KR20120016714A - New tilmicosin analogs and antibiotics including these - Google Patents

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KR20120016714A
KR20120016714A KR1020100079102A KR20100079102A KR20120016714A KR 20120016714 A KR20120016714 A KR 20120016714A KR 1020100079102 A KR1020100079102 A KR 1020100079102A KR 20100079102 A KR20100079102 A KR 20100079102A KR 20120016714 A KR20120016714 A KR 20120016714A
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tilmicosin
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acid
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KR1020100079102A
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윤여준
박제원
박성렬
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이화여자대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A novel tilmicosin derivative is provided to ensure antibacterial activity against Bacillus subtilis and to be used as antibiotics. CONSTITUTION: A tilmicosin derivative is denoted by chemical formula 1. The tilmicosin derivative is prepared by bioconversion by Streptomyces venezuelae from tilicosin. A method for preparing the tilmicosin derivative comprises: a step of culturing Streptomyces venezuelae in a medium containing tilmicosin; a step of extracting the culture liquid with organic solvent; a step of concentrating the organic extract under vacuum; a step of dissolving residual material with organic solvent; and a step of performing chromatography.

Description

신규한 틸미코신 유도체,및 이를 포함하는 항생제{New tilmicosin analogs and antibiotics including these}New tilmicosin derivatives and antibiotics including the same

본 발명은 신규 화합물 및 이의 용도에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신규한 틸미코신 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염, 이의 제조방법 및 이를 유효성분으로 하는 항생제 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a novel compound and its use, and more particularly, to a novel thylmicosin derivative or a pharmaceutically acceptable salt thereof, a preparation method thereof and an antibiotic composition using the same as an active ingredient.

천연물은 여전히 새로운 약물 개발의 영감을 부여하고 있다. 생물활성 천연물질을 개시물질로 이용하여 물질 내 특정 구조(스캐폴드; scaffold)에서의 표적 변형을 통한 차세대의 신규 치료제를 고안하기 위해서는, 유기합성을 이용한 반합성 접근뿐만 아니라 생체촉매로서 미생물을 이용한 생합성 접근에 적용할 수 있다. 특히, 최근에 출몰하는 병원체들 중에 다중 약제 내성의 발생은 개선된 항생제 제조를 위한 상기 스캐폴드 개조 전략이 우선사항임을 암시하고 있다. Natural products still inspire new drug development. In order to design next-generation novel therapeutics through targeted modification of specific structures (scaffolds) in the material using bioactive natural materials as starting materials, biosynthesis using microorganisms as biocatalysts as well as semisynthetic approaches using organic synthesis Applicable to access. In particular, the development of multiple drug resistance among emerging pathogens suggests that the scaffold modification strategy for improved antibiotic preparation is a priority.

마크로라이드(macrolide)계 항생제들은 큰 거대환고리의 락톤 고리(macrocyclic lactone ring)의 존재로부터 파생되는 활성을 갖는 폴리케타이드(polyketide) 군이다. 이들은 항암, 항진균, 면역억제 및 항노화 활성을 포함하는 다양한 생물활성 특성을 나타내는 구조적으로 다양한 종류의 천연물이다. Macrolide antibiotics are a group of polyketides with activity derived from the presence of large macrocyclic lactone rings. These are structurally diverse kinds of natural products that exhibit various bioactive properties, including anticancer, antifungal, immunosuppressive and anti-aging activity.

틸미코신(tilmicosin)은 스트렙토마이세스 프라디애(Streptomyces fradiae)의 발효에서 16종류의 마크로라이드로서 존재하는 틸로신(tylosin)을 개시물질로 하여 유기합성법으로 반합성되고 있으며, 수의적 항생제로 사용된다.Tilmicosin is semisynthesized by organic synthesis using tylosin, which is present as 16 kinds of macrolides in fermentation of Streptomyces fradiae, and is used as a veterinary antibiotic. .

최근에, 본 발명자들은 스트렙토마이세스 베네주엘래(Streptomyces venezuelae)에 의해, 불포화된 12종류의 메티마이신(methymycin) 및 14종류의 피크로마이신(pikromycin) 마크로라이드에 대한 독특하고 부위-특이적인 경화 활성, 및 비천연의 16종류의 마크로라이드의 발생에 대한 이들의 적용을 보고한 바 있다. 실제로, 이런 박테리아 환원 시스템(bacterial reduction system)은 표적 이중 결합, 즉 폴리케타이드 골격에서 하나의 인접한 탄소의 카르보닐 작용기와 또다른 인접한 탄소의 메틸기 주위에서 특이적인 구조적 꾸밈을 인지할 수 있다(화학식 1의 음영의 직사각형으로 표시된 부분 참조).
Recently, we have identified, by Streptomyces venezuelae, a unique, site-specific cure for 12 unsaturated metymycin and 14 pykromycin macrolides. Their application to the activity and generation of 16 non-natural macrolides has been reported. Indeed, such bacterial reduction systems can recognize specific structural embellishments around target double bonds, the carbonyl functionality of one adjacent carbon and the methyl group of another adjacent carbon in the polyketide backbone. See the shaded rectangle of 1).

이에, 본 발명자들은 불포화 마크로라이드계 항생제인 반합성 틸미코신에 대한 생체경화(biohydrogenation) 활성의 확대를 시도하고자 연구한 결과, 틸미코신을 첨가한 배지에서 배양한 스트렙토마이세스 베네주엘래(S. venezuelae) 배양액으로부터, 이전에 특정되지 않은 10,11-이수소-틸미코신(10,11-dihydro-tilmicosin)을 분리하였으며, 이들의 구조 및 항균 활성을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
Therefore, the present inventors have attempted to expand the biohydrogenation activity of semisynthetic tilmicosin, an unsaturated macrolide antibiotic, and found that Streptomyces Venezuelan ( S. venezuelae ) 10,11-dihydro-tilmicosin (10,11-dihydro-tilmicosin) that was not previously specified was isolated, and the present invention was completed by confirming their structure and antimicrobial activity.

본 발명의 목적은 신규한 틸미코신 유도체를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide novel tilmicosin derivatives.

본 발명의 다른 목적은 상기 틸미코신 유도체의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing the tilmicosin derivative.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 틸미코신 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 항생제 조성물을 제공하는 데 있다.
Still another object of the present invention is to provide an antibiotic composition containing the tilmicosin derivative or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 신규한 틸미코신 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다:In order to achieve the above object, the present invention provides a novel tilmicosin derivative represented by the following formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof:

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

또한. 본 발명은 상기 틸미코신 유도체의 제조방법을 제공한다.Also. The present invention provides a method for preparing the tilmicosin derivative.

나아가, 본 발명은 상기 틸미코신 유도체 또는 이의 염을 유효성분으로 함유하는 항생제 조성물을 제공한다.
Furthermore, the present invention provides an antibiotic composition containing the tilmicosin derivative or salt thereof as an active ingredient.

본 발명은 미생물의 생전환기법을 도입하여, 기존의 상용 마크로라이드계 항균제 및 농용항생제로 이용 중인 틸미코신에 구조 내 이중결합을 치환시킨 신규한 틸미코신 유도체를 개발하였으며, 상기 구조가 확인된 틸미코신 유도체가 우수한 항균 활성을 나타냄으로써, 상기 틸미코신 유도체를 항생제의 유효성분으로 유용하게 사용할 수 있다.
The present invention has introduced a novel micromycosin derivative in which a double bond in a structure is substituted with thymicosine, which is used as a conventional macrolide antimicrobial agent and agricultural antibiotic, by introducing a bioconversion technique of a microorganism. Since thylmicosin derivatives exhibit excellent antimicrobial activity, the thylmicosin derivatives can be usefully used as an active ingredient of antibiotics.

도 1은 틸미코신이 첨가된 배지에서 스트렙토마이세스 베네주엘래(S. venezuelae)가 배양된 배양액으로부터 획득된 유기체 추출물의 이온크로마토그램을 나타내는 그림이다. 여기서, 틸미코신 및 10,11-이수소-틸미코신(2)로 표지된 피크는 분자[M+H]+ 이온 869 및 871에서 각각 선별되었다.
도 2는 틸미코신 및 10,11-이수소-틸미코신(2)의 ESI-MS/MS 스펙트럼을 보여주는 그림이다.
도 3은 CDCl3에서 10,11-이수소-틸미코신(2)의 1H-NMR 스펙트럼을 보여주는 그림이다. 삽입 그림은 10,11-이수소-틸미코신(2)의 화학적 이동이 틸미코신에 비해 유의적인 변화가 있음을 보여준다.
1 is a figure showing the ion chromatogram of the extract obtained from the organism Streptomyces Venetian state elrae (S. venezuelae) is cultured in a culture medium was added til M. gods. Here, peaks labeled with tilmicosin and 10,11-dihydrogen-tilmycosine (2) were selected from molecules [M + H] + ions 869 and 871, respectively.
FIG. 2 shows ESI-MS / MS spectra of tilmicosin and 10,11-dihydrogen-tilmicosine (2). FIG.
FIG. 3 shows a 1 H-NMR spectrum of 10,11-dihydrogen-tylmicosin (2) in CDCl 3 . Inset shows that the chemical shift of 10,11-dihydrogen-tylmicosin (2) is significantly changed compared to tilmicosin.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 신규한 틸미코신 유도체를 제공한다.The present invention provides a novel thylmicosin derivative represented by the following formula (1).

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 틸미코신 유도체는 틸미코신으로부터 스트렙토마이세스 베네주엘래(Streptomyces venezuelae)에 의해 생전환되어 제조되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않으며, 합성에 의한 것을 모두 포함한다.The tilmicosin derivative is preferably bioconverted from Styltomycin by Streptomyces venezuelae, but is not limited thereto, and includes all synthetically.

상기 틸미코신 유도체는 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis)에 대하여 우수한 항균활성을 갖는다.
The tilmicosin derivative has excellent antimicrobial activity against Bacillus subtilis .

상기 화학식 1로 표시되는 본 발명의 틸미코신 유도체는 약학적으로 허용 가능한 염의 형태로 사용할 수 있으며, 염으로는 약학적으로 허용가능한 유리산(free acid)에 의해 형성된 산부가염이 유용하다. 유리산으로는 무기산과 유기산을 사용할 수 있으며, 무기산으로는 염산, 브롬산, 황산, 인산 등을 사용할 수 있고, 유기산으로는 구연산, 아세트산, 젖산, 말레산, 푸마린산, 글루콘산, 메탄설폰산, 글리콘산, 숙신산, 타타르산, 4-톨루엔술폰산, 갈룩투론산, 엠본산, 글루탐산 또는 아스파르트산 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 무기산으로는 염산, 유기산으로는 메탄설폰산을 사용할 수 있다.The thilmicosin derivative of the present invention represented by the formula (1) may be used in the form of a pharmaceutically acceptable salt, and as the salt, an acid addition salt formed by a pharmaceutically acceptable free acid is useful. Inorganic and organic acids can be used as the free acid, hydrochloric acid, bromic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, etc. can be used as the inorganic acid, citric acid, acetic acid, lactic acid, maleic acid, fumaric acid, gluconic acid, methanesulfuric acid. Phonic acid, glyconic acid, succinic acid, tartaric acid, 4-toluenesulfonic acid, galluxuronic acid, embonic acid, glutamic acid or aspartic acid, and the like can be used. Preferably, hydrochloric acid may be used as the inorganic acid, and methanesulfonic acid may be used as the organic acid.

또한, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 틸미코신 유도체는 약학적으로 허용되는 염뿐만 아니라, 통상의 방법에 의해 제조될 수 있는 모든 염, 수화물 및 용매화물을 모두 포함한다.In addition, the thylmicosin derivative represented by Formula 1 of the present invention includes not only pharmaceutically acceptable salts, but also all salts, hydrates, and solvates that can be prepared by conventional methods.

본 발명에 따른 부가염은 통상의 방법으로 제조할 수 있으며, 예를 들면 화학식 1의 화합물을 수혼화성 유기용매, 예를 들면 아세톤, 메탄올, 에탄올, 또는 아세토니트릴 등에 녹이고 과량의 유기산을 가하거나 무기산의 산 수용액을 가한 후 침전시키거나 결정화시켜서 제조할 수 있다. 이어서 이 혼합물에서 용매나 과량의 산을 증발시킨 후 건조시켜서 부가염을 얻거나 또는 석출된 염을 흡인 여과시켜 제조할 수 있다.
The addition salt according to the present invention can be prepared by a conventional method, for example, by dissolving the compound of Formula 1 in a water miscible organic solvent such as acetone, methanol, ethanol, or acetonitrile and adding an excess of an organic acid or an inorganic acid. It can be prepared by adding an acidic aqueous solution of and then precipitating or crystallizing. The solvent or excess acid may then be evaporated and dried in this mixture to obtain an addition salt or the precipitated salt may be prepared by suction filtration.

또한, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 신규 틸미코신 유도체를 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for preparing a new thylmicosin derivative represented by the following formula (1).

구체적으로,Specifically,

1) 틸미코신을 첨가한 배지에서 스트렙토마이세스 베네주엘래(S. venezuelae)를 배양하는 단계; 1) culturing S. venezuelae in medium containing tilmicosin;

2) 단계 1)에서 배양된 배양액을 유기용매로 추출하는 단계;2) extracting the culture solution cultured in step 1) with an organic solvent;

3) 단계 2)의 유기체 추출물을 진공 하에 농축시키는 단계; 및3) concentrating the organic extract of step 2) under vacuum; And

4) 단계 3)의 잔여물을 유기용매로 용해시킨 후 크로마토그래피로 분리하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.4) can be prepared by a method comprising the step of dissolving the residue of step 3) with an organic solvent and then separated by chromatography.

상기 방법에 있어서, 단계 2)의 유기용매는 에틸아세테이트(EtOAc)인 것이 바람직하고, 단계 4)의 유기용매는 메탄올(MeOH)인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.In the above method, the organic solvent of step 2) is preferably ethyl acetate (EtOAc), and the organic solvent of step 4) is preferably methanol (MeOH), but is not limited thereto.

상기 방법에 있어서, 단계 4)의 크로마토그래피는 HPLC(High-performance liquid chromatography)을 이용하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 한가지 실시태양에서는 preparative HPLC를 이용하여 유지시간(Retention time)이 52 내지 54분에서 상기 화합물을 분리하였다.In the above method, the chromatography of step 4) preferably uses high performance liquid chromatography (HPLC), but is not limited thereto. In one embodiment of the present invention, the compound was isolated at a retention time of 52 to 54 minutes using preparative HPLC.

본 발명에 따른 제조방법은 기존의 선행기술인 화학적 합성법이 아닌 스트렙토마이세스 베네주엘래(Streptomyces venezuelae) 토양 미생물의 바이오 생전환기술을 활용하여 제조하는데 그 특징이 있다.
The manufacturing method according to the present invention is characterized in that it is manufactured using bio-bioconversion technology of Streptomyces venezuelae soil microorganisms rather than the conventional prior art chemical synthesis method.

아울러, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 신규 틸미코신 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 항생제 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides an antibiotic composition containing a novel thylmicosin derivative represented by the following formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient.

본 발명에 따른 조성물에 유효성분으로 함유되는 틸미코신 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능함 염은 시험관내(in vitro) 항균 활성 실험을 통해, 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis)에 대하여 우수한 항균활성을 나타내었다. 따라서 본 발명에 따른 틸미코신 유도체는 새로운 항생제로서 유용하게 사용될 수 있다.
Tilmicosin derivatives or pharmaceutically acceptable salts thereof contained in the composition according to the present invention as an active ingredient are in vitro ( in In vitro ) antimicrobial activity test, showed excellent antimicrobial activity against Bacillus subtilis ( Bacillus subtilis ). Therefore, the mylmicosin derivatives according to the present invention can be usefully used as novel antibiotics.

본 발명의 조성물을 의약품으로 사용하는 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 틸미코신 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 약학적 조성물은 임상투여 시에 다양한 하기의 경구 또는 비경구 투여 형태로 제제화되어 투여될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.When the composition of the present invention is used as a medicine, the pharmaceutical composition containing the thymicosine derivative represented by the formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient is various oral or parenteral following clinical administration. It may be formulated in a dosage form and administered, but is not limited thereto.

경구 투여용 제형으로는 예를 들면 정제, 환제, 경/연질 캅셀제, 액제, 현탁제, 유화제, 시럽제, 과립제, 엘릭시르제 등이 있는데, 이들 제형은 유효성분 이외에 희석제(예: 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 만니톨, 솔비톨, 셀룰로즈 및/ 또는 글리신), 활택제(예: 실리카, 탈크, 스테아르산 및 그의 마그네슘 또는 칼슘염 및/또는 폴리에틸렌 글리콜)를 함유하고 있다. 정제는 또한 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 전분 페이스트, 젤라틴, 메틸셀룰로즈, 나트륨 카복시메틸셀룰로즈 및/또는 폴리비닐피롤리딘과 같은 결합제를 함유할 수 있으며, 경우에 따라 전분, 한천, 알긴산 또는 그의 나트륨 염과 같은 붕해제 또는 비등 혼합물 및/또는 흡수제, 착색제, 향미제, 및 감미제를 함유할 수 있다.Formulations for oral administration include, for example, tablets, pills, hard / soft capsules, solutions, suspensions, emulsifiers, syrups, granules, elixirs, and the like. Rose, sucrose, mannitol, sorbitol, cellulose and / or glycine), lubricants such as silica, talc, stearic acid and its magnesium or calcium salts and / or polyethylene glycols. Tablets may also contain binders such as magnesium aluminum silicate, starch paste, gelatin, methylcellulose, sodium carboxymethylcellulose and / or polyvinylpyrrolidine and may optionally contain additives such as starch, agar, alginic acid or its sodium salt A disintegrating or boiling mixture and / or an absorbent, a colorant, a flavoring agent, and a sweetening agent.

상기 화학식 1로 표시되는 틸미코신 유도체를 유효 성분으로 하는 약학 조성물은 비경구 투여할 수 있으며, 비경구 투여는 피하주사, 정맥주사, 근육 내 주사 또는 흉부 내 주사를 주입하는 방법에 의한다. The pharmaceutical composition comprising the tilmicosin derivative represented by Formula 1 as an active ingredient may be administered parenterally, and the parenteral administration may be by injection of subcutaneous injection, intravenous injection, intramuscular injection, or intrathoracic injection.

이때, 비경구 투여용 제형으로 제제화하기 위하여 상기 화학식 1의 틸미코신 유도체 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 안정제 또는 완충제와 함께 물에 혼합하여 용액 또는 현탁액으로 제조하고, 이를 앰플 또는 바이알 단위 투여형으로 제조할 수 있다. 상기 조성물은 멸균되고/되거나 방부제, 안정화제, 수화제 또는 유화 촉진제, 삼투압 조절을 위한 염 및/또는 완충제 등의 보조제, 및 기타 치료적으로 유용한 물질을 함유할 수 있으며, 통상적인 방법인 혼합, 과립화 또는 코팅 방법에 따라 제제화할 수 있다.In this case, in order to formulate into a formulation for parenteral administration, the tilmicosin derivative of Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof is mixed with water with a stabilizer or a buffer to prepare a solution or suspension, which is administered in ampoules or vials. It can be manufactured in a mold. The compositions may contain sterile and / or preservatives, stabilizers, hydrating or emulsifying accelerators, auxiliaries such as salts and / or buffers for the control of osmotic pressure, and other therapeutically useful substances, and conventional methods of mixing, granulating It may be formulated according to the formulation or coating method.

또한, 본 발명의 화합물의 인체에 대한 투여량은 환자의 나이, 몸무게, 성별, 투여형태, 건강상태 및 질환 정도에 따라 달라질 수 있으며, 몸무게가 70 ㎏인 성인 환자를 기준으로 할 때, 일반적으로 0.01 ~ 1,000 ㎎/일이며, 바람직하게는 0.1 ~ 500 ㎎/일이며, 의사 또는 약사의 판단에 따라 일정시간 간격으로 1일 1회 내지 수회로 분할 투여할 수도 있다.
In addition, the dosage of the compound of the present invention to the human body may vary depending on the age, weight, sex, dosage form, health condition and degree of disease of the patient, and generally based on an adult patient having a weight of 70 kg. It is 0.01-1,000 mg / day, Preferably it is 0.1-500 mg / day, It can also divide and administer once a day to several times at regular time intervals according to a decision of a doctor or a pharmacist.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위한 실시예를 제시한다. Hereinafter, examples for explaining the present invention in more detail.

그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 설명하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
However, the following examples are merely provided to explain the present invention more easily, and the content of the present invention is not limited by the examples.

<< 실시예Example 1>  1> 틸미코신Tilmicosin 유도체의 제조 Preparation of Derivatives

<1-1> <1-1> 마크로라이드의Macrolide 생물변환 Biotransformation

피크로마이신 폴리케타이드 합성효소(pikromycin polyketide synthase)를 암호화하는 유전자 및 데소사민(desosamine) 생합성 유전자가 모든 제거된, S. venezuelae YJ028의 재조합 돌연변이 종[Park, J. W. 등(Chem. Commun. 2008, 44, 5782-5784)에 기재된 종을 사용]을 우선, SPA(sorbitol pyroglutamic acid) 아가 플레이트[0.1% 효모 추출물, 0.1% 쇠고기 추출물, 0.2% 트립토즈(tryptose), 1.0% 글루코즈(glucose), 1.5% 아가, 및 미량의 FeSO4]에서 분리를 위해 획선화(streak)한 다음, 2일 동안 30℃에서 배양하였다. 그런 다음, 칸막이된 삼각 플라스크(Erlenmeyer flask)에서 30℃에서 2일 동안 50 ml의 SCM 배지[1.5% 수용성 전분(soluble starch), 2.0% 소이톤(soytone), 0.01% CaCl2, 0.15% 효모 추출물(yeast extract), 및 1.0% MOPS]에서 배양된 재조합 strain YJ028에 틸미코신(Sigma)을 첨가(250 ㎍; 최종 농도 5 ㎍/mL; 100 uL의 MeOH로 용해된)한 다음, 3일 동안 더 배양하였다. 모든 실험은 적어도 세 번 독립적으로 수행하였다.
Recombinant mutant species of S. venezuelae YJ028 [Park, JW et al ., Chem . Commun . 2008, all genes encoding pikromycin polyketide synthase and desamine amino biosynthesis genes are removed. and 44, using the species described in the 5782-5784) a first, SPA (sorbitol pyroglutamic acid) agar plates [0.1% yeast extract, 0.1% beef extract, 0.2% lactose trip (tryptose), 1.0% glucose (glucose), 1.5% agar, and traces of FeSO 4 ] were streaked for isolation and then incubated at 30 ° C. for 2 days. Then in a partitioned Erlenmeyer flask, 50 ml of SCM medium [1.5% soluble starch, 2.0% soytone, 0.01% CaCl 2 , 0.15% yeast extract for 2 days at 30 ° C. (yeast extract, and 1.0% MOPS) was added (250 μg; final concentration 5 μg / mL; dissolved in 100 uL MeOH) to recombinant strain YJ028 incubated in It was further cultured. All experiments were performed at least three times independently.

<1-2> <1-2> 틸미코신Tilmicosin 유도체의 추출 및 분리 Extraction and Separation of Derivatives

상기 실시예 <1-1>의 전체 배양액을 250 mL의 분별깔때기에서 두 번 평균부피의 EtOAc를 이용하여 추출 및 분리한 다음, 상기 유기체 추출물을 진공 하에 농축시켰다. 건조된 잔여물을 즉시 200 uL의 MeOH로 용해시켰으며, 상기 용매의 일부를 분석에 이용하였다. 우선, Micromass Quattro micro MS에 직접 연결된 분석 역상 Nova-Pak C18 컬럼(Waters, Milford, MA; 150 × 3.9 mm, 4.0 μm)으로 구성된 Waters/Micromass Quattro micro/MS 접속기를 이용하여 마크로라이드 분석을 수행하였다. The whole culture of Example <1-1> was extracted and separated twice with an average volume of EtOAc in a 250 mL separatory funnel, and then the organic extract was concentrated in vacuo. The dried residue was immediately dissolved in 200 uL MeOH and part of the solvent was used for analysis. First of all, Micromass Quattro micro Macrolide analysis was performed using a Waters / Micromass Quattro micro / MS connector consisting of an analytical reversed-phase Nova-Pak C 18 column (Waters, Milford, MA; 150 × 3.9 mm, 4.0 μm) directly connected to MS.

그 결과, YJ028 종의 여러 배치배양액으로 상기 마크로라이드 틸미코신을 첨가함으로써, 환원된 마크로라이드 1을 생성하였다. 틸미코신에 대응하는 환원된 마크로라이드 1을 약 30%의 변환율로 발생하는 것을 확인하였다.
As a result, reduced macrolide 1 was produced by adding the macrolide tilmycosine in various batch cultures of YJ028 species. It was confirmed that reduced macrolide 1 corresponding to tilmicosin occurs at a conversion rate of about 30%.

그런 다음, 이 새로운 마크로라이드 1은 분취 역상 HPLC, 및 수집된 각 분획(5 mL/분획)의 연속적 ESI-MS 분석을 이용하여 크로마토그래피 분리에 의해 정제하였으며, 이들의 화학적 구조는 1H- and 13C-NMR 분광분석법을 이용하여 분석하였다. 구체적으로, 크로마토그래피 분리는 Watchers 120 ODS-BP 컬럼(250 × 10.0 mm, 5.0 μm)으로 구성된 preparative HPLC를 이용하여 수행하였다. 또한, 1H- and 13C-NMR 분광분석법은 다음과 같이 수행하였다. NMR 시료들은 200 uL의 CDCl3에서 각 마크로라이드 1을 용해시킨 후, 상기 용매에 적절한 5 mm Shigemi advanced NMR 마이크로튜브(Sigma, St. Louis, MO)에 상기 용매를 방치시킴으로써 제조하였다. 1H 및 13C NMR 스펙트럼은 Varian INOVA 500 분광광도계를 이용하여 298 K에서 획득하였고, 화학적 이동은 내부 준거로서 TMS를 이용하여 ppm으로 기록되었다. 모든 NMR 데이타 산출은 Mnova Suite 5.3.2 소프트웨어를 이용하여 수행하였다. This new macrolide 1 was then purified by preparative reversed phase HPLC, and chromatographic separation using successive ESI-MS analysis of each fraction collected (5 mL / fraction), the chemical structure of which was 1 H- and It was analyzed using 13 C-NMR spectroscopy. Specifically, chromatographic separation was performed using preparative HPLC consisting of Watchers 120 ODS-BP column (250 × 10.0 mm, 5.0 μm). In addition, 1 H- and 13 C-NMR spectroscopy was performed as follows. NMR samples were prepared by dissolving each macrolide 1 in 200 uL of CDCl 3 and then leaving the solvent in a 5 mm Shigemi advanced NMR microtube (Sigma, St. Louis, Mo.) appropriate for the solvent. 1 H and 13 C NMR spectra were obtained at 298 K using a Varian INOVA 500 spectrophotometer, and chemical shifts were recorded in ppm using TMS as internal reference. All NMR data calculations were performed using Mnova Suite 5.3.2 software.

그 결과, 변환된 마크로라이드 1의 화학적 이동은 모 마크로라이드인 틸미코신의 구조와 비교함으로써, 10,11-이수소-틸미코신(10,11-dihydro-tilmicosin)임을 결정하였다(표 1 참조).
As a result, the chemical shift of the transformed macrolide 1 was determined to be 10,11-dihydro-tilmicosin by comparing with the structure of the parent macrolide tilmicosin (see Table 1). ).

Figure pat00003
Figure pat00003

틸미코신 및 그의 환원된 산물 1의 1H-NMR 분광 데이타의 비교를 통해 관찰된 가장 명백한 변화는 C-10,11 위치에서 관찰되었다. 실제로, 산물 2의 1H-NMR 분광 데이타에서 6.00 ppm의 신호 다운필드(downfield) 및 틸미코신의 C-10 및 C-11 위치를 지정하는 신호의 업필드 이동의 두 가지 모두의 결핍은, 산물 2가 반합성 틸미코신으로부터 환원된 것임을 나타내는 것이다(표 1 및 도 3). 이런 결과는 상기 환원된 마크로라이드 1이 다양한 고리 마크로라이드들의 생체경화(biohydrogenation)를 위한 위치 선택적인 활성을 포함하는 S. venezuelae에 의한 전환이 나타났음을 알 수 있는 것이다.
The most obvious change observed through comparison of 1 H-NMR spectroscopy data of tilmycosine and its reduced product 1 was observed at the C-10,11 position. Indeed, the lack of both the signal downfield of 6.00 ppm in the 1 H-NMR spectral data of product 2 and the upfield shift of the signal specifying the C-10 and C-11 positions of tilmicosin are Divalent semisynthetic tilmicosin is shown to represent (Table 1 and Figure 3). This result indicates that the reduced macrolide 1 was shown to be converted by S. venezuelae which includes regioselective activity for biohydrogenation of various ring macrolides.

<< 실시예Example 2>  2> 틸미코신Tilmicosin 유도체의 항생 활성 확인 Confirmation of Antibiotic Activity of Derivatives

틸미코신이 항균(특히 그램 양성균) 항생 활성이 알려져 있으므로, 본 발명에서 획득된 화합물 1의 항균 활성을 알아보기 위해, 임상 및 실험 표준화 기관(Clinical and Laboratory Standard Institute; CLSI)에 의해 권장되는 미량희석법(microdilution method)을 이용하여, 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis)에 대한 항균 활성을 측정하였다. Since micromycosin is known for its antimicrobial (particularly gram-positive bacteria) antibiotic activity, the microdilution method recommended by the Clinical and Laboratory Standard Institute (CLSI) to investigate the antimicrobial activity of Compound 1 obtained in the present invention Using the microdilution method, the antimicrobial activity against Bacillus subtilis was measured.

구체적으로, 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis) ATCC 23857를 Mueller-Hilton broth(Difco)에서 성장시켰다. 그런 다음, 틸미코신 및 이에 대응하는 마크로라이드 1을 사카로마이세스 세레비아제에 처리하였다. 마크로라이드 1의 연속 2배 희석은 최종 농도가 0.78-100 ㎍/mL가 되도록 DMSO를 이용하여 수행하였고, DMSO의 일부는 음성 대조군으로 사용하였다. 시험 종의 성장은 Labsystems Bioscreen C 리더기를 이용하여 600 nm에서 모니터하였으며, 시험 미생물의 성장을 억제하는 broth 배지에서 희석된 마크로라이드의 최저 농도는 MIC를 이용하여 결정하였다. 모든 분석은 세번 수행하였다. Specifically, Bacillus subtilus ( Bacillus subtilis ) ATCC 23857 was grown in Mueller-Hilton broth (Difco). Tilmicosin and the corresponding macrolide 1 were then treated with Saccharomyces cerevisiae. Serial 2-fold dilutions of macrolide 1 were performed using DMSO to a final concentration of 0.78-100 μg / mL, with some of the DMSO being used as a negative control. Growth of test species was monitored at 600 nm using a Labsystems Bioscreen C reader, and the lowest concentration of macrolide diluted in broth medium that inhibited the growth of test microorganisms was determined using MIC. All analyzes were performed three times.

그 결과, 본 발명의 화합물 1은 우수한 항균 활성을 나타내었다(표 2 참조).
As a result, Compound 1 of the present invention showed excellent antibacterial activity (see Table 2).

틸미코신에 대응하는 마크로라이드 1의 MIC 데이타 비교MIC data comparison of macrolide 1 corresponding to tilmicosin 틸미코신Tilmicosin 마크로라이드 1Macroride 1 MIC (/mL)MIC (/ mL) 1.561.56 1.201.20

그 결과, 본 발명의 화합물 1은 우수한 항균 활성을 나타내었다(표 2 참조). 특히, 틸미코신(최소 억제 농도; MIC ~ 1.56 ㎍/mL)와 비교하여, 상기 화합물 1은 바실러스 서브틸러스에 대해 향상된 활성을 나타내었다(MIC ~ 1.20 ㎍/mL).
As a result, Compound 1 of the present invention showed excellent antibacterial activity (see Table 2). In particular, Compound 1 showed improved activity against Bacillus subtilis (MIC-1.20 μg / mL), compared to Tilmycosine (minimum inhibitory concentration; MIC-1.56 μg / mL).

결론적으로, 본 발명은 화학적 합성법이 아닌 미생물에 의한 바이오 생전환 기술을 이용하여 틸미코신과 같은, 모 반합성의 마크로라이드 보다 유의적으로 우수한 항생제 개발을 위해 유용하게 사용될 수 있다. 즉, 이런 바이오 생전환 기술은 앞으로 26종류의 링 마크로라이드를 포함하는 다양한 마크로라이드 스캐폴드를 변환시키는 것이 가능하기 때문에, 새로운 항생제 개발을 위해 유용하게 사용될 수 있다.
In conclusion, the present invention can be usefully used for the development of antibiotics that are significantly better than the maternally synthesized macrolides such as tilmicosin using bio-bioconversion technology by microorganisms rather than chemical synthesis. In other words, such bio-conversion technology can be useful for the development of new antibiotics, since it is possible to convert various macrolide scaffolds including 26 kinds of ring macrolides in the future.

한편, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 틸미코신 유도체는 목적에 따라 여러 형태로 제제화가 가능하다. 하기는 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 활성성분으로 함유시킨 몇몇 제제화 방법을 예시한 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
On the other hand, the thylmicosin derivative represented by the formula (1) according to the present invention can be formulated in various forms according to the purpose. The following are some examples of formulation methods containing the compound represented by Formula 1 according to the present invention as an active ingredient, but the present invention is not limited thereto.

<< 제제예Formulation example 1> 정제(직접 가압) 1> tablet (direct pressure)

활성성분 5.0 ㎎을 체로 친 후, 락토스 14.1 ㎎, 크로스포비돈 USNF 0.8 ㎎ 및 마그네슘 스테아레이트 0.1 ㎎을 혼합하고 가압하여 정제로 제조하였다.
After sifting 5.0 mg of the active ingredient, 14.1 mg of lactose, 0.8 mg of crospovidone USNF, and 0.1 mg of magnesium stearate were mixed and pressed to prepare a tablet.

<< 제제예Formulation example 2> 정제(습식 조립) 2> tablets (wet assembly)

활성성분 5.0 ㎎을 체로 친 후, 락토스 16.0 ㎎과 녹말 4.0 ㎎을 섞었다. 폴리솔베이트 80 0.3 ㎎을 순수한 물에 녹인 후 이 용액의 적당량을 첨가한 다음, 미립화하였다. 건조 후에 미립을 체질한 후 콜로이달 실리콘 디옥사이드 2.7 ㎎ 및 마그네슘 스테아레이트 2.0 ㎎과 섞었다. 미립을 가압하여 정제로 제조하였다.
After 5.0 mg of the active ingredient was sieved, 16.0 mg of lactose and 4.0 mg of starch were mixed. 0.3 mg of Polysorbate 80 was dissolved in pure water, and an appropriate amount of this solution was added, followed by atomization. After drying, the granules were sieved and mixed with 2.7 mg of colloidal silicon dioxide and 2.0 mg of magnesium stearate. The granules were pressed to make tablets.

<< 제제예Formulation example 3> 분말과  3> with powder 캡슐제Capsule

활성성분 5.0 ㎎을 체로 친 후에, 락토스 14.8 ㎎, 폴리비닐 피롤리돈 10.0 ㎎, 마그네슘 스테아레이트 0.2 ㎎와 함께 혼합하였다. 상기 혼합물을 적당한 장치를 사용하여 단단한 No. 5 젤라틴 캡슐에 채웠다.
After sifting 5.0 mg of the active ingredient, it was mixed with 14.8 mg of lactose, 10.0 mg of polyvinyl pyrrolidone, and 0.2 mg of magnesium stearate. The mixture was prepared using a suitable apparatus. Filled in 5 gelatin capsules.

<< 제제예Formulation example 4> 주사제 4> Injection

활성성분으로서 100 mg을 함유시키고, 그 밖에도 만니톨 180 mg, Na2HPO412H2O 26 mg 및 증류수 2974 mg를 함유시켜 주사제를 제조하였다.
Injectables were prepared by containing 100 mg as active ingredient, as well as 180 mg of mannitol, 26 mg of Na 2 HPO 4 12H 2 O and 2974 mg of distilled water.

본 발명은 미생물 수소화 활성의 확대가능성을 보임으로써 보다 다양한 항생제 개발에 유용하게 이용할 수 있으며, 스캐폴드 개조 전략 중 하나로서 생체전환 기술 개발에 유용하게 이용될 수 있다.
The present invention can be usefully used for the development of a variety of antibiotics by showing the expandability of the microbial hydrogenation activity, it can be usefully used in the development of bioconversion technology as one of the scaffold modification strategy.

Claims (10)

하기 화학식 1로 표시되는 틸미코신(tilmicosin) 유도체:
[화학식 1]
Figure pat00004

A tilmicosin derivative represented by the following formula (1):
[Formula 1]
Figure pat00004

제 1항에 있어서, 틸미코신으로부터 스트렙토마이세스 베네주엘래(Streptomyces venezuelae)에 의해 생전환되어 제조된 것을 특징으로 하는 틸미코신 유도체.
The tilmicosin derivative according to claim 1, which is bioconverted from tilmicosin and prepared by Streptomyces venezuelae.
제 1항에 있어서, 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis)에 대하여 항균활성을 갖는 것을 특징으로 하는 틸미코신 유도체.
The tilmicosin derivative according to claim 1, which has an antimicrobial activity against Bacillus subtilis .
1) 틸미코신을 첨가한 배지에서 스트렙토마이세스 베네주엘래(S. venezuelae)를 배양하는 단계;
2) 단계 1)에서 배양된 배양액을 유기용매로 추출하는 단계;
3) 단계 2)의 유기체 추출물을 진공 하에 농축시키는 단계; 및
4) 단계 3)의 잔여물을 유기용매로 용해시킨 후 크로마토그래피로 분리하는 단계를 포함하는, 제 1항의 틸미코신 유도체의 제조 방법.
1) culturing S. venezuelae in medium containing tilmicosin;
2) extracting the culture solution cultured in step 1) with an organic solvent;
3) concentrating the organic extract of step 2) under vacuum; And
4) A method for preparing the tilmicosin derivative according to claim 1, comprising the step of dissolving the residue of step 3) with an organic solvent and then separating by chromatography.
제 4항에 있어서, 상기 단계 2)의 유기용매는 에틸아세테이트(EtOAc)인 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 4, wherein the organic solvent of step 2) is ethyl acetate (EtOAc).
제 4항에 있어서, 상기 단계 4)의 유기용매는 메탄올(MeOH)인 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 4, wherein the organic solvent of step 4) is methanol (MeOH).
제 4항에 있어서, 상기 단계 4)의 크로마토그래피는 HPLC(High-performance liquid chromatography)인 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 4, wherein the chromatography of step 4) is high-performance liquid chromatography (HPLC).
제 7항에 있어서, 상기 HPLC에서 유지시간(Retention time)이 52 내지 54분에서 분리하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 7, wherein the retention time in the HPLC is separated from 52 to 54 minutes.
제 1항의 틸미코신 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 항생제 조성물.
An antibiotic composition containing the tilmicosin derivative of claim 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient.
제 9항에 있어서, 상기 조성물은 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis)에 대하여 항균활성을 나타내는 것을 특징으로 하는 항생제 조성물.
The antibiotic composition according to claim 9, wherein the composition exhibits antimicrobial activity against Bacillus subtilis .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109142597A (en) * 2018-09-05 2019-01-04 江苏农牧科技职业学院 The pre-treating method of Tilmicosin in a kind of detection Swine plasma

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