the inexpensive natural amino acids produced by microbial fermentation in large quantities.

따라서, 본 발명의 실시예에서 하기 [반응식 2]와 같이, ω-TA 반응을 Escherichia coli로부터 클로닝된 트레오인 디아미나제(TD)와 커플링함으로써 호모알라닌(1a)의 두 거울상이성질체가 모두 L-트레오닌(L-5)과 이소프로필아민(3c)으로부터 생산할 수 있는지에 대해서 실험하였다.Thus, in an embodiment of the present invention, both enantiomers of homoalanine (1a) are coupled to the L-threonine (TD) by coupling with the L-threonine deaminase (TD) -Threonine (L-5) and isopropylamine (3c).

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure 112013063020414-pat00006
Figure 112013063020414-pat00006

상기 생성된 L-호모알라닌(1a) 및 D-호모알라닌(1a)의 탄소 골격과 아미노기는 L-트레오닌(L-5)과 이소프로필아민(3c)으로부터 각각 유래된 것이다. TD/OATA 커플링된 L-5(100 mM) 및 3c(2 당량)를 사용한 반응은 하기 도 2에서 보는 바와 같이, 60 분째 종료되었고, 전환 수율은 99%였으며, 생산된 L-호모알라닌(1a)는 >99.9% ee를 나타냈다.The resulting carbon skeletons and amino groups of the L-homoalanine (1a) and D-homoalanine (1a) are derived from L-threonine (L-5) and isopropylamine (3c), respectively. The reaction using TD / OATA-coupled L-5 (100 mM) and 3c (2 equivalents) was completed at 60 minutes and the conversion yield was 99% as shown in FIG. 2, and the produced L-homoalanine 1a) was> 99.9% ee .

D-호모알라닌(1a)를 생산하기 위해서 OATA를 ARmutTA로 치환하여 동일한 기질 조건에서, TD/ARmutTA 반응은 90분째에 98%의 전환 수율과 >99.9% ee로서 D-호모알라닌(1a)를 생산했다. TD/ARmutTA 반응을 완료하기 위해 필요한 더 긴 반응 시간은 OATA보다 ARmutTA에 대한 이소프로필아민(3c)의 반응성이 상대적으로 더 낮았기 때문이다.The OATA to produce D- homo-alanine (1a) under the same conditions, the substrate is substituted by AR mut TA, TD / TA mut AR reaction D- homo-alanine as the conversion yield and> 99.9% ee of 98% to 90 bunjjae ( 1a). The longer reaction time required to complete the TD / AR mut TA reaction was due to the relatively lower reactivity of isopropylamine (3c) to AR mut TA than to OATA.

상기 결과로부터, 제약학상 중요한 호모알라닌(1a)의 두 거울상 이성질체가 저렴한 기질로부터 쉽게 제조될 수 있음을 알 수 있다.
From the above results, it can be seen that two enantiomers of pharmacologically important homo alanine (1a) can be easily prepared from inexpensive substrates.

실험예Experimental Example 6. 6.

L-트레오닌(L-5)(1.79 g, 15 mmol) 및 이소프로필아민(3c)(1.94 mL, 22.5 mmol)로 채운 50 mL 반응 혼합물에서 상기 실험예 5의 TD/ω-TA 방법을 이용하여 L-호모알라닌(1a) 및 D-호모알라닌(1a)의 합성을 수행하였다.Using the TD / omega-TA method of Experimental Example 5 in a 50 mL reaction mixture charged with L-threonine (L-5) (1.79 g, 15 mmol) and isopropylamine (3c) (1.94 mL, 22.5 mmol) The synthesis of L-homo-alanine (1a) and D-homo-alanine (1a) was carried out.

그 결과, TD/OATA 및 TD/ARmutTA 반응에서 99%를 넘는 전환율이 각각 12시간 및 24시간 이내에 얻어졌으며, 원하는 아미노산 산물의 정제 및 구조 특성화를 수행하여, 순수한 L-호모알라닌(1a)(1.20 g, 77.6% 분리 수율, >99.9% ee) 및 D-호모알라닌(1a)(1.21 g, 78.2% 수율, >99.9% ee)를 회수했다.
As a result, conversion rates exceeding 99% in TD / OATA and TD / AR mut TA reactions were obtained within 12 hours and 24 hours, respectively. Purification and structural characterization of the desired amino acid products were performed to obtain pure L- (1.20 g, 77.6% yield,> 99.9% ee ) and D-homoalanine 1a (1.21 g, 78.2% yield,> 99.9% ee ).

이와 같이 본 발명에 따르면,As described above, according to the present invention,

1. 이소프로필아민을 사용해서 이에 상응하는 케토산으로부터 비천연 아미노산을 효과적인 생물 촉매에 의해 비대칭 합성할 수 있다.1. Isopropylamine can be used to asymmetrically synthesize unnatural amino acids from the corresponding keto acids by an effective biocatalyst.

2. 또한, α-TA 반응과는 달리, 저렴한 비키랄 아미노 공여체를 사용한 본 발명에 따른 ω-TA를 이용하는 방법은 열역학적으로 매우 유리하다. 이는 α-TA 기반에서 반드시 필요했던 불리한 평형을 이동시키거나, 부산물 축적을 방지하는 추가적인 효소의 필요성을 없앨 수 있으므로 공정 효율이 매우 우수하다고 할 수 있다.2. Moreover, unlike the? -Ta reaction, the method using? -TA according to the present invention using an inexpensive achiral amino donor is thermodynamically very advantageous. This shows that the process efficiency is very high because it can eliminate the need for additional enzymes to shift the unfavorable equilibrium that is absolutely necessary on the basis of α-TA or to prevent by-product accumulation.

3. 또한, D-아미노산의 합성과 관련해서, α-TA를 이용한 방법의 중대한 단점으로서, DATA 반응에서 D-아스파르트산을 사용하는 것처럼 아미노 공여체로서 고가의 D-아미노산이 필요하나, 본 발명에 따른 방법에 의하면 이러한 단점을 해소할 수 있다.3. Also, with respect to the synthesis of D-amino acids, a significant disadvantage of the method using α-TA is that it requires expensive D-amino acids as amino donors, such as the use of D-aspartic acid in DATA reactions, According to the method described above, this disadvantage can be solved.

4. 또한, 구조적으로 다양한 비천연 아미노산의 비대칭 합성에 대해서 본 발명에 따른 방법을 적용하기 위해서는 ω-TA들의 기질 결합 포켓의 입체 제약이 해결되어야 한다. 현재 20개 이상의 ω-TA가 보고되고 있지만, 에틸기보다 부피가 큰 치환체를 지닌 α-케토산을 수용할 수 있는 자연 발생 효소는 확인되지 않고 있다. 본 발명은 크기가 큰 α-케토산을 수용할 수 있는 ω-TA 변이체를 설계하여 기질 결합 포켓이 다양한 벌키한 치환체를 수용할 수 있는 ω-TA 변이체를 만들어내어 이를 해결하였다.4. In addition, to apply the method according to the present invention to the asymmetric synthesis of a variety of unnatural amino acids structurally, the steric constraints of the substrate binding pocket of? -TAs must be resolved. At present more than 20 ω-TA have been reported, but naturally occurring enzymes capable of accommodating α-keto acids with bulky substituents than ethyl groups have not been identified. The present invention solves this problem by designing an omega-TA mutant capable of accommodating a large a-keto acid, thereby producing an omega-TA mutant capable of accommodating various bulky substituents in the substrate binding pocket.

<110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University <120> Asymmetric synthesis method of unnatural amino acids using omega transaminase catalysis <130> HPC-4357 <160> 4 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 1362 <212> DNA <213> Paracoccus denitrificans <400> 1 atgaaccaac cgcaaagctg ggaagcccgg gccgagacct attcgctcta cggtttcacc 60 gacatgccct cggtccatca gcggggcacg gtcgtcgtga cccatggcga ggggccctat 120 atcgtcgatg tccatggccg ccgctatctg gatgccaatt cgggcctgtg gaacatggtc 180 gcgggcttcg accacaaggg cctgatcgag gccgccaagg cgcaatacga ccgctttccc 240 ggctatcacg cctttttcgg ccgcatgtcc gaccagaccg tgatgctgtc ggaaaagctg 300 gtcgaggtct cgccattcga caacggccgg gtcttctata ccaattccgg ctccgaggcg 360 aacgacacca tggtcaagat gctgtggttc ctgcatgccg ccgagggcaa gccgcaaaag 420 cgcaagatcc tgacgcgctg gaacgcctat cacggcgtga ccgcggtttc ggcctcgatg 480 accggcaagc cctacaactc ggtcttcggc ctgccgctgc ccggcttcat ccacctgacc 540 tgcccgcatt actggcgcta tggcgaggaa ggcgagaccg aggcgcaatt cgtcgcccgc 600 ctggcacgcg agcttgagga taccatcacc cgcgagggcg ccgacaccat cgccggcttc 660 ttcgccgagc cggtgatggg cgcggggggg gtgatcccgc cggcgaaggg ttatttccag 720 gccatcctgc cgatcttgcg caagtatgac atcccgatga tctcggacga ggtgatctgc 780 ggcttcgggc gcaccggcaa cacctggggc tgcctgacct acgacttcat gcccgatgcg 840 atcatctcgt ccaagaacct gactgcgggc ttcttcccga tgggcgccgt catcctcggg 900 cccgacctcg ccaagcgggt cgaggccgcg gtcgaggcga tcgaggagtt cccgcacggc 960 ttcaccgcct cgggccatcc ggtcggctgc gccatcgcgc tgaaggccat cgacgtggtg 1020 atgaacgagg ggctggccga gaatgtccgc cgcctcgcac cccgcttcga ggcggggctg 1080 aagcgcatcg ccgaccgccc gaacatcggc gaataccgcg gcatcggctt catgtgggcg 1140 ctggaggcgg tcaaggacaa gccgaccaag acccccttcg acgccaatct ttcggtcagc 1200 gagcgcatcg ccaatacctg caccgatctg gggctgatct gccggccgct gggccagtcc 1260 atcgtgctgt gcccgccctt catcctgacc gaggcgcaga tggacgagat gttcgaaaag 1320 ctggaaaagg cgctcgacaa ggtctttgcc gaggtggcct ga 1362 <210> 2 <211> 1371 <212> DNA <213> Ochrobactrum anthropi <400> 2 atgactgctc agccaaactc tcttgaagct cgcgatatcc gttatcatct ccattcttat 60 accgatgctg tccgcctcga agcggaaggt ccgctcgtca tcgagcgtgg cgatggcatt 120 tacgtcgaag atgtatcggg caagcgctat atcgaagcga tgtcaggact gtggagtgtt 180 ggcgtgggct tttccgaacc gcgtctggcc gaagcagctg cacgacagat gaagaagctg 240 cctttctacc atacattctc ctaccgttcg catggtcctg tcattgatct ggcagaaaag 300 cttgtctcaa tggctcctgt tccgatgagc aaggcctact tcaccaattc aggttccgaa 360 gccaacgata cggtcgtcaa gttgatctgg tatcgctcca atgcgctggg tgaaccggag 420 cgcaagaaaa tcatctcacg caagcgcggc tatcacggtg tgacgattgc ctctgccagc 480 ctgaccggct tgcccaacaa tcaccgttct ttcgatctgc cgatcgatcg tatcctgcat 540 acgggctgcc cgcattttta tcgcgaagga caggctggcg agagtgagga acaattcgca 600 acgcggctgg cggatgagct ggaacagttg atcatcgcgg aaggtcctca caccatcgct 660 gctttcattg gcgagccggt gatgggggct ggcggcgtag tcgtgccgcc caaaacctat 720 tgggaaaaag tgcaggctgt tctcaagcgc tacgatattc tgctgatcgc cgacgaggtt 780 atttgcggct tcggacggac aggcaatctg ttcggcagcc agactttcga tatgaaaccg 840 gacattctgg tgatgtcgaa gcagctttcg tcatcctatc tgccgatttc ggccttcctc 900 atcaacgagc gtgtgtacgc gccaattgcc gaagaaagcc acaagatcgg cacgcttggc 960 acgggcttca cggcatctgg ccatccggtg gcggcagcgg tagcgctgga aaacctcgcc 1020 attattgaag agcgtgatct ggtcgccaat gcgcgcgacc gcggcaccta tatgcagaag 1080 cgcctgcgtg agttgcagga tcatcctctg gtcggcgaag tgcgtggcgt tggtctcata 1140 gccggtgtcg agcttgtcac cgacaagcag gccaagacgg gccttgaacc aaccggcgct 1200 ctgggcgcaa aggcaaacgc cgttcttcag gagcgcggcg tcatttcccg cgcaatgggc 1260 gatacgcttg ccttctgccc gccgctcatc atcaacgatc agcaggttga tacgatggtg 1320 tccgcgctcg aggcgacgct gaacgatgtt caggcaagcc tcaccaggta a 1371 <210> 3 <211> 993 <212> DNA <213> Arthrobacter sp. <400> 3 atggcattca gcgccgatac cagcgaaatt gtttataccc atgataccgg tctggattat 60 atcacctata gcgattatga actggatccg gcaaatccgc tggcaggcgg tgcagcatgg 120 attgaaggtg catttgttcc gcctagcgaa gcacgtatta gcatttttga tcagggctat 180 ctgcatagtg atgttaccta taccgtgttt catgtgtgga atggtaatgc atttcgcctg 240 gatgatcata ttgaacgtct gtttagcaat gcagaaagca tgcgtattat tccgcctctg 300 acccaggatg aagttaaaga aattgcactg gaactggttg caaaaaccga actgcgtgaa 360 gcatttgtta gcgttagcat tacccgtggt tatagcagca caccgggtga acgtgatatt 420 accaaacatc gtccgcaggt ttatatgtat gcagttccgt atcagtggat tgttccgttt 480 gatcgtattc gtgatggtgt tcatgcaatg gttgcacaga gcgttcgtcg tacaccgcgt 540 agcagcattg atccgcaggt taaaaatttt cagtggggtg atctgattcg tgcagttcaa 600 gaaacccatg atcgtggttt tgaagcaccg ctgctgctgg atggtgatgg tctgctggcc 660 gaaggtagcg gttttaatgt tgttgtgatt aaagatggtg tggttcgtag tccgggtcgt 720 gcagcactgc ctggtattac ccgtaaaacc gttctggaaa ttgcagaaag cctgggtcat 780 gaagcaattc tggcagatat taccctggca gaactgctgg atgcagatga agttctgggt 840 tgtaccaccg caggcggtgt ttggccgttt gttagcgtgg atggtaatcc gatttcagat 900 ggtgttccgg gtccgattac ccagagcatt attcgtcgtt attgggaact gaatgttgaa 960 agcagcagcc tgctgacacc ggttcagtat tga 993 <210> 4 <211> 993 <212> DNA <213> Arthrobacter sp. <400> 4 atggcattta gcgcagatac accggaaatt gtttataccc atgataccgg tctggattat 60 attacctata gcgattatga actggatccg gcaaatccgc tggcaggcgg tgcagcatgg 120 attgaaggtg catttgttcc tccgagcgaa gcacgtatta gcatttttga tcagggcttt 180 tataccagtg atgcaaccta taccaccttt catgtgtgga atggtaatgc atttcgtctg 240 ggtgatcata ttgaacgtct gtttagcaat gccgaaagca ttcgtctgat tcctccgctg 300 acccaggatg aagttaaaga aattgcactg gaactggttg caaaaaccga actgcgtgaa 360 gcaatggtta ccgttaccat tacccgtggt tatagcagca ccccgtttga acgtgatatt 420 accaaacatc gtccgcaggt ttatatgagc gcatgtccgt atcagtggat tgttccgttt 480 gatcgtattc gtgatggtgt tcatctgatg gttgcacaga gcgttcgtcg tacaccgcgt 540 agcagcattg atccgcaggt taaaaatttt cagtggggtg atctgattcg tgcaattcag 600 gaaacccacg atcgcggttt tgaactgccg ctgctgctgg attgtgataa tctgctggcc 660 gaaggtccgg gttttaatgt tgttgttatt aaagatggcg tggttcgtag tccgggtcgt 720 gcagcactgc ctggtattac ccgtaaaacc gttctggaaa ttgcagaaag cctgggtcat 780 gaagcaattc tggcagatat tacaccggca gaactgtatg atgcagatga agttctgggt 840 tgtagcaccg gtggtggtgt ttggccgttt gttagcgttg atggtaatag cattagtgat 900 ggcgttccgg gtccgattac ccagagcatt attcgtcgtt attgggaact gaatgttgaa 960 ccgagcagcc tgctgacacc ggttcagtat tga 993 <110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University <120> Asymmetric synthesis method of unnatural amino acids using omega          가사 <130> HPC-4357 <160> 4 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 1362 <212> DNA <213> Paracoccus denitrificans <400> 1 atgaaccaac cgcaaagctg ggaagcccgg gccgagacct attcgctcta cggtttcacc 60 gacatgccct cggtccatca gcggggcacg gtcgtcgtga cccatggcga ggggccctat 120 atcgtcgatg tccatggccg ccgctatctg gatgccaatt cgggcctgtg gaacatggtc 180 gcgggcttcg accacaaggg cctgatcgag gccgccaagg cgcaatacga ccgctttccc 240 ggctatcacg cctttttcgg ccgcatgtcc gaccagaccg tgatgctgtc ggaaaagctg 300 gtcgaggtct cgccattcga caacggccgg gtcttctata ccaattccgg ctccgaggcg 360 aacgacacca tggtcaagat gctgtggttc ctgcatgccg ccgagggcaa gccgcaaaag 420 cgcaagatcc tgacgcgctg gaacgcctat cacggcgtga ccgcggtttc ggcctcgatg 480 accggcaagc cctacaactc ggtcttcggc ctgccgctgc ccggcttcat ccacctgacc 540 tgcccgcatt actggcgcta tggcgaggaa ggcgagaccg aggcgcaatt cgtcgcccgc 600 ctggcacgcg agcttgagga taccatcacc cgcgagggcg ccgacaccat cgccggcttc 660 ttcgccgagc cggtgatggg cgcggggggg gtgatcccgc cggcgaaggg ttatttccag 720 gccatcctgc cgatcttgcg caagtatgac atcccgatga tctcggacga ggtgatctgc 780 ggcttcgggc gcaccggcaa cacctggggc tgcctgacct acgacttcat gcccgatgcg 840 atcatctcgt ccaagaacct gactgcgggc ttcttcccga tgggcgccgt catcctcggg 900 cccgacctcg ccaagcgggt cgaggccgcg gtcgaggcga tcgaggagtt cccgcacggc 960 ttcaccgcct cgggccatcc ggtcggctgc gccatcgcgc tgaaggccat cgacgtggtg 1020 atgaacgagg ggctggccga gaatgtccgc cgcctcgcac cccgcttcga ggcggggctg 1080 aagcgcatcg ccgaccgccc gaacatcggc gaataccgcg gcatcggctt catgtgggcg 1140 ctggaggcgg tcaaggacaa gccgaccaag acccccttcg acgccaatct ttcggtcagc 1200 gagcgcatcg ccaatacctg caccgatctg gggctgatct gccggccgct gggccagtcc 1260 atcgtgctgt gcccgccctt catcctgacc gaggcgcaga tggacgagat gttcgaaaag 1320 ctggaaaagg cgctcgacaa ggtctttgcc gaggtggcct ga 1362 <210> 2 <211> 1371 <212> DNA <213> Ochrobactrum anthropi <400> 2 atgactgctc agccaaactc tcttgaagct cgcgatatcc gttatcatct ccattcttat 60 accgatgctg tccgcctcga agcggaaggt ccgctcgtca tcgagcgtgg cgatggcatt 120 tacgtcgaag atgtatcggg caagcgctat atcgaagcga tgtcaggact gtggagtgtt 180 ggcgtgggct tttccgaacc gcgtctggcc gaagcagctg cacgacagat gaagaagctg 240 cctttctacc atacattctc ctaccgttcg catggtcctg tcattgatct ggcagaaaag 300 cttgtctcaa tggctcctgt tccgatgagc aaggcctact tcaccaattc aggttccgaa 360 gccaacgata cggtcgtcaa gttgatctgg tatcgctcca atgcgctggg tgaaccggag 420 cgcaagaaaa tcatctcacg caagcgcggc tatcacggtg tgacgattgc ctctgccagc 480 ctgaccggct tgcccaacaa tcaccgttct ttcgatctgc cgatcgatcg tatcctgcat 540 acgggctgcc cgcattttta tcgcgaagga caggctggcg agagtgagga acaattcgca 600 acgcggctgg cggatgagct ggaacagttg atcatcgcgg aaggtcctca caccatcgct 660 gctttcattg gcgagccggt gatgggggct ggcggcgtag tcgtgccgcc caaaacctat 720 tgggaaaaag tgcaggctgt tctcaagcgc tacgatattc tgctgatcgc cgacgaggtt 780 atttgcggct tcggacggac aggcaatctg ttcggcagcc agactttcga tatgaaaccg 840 gacattctgg tgatgtcgaa gcagctttcg tcatcctatc tgccgatttc ggccttcctc 900 atcaacgagc gtgtgtacgc gccaattgcc gaagaaagcc acaagatcgg cacgcttggc 960 acgggcttca cggcatctgg ccatccggtg gcggcagcgg tagcgctgga aaacctcgcc 1020 attattgaag agcgtgatct ggtcgccaat gcgcgcgacc gcggcaccta tatgcagaag 1080 cgcctgcgtg agttgcagga tcatcctctg gtcggcgaag tgcgtggcgt tggtctcata 1140 gccggtgtcg agcttgtcac cgacaagcag gccaagacgg gccttgaacc aaccggcgct 1200 ctgggcgcaa aggcaaacgc cgttcttcag gagcgcggcg tcatttcccg cgcaatgggc 1260 gatacgcttg ccttctgccc gccgctcatc atcaacgatc agcaggttga tacgatggtg 1320 tccgcgctcg aggcgacgct gaacgatgtt caggcaagcc tcaccaggta a 1371 <210> 3 <211> 993 <212> DNA <213> Arthrobacter sp. <400> 3 atggcattca gcgccgatac cagcgaaatt gtttataccc atgataccgg tctggattat 60 atcacctata gcgattatga actggatccg gcaaatccgc tggcaggcgg tgcagcatgg 120 attgaaggtg catttgttcc gcctagcgaa gcacgtatta gcatttttga tcagggctat 180 ctgcatagtg atgttaccta taccgtgttt catgtgtgga atggtaatgc atttcgcctg 240 gatgatcata ttgaacgtct gtttagcaat gcagaaagca tgcgtattat tccgcctctg 300 acccaggatg aagttaaaga aattgcactg gaactggttg caaaaaccga actgcgtgaa 360 gcatttgtta gcgttagcat tacccgtggt tatagcagca caccgggtga acgtgatatt 420 accaaacatc gtccgcaggt ttatatgtat gcagttccgt atcagtggat tgttccgttt 480 gatcgtattc gtgatggtgt tcatgcaatg gttgcacaga gcgttcgtcg tacaccgcgt 540 agcagcattg atccgcaggt taaaaatttt cagtggggtg atctgattcg tgcagttcaa 600 gaaacccatg atcgtggttt tgaagcaccg ctgctgctgg atggtgatgg tctgctggcc 660 gaaggtagcg gttttaatgt tgttgtgatt aaagatggtg tggttcgtag tccgggtcgt 720 gcagcactgc ctggtattac ccgtaaaacc gttctggaaa ttgcagaaag cctgggtcat 780 gaagcaattc tggcagatat taccctggca gaactgctgg atgcagatga agttctgggt 840 tgtaccaccg caggcggtgt ttggccgttt gttagcgtgg atggtaatcc gatttcagat 900 ggtgttccgg gtccgattac ccagagcatt attcgtcgtt attgggaact gaatgttgaa 960 agcagcagcc tgctgacacc ggttcagtat tga 993 <210> 4 <211> 993 <212> DNA <213> Arthrobacter sp. <400> 4 atggcattta gcgcagatac accggaaatt gtttataccc atgataccgg tctggattat 60 attacctata gcgattatga actggatccg gcaaatccgc tggcaggcgg tgcagcatgg 120 attgaaggtg catttgttcc tccgagcgaa gcacgtatta gcatttttga tcagggcttt 180 tataccagtg atgcaaccta taccaccttt catgtgtgga atggtaatgc atttcgtctg 240 ggtgatcata ttgaacgtct gtttagcaat gccgaaagca ttcgtctgat tcctccgctg 300 acccaggatg aagttaaaga aattgcactg gaactggttg caaaaaccga actgcgtgaa 360 gcaatggtta ccgttaccat tacccgtggt tatagcagca ccccgtttga acgtgatatt 420 accaaacatc gtccgcaggt ttatatgagc gcatgtccgt atcagtggat tgttccgttt 480 gatcgtattc gtgatggtgt tcatctgatg gttgcacaga gcgttcgtcg tacaccgcgt 540 agcagcattg atccgcaggt taaaaatttt cagtggggtg atctgattcg tgcaattcag 600 gaaacccacg atcgcggttt tgaactgccg ctgctgctgg attgtgataa tctgctggcc 660 gaaggtccgg gttttaatgt tgttgttatt aaagatggcg tggttcgtag tccgggtcgt 720 gcagcactgc ctggtattac ccgtaaaacc gttctggaaa ttgcagaaag cctgggtcat 780 gaagcaattc tggcagatat tacaccggca gaactgtatg atgcagatga agttctgggt 840 tgtagcaccg gtggtggtgt ttggccgttt gttagcgttg atggtaatag cattagtgat 900 ggcgttccgg gtccgattac ccagagcatt attcgtcgtt attgggaact gaatgttgaa 960 ccgagcagcc tgctgacacc ggttcagtat tga 993

Claims (12)

(S)-선택적 오메가 트랜스아미나제 또는 (R)-선택적 오메가 트랜스아미나제를 이용한 비천연 아미노산의 비대칭 합성방법으로서,
(i) α-케토산 및 이소프로필아민을 (S)-선택적 오메가 트랜스아미나제 또는 (R)-선택적 오메가 트랜스아미나제에 제공하는 단계; 및
(ii) 상기 (S)-선택적 오메가 트랜스아미나제 또는 (R)-선택적 오메가 트랜스아미나제에 의한 아미노기 전달 반응을 통하여 상기 이소프로필아민으로부터 상기 α-케토산으로 아미노기를 전달하여 아미노산을 생성하는 단계;를 포함하고,
상기 α-케토산은 하기 [화학식 1]로 표시되는 것을 특징으로 하는 비천연 아미노산의 비대칭 합성방법:
[화학식 1]
Figure 112014102366715-pat00011

상기 [화학식 1]에서,
R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중에서 선택되고,
상기 R1 은 수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 티올기, 및 탄소수 1 내지 10의 알킬기 중에서 선택되는 1종 이상으로 더 치환될 수 있다.
A method of asymmetric synthesis of unnatural amino acids using ( S ) -selective omega transaminase or ( R ) -selective omega transaminase,
(i) providing? -keto acid and isopropylamine to the ( S ) -selective omega transaminase or ( R ) -selective omega transaminase; And
(ii) transferring an amino group from the isopropylamine to the? -keto acid through an amino group transfer reaction by the ( S ) -selective omega transaminase or ( R ) -selective omega transaminase to produce an amino acid Lt; / RTI &gt;
A method for asymmetric synthesis of an unnatural amino acid, wherein the? -Keto acid is represented by the following formula 1:
[Chemical Formula 1]
Figure 112014102366715-pat00011

