(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-14
(45)【発行日】2022-04-22
(54)【発明の名称】溶液からリポペプチドを除去しかつそれらの構造を変更する方法
(51)【国際特許分類】
C07K 7/06 20060101AFI20220415BHJP
C07K 1/14 20060101ALI20220415BHJP
【FI】
C07K7/06 ZNA
C07K1/14
(21)【出願番号】P 2020566585
(86)(22)【出願日】2019-05-30
(86)【国際出願番号】 IB2019054480
(87)【国際公開番号】W WO2019229690
(87)【国際公開日】2019-12-05
【審査請求日】2021-01-20
(32)【優先日】2018-05-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】PL
(73)【特許権者】
【識別番号】519378425
【氏名又は名称】インベンションバイオ エスピー. ゼット オー.オー.
【氏名又は名称原語表記】INVENTIONBIO SP. Z O.O.
【住所又は居所原語表記】Ul. Wojska Polskiego 65, 85-825 Bydgoszcz, PL
(74)【代理人】
【識別番号】100095577
【氏名又は名称】小西 富雅
(72)【発明者】
【氏名】クラジンスキ, マレク
(72)【発明者】
【氏名】フカシェヴィチ, マルチン
(72)【発明者】
【氏名】ファウティノヴィチ, ハンナ
【審査官】池上 京子
(56)【参考文献】
【文献】Biochemical Engineering Journal,2007年,vol.3, no.3,p.333-340
【文献】Biotechnol. Prog.,2005年,vol.21,p.860-867
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C12P 1/00-41/00
C07K 1/00-19/00
JSTPlus/JMEDPlus/JST7580(JDreamIII)
CAplus/REGISTRY/MEDLINE/EMBASE/BIOSIS(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶液から
そのペプチド環がラクトン結合によって閉じられた環状リポペプチドを除去しかつ環状から線状にそれらの構造を変更する方法であって、
前記環状リポペプチドの排除が、収着によって水を含む溶液から行われ
、前記収着はさらに、活性炭の表面上で起こる加水分解反応と関連し、前記ラクトン結合の切断の結果として線状化がもたらされ、
前記活性炭の表面積は、600m
2/gを超え、その水性懸濁液のpHは、6を超えることを特徴とする、方法。
【請求項2】
活性炭上での吸着および/または脱着のプロセスは、マイクロ波、磁場、または電流を使用して実行されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記プロセスは、フロー中または静止システム中で実行されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記活性炭は、顆粒、粉末、またはモノリスの形態であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項5】
前記方法に従って得られた線状リポペプチドの構造は、以下の化学式:
【化7】
を有し、
構造中、
R
1は、Cの数≧4、および線状配置、イソ配置またはアンテイソ配置を有するアルキル基であり、
R
2は、任意のアミノ酸配列のC末端で終了し、4~12個のアミノ酸の長さを有するペプチドである、
ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の主題は、溶液からリポペプチドを除去しかつそれらの構造を変更する方法である。
【背景技術】
【0002】
生物界面活性剤は、微生物によって産生されるか、生体内変化によって得られる界面活性剤である。それらは、生分解性であり、毒性が低く、それらの合成類似体よりも極端な環境条件に対して耐性があるが、相境界での表面張力を低下させる優れた能力を維持している。
【0003】
リポペプチドは、それらの分子が環状ペプチドとエステル(ラクトン)結合で付けられたβ-ヒドロキシ脂肪酸鎖で構成されている生物界面活性剤の群である。最もよく知られているリポペプチドは、バチルス属のさまざまな菌株によって産生されるサーファクチンである。サーファクチンは、一連の同族体の形態で入手可能であり、それらは炭素鎖の長さが異なり、例えば、P. BiniarzおよびM. Lukaszewiczの“Direct quantification of lipopeptide biosurfactants in biological samples via HPLC and UPLC-MS requires sample modification with an organic solvent(HPLCおよびUPLC-MSによる生物学的試料中のリポペプチド生物界面活性剤の直接定量は、有機溶媒を用いる試料修飾を要する)”, Appl. Microbiol. Biotechnol., Vol. 101, 15 No. 11, pp. 4747-4759, 2017に記載された、12~17個のC原子、またはS. Dufour、M. Deleu、K. Nott、B. WatheletらのHemolytic activity of new linear surfactin analogs in relation to their physico-chemical properties.(それらの物理化学的性質に関連する新規な線状サーファクチン類似体の溶血活性) Biochim. Biophys. Acta - Gen. Subj. 2005, 1726, 87-95によって報告された、18個のC原子もあり、または組成が異なるかもしくはペプチド環におけるアミノ酸の配列が異なる。
【0004】
サーファクチンは、さまざまな要因の影響下で加水分解され、さまざまな特性を有する新規な生物界面活性剤の形成につながる可能性がある。前記ラクトン結合、またはペプチド結合の1つが加水分解され、その結果、環状ペプチドが開き、サーファクチンの線状類似体が形成される。