In the above formula (1)
R 1 is selected from a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 18 carbon atoms,
The R 1 may further be substituted with at least one member selected from the group consisting of hydrogen, a halogen atom, a hydroxyl group, a thiol group, and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 α-케토산은 2-옥소부티레이트, 피루베이트, 글리옥실레이트, 플루오로피루베이트, 히드록시피루베이트, 머캅토피루베이트, 브로모피루베이트, 3-메틸-2-옥소부티레이트, 트리메틸피루베이트, 2-옥소펜타노에이트, 3-메틸-2-옥소펜타노에이트, 4-메틸-2-옥소펜타노에이트, 2-옥소헥사노에이트, 2-옥소옥타노에이트, α-케토글루타레이트 및 페닐글리옥실레이트 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 비천연 아미노산의 비대칭 합성방법.
The method according to claim 1,
The? -Keto acid may be at least one selected from the group consisting of 2-oxobutyrate, pyruvate, glyoxylate, fluoropyruvate, hydroxypyrrolate, mercapto pyruvate, bromopyruvate, 3- 2-oxopentanoate, 2-oxohexanoate, 2-oxoctanoate, a-ketoglutarate, 2-oxoheptanoate, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; aminocarboxylic &lt; / RTI &gt; acid and a phenyl glyoxylate.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (S)-선택적 오메가 트랜스아미나제는 파라코커스 데니트리피칸스(P. denitrificans, PDTA)에서 유래하거나, 오크로박트럼 안트로피(Ochrobactrum anthropi, OATA)에서 유래하는 것을 특징으로 하는 비천연 아미노산의 비대칭 합성방법.
The method according to claim 1,
The ( S ) -selective omega transaminase may be selected from the group consisting of P. denitrificans , PDTA), or from Ochrobactrum anthropi (OATA). &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
제6항에 있어서,
상기 (S)-선택적 오메가 트랜스아미나제는 서열번호 1 또는 서열번호 2의 염기서열로부터 전사된 후 번역되어 생성되는 것을 특징으로 하는 비천연 아미노산의 비대칭 합성방법.
The method according to claim 6,
Characterized in that said ( S ) -selective omega transaminase is transcribed after being transcribed from the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2.
제1항에 있어서,
상기 (R)-선택적 오메가 트랜스아미나제는 아스로박터 종(Arthrobacter sp., ARTA)에서 유래하 것 또는 이의 변이체(ARmutTA)인 것을 특징으로 하는 비천연 아미노산의 비대칭 합성방법.
The method according to claim 1,
The ( R ) -selective omega transaminase may be selected from the group consisting of Arthrobacter sp., ARTA) or a mutant thereof (AR mut TA).
제8항에 있어서,
상기 (R)-선택적 오메가 트랜스아미나제는 서열번호 3 또는 서열번호 4의 염기서열로부터 전사된 후 번역되어 생성되는 것을 특징으로 하는 비천연 아미노산의 비대칭 합성방법.
9. The method of claim 8,
Characterized in that said ( R ) -selective omega transaminase is transcribed after being transcribed from the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 4.
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