【0005】
アルカリ経路で加水分解が起こる複数の事例が知られており、それらの事例では、特許出願US20060166869に記載されているように、メタノール中の水酸化ナトリウム(NaOH)の影響下で、またはT. Imura、S. Ikeda、K. Aburai、T. TairaおよびD. Kitamotoの“Interdigitated Lamella and Bicontinuous Cubic Phases Formation from Natural Cyclic Surfactin and Its Linear Derivative(天然の環状サーファクチンとその線状誘導体からの交互嵌合ラメラと双連続キュービック相の形成)”, J. Oleo Sci., Vol. 62, No. 7, pp. 499-503, 2013に報告されているように、メタノール中のメタノラートナトリウムの影響下で、または特許JPH0892279で特定されているように、水酸化ナトリウムまたは水酸化アンモニウムの水溶液で、エステル結合の鹸化が起こる。
【0006】
特許JPH0892279に記載されているように、酸性加水分解の事例が知られている。この加水分解は、環状サーファクチンに対する塩酸の作用の結果として起こる。
【0007】
微生物によって分泌される酵素によって誘発される、酵素的加水分解も知られている。Streptomyces sp. Mgl.菌株は、酵素、サーファクチン加水分解酵素を産生し、B. C. Hoefler、K. V. Gorzelnik、J. Y. Yang、N. Hendricks、P. C. DorresteinおよびP. D. Straightの“Enzymatic resistance to the lipopeptide surfactin as identified through imaging mass spectrometry of bacterial competition(細菌競合のイメージング質量分析によって特定されたリポペプチドサーファクチンに対する酵素耐性),” Proc. Natl. Acad. Sci., Vol. 109, No. 32, pp. 13082-13087, 2012、で報告されているように、その酵素は、ラクトン結合の加水分解も引き起こす。次に、I. Grangemard、J. WallachおよびF. Peypouxの“Evidence of surfactin hydrolysis by a bacterial endoprotease(細菌性エンドプロテアーゼによるサーファクチン加水分解の証拠)”, Biotechnol. Lett., Vol. 21, No. 3, pp. 241-244, 1999)に記載されているように、黄色ブドウ球菌から得られたV8エンドプロテアーゼは、グルタミン酸(L-Glu1)とロイシン(L-Leu2)の間のペプチド結合の加水分解を引き起こす。他のリポペプチド化合物、例えば抗生物質ダプトマイシンの酵素的加水分解の事例も知られている。公開文献、V. M. D’Costaらの“Inactivation of the lipopeptide antibiotic daptomycin by hydrolytic mechanisms(加水分解メカニズムによるリポペプチド抗生物質ダプトマイシンの不活性化)”, Antimicrob. Agents Chemother., Vol. 56, No. 2, pp. 757-764, 2012は、60のダプトマイシン耐性放線菌によるその生分解性の研究について報告しており、その44%が加水分解を引き起こし、29%がダプトマイシンの脱アシル化を引き起こした。
【0008】
線状リポペプチドはまた、微生物によって直接産生され得る。枯草菌 KCTC 1241 IBP株によって産生される3つのリポペプチドは、特許出願KR20180003520A H. J. Shin、F. S. Tareq、 HS. Lee、 J. S. Lee、 Y. J. Lee、 M. A. Lee “Gageostatins lipotetrapeptides produced from a marine-derived Bacillus subtilis having antimicrobial activity(抗菌活性を有する海洋由来の枯草菌から産生されたガゲオスタチンリポテトラペプチド)”の対象である。それらは、ペプチド部分のアミノ酸の組成がサーファクチンと同じであるが、異なるキラル構成60を有する(サーファクチンのLLDLLDLと比較してLLLDLLL)。それらの自然の状態で環状リポペプチドを産生する微生物の遺伝子組み換えの可能性もある。しかし、この方法では線状サーファクチン類似体は得られておらず、アミノ酸配列が短いリポペプチドのみが得られた(De Ferra、 F., Rodriguez、 F., Tortora、 O., Tosi、 C., Grandi, G.、 Engineering of peptide synthetases. Key role of the thioesterase-like domain for efficient production of recombinant peptides(ペプチドシンセターゼのエンジニアリング。組換えペプチドの効率的な生産のためのチオエステラーゼ様ドメインの重要な役割。). J. Biol. Chem. 1997, 272, 25304-25309; Stachelhaus, T.、 Schneider, A.、 Marahiel, M.、 Rational design of peptide antibiotics by targeted replacement of bacterial and fungal domains(細菌および真菌ドメインの標的置換によるペプチド抗生物質の合理的な設計。). Science 1995, 269, 69-72)。
【0009】
ペプチド結合の酵素的加水分解の場合、その効率は最大14%であったが、ラクトン結合の酵素的加水分解により、環状から線状サーファクチンへの95%の変換の取得が可能になった。前記ラクトン結合のアルカリ化学加水分解により、97%の効率で最終生成物が得られたが、酸加水分解の場合、効率はわずか56%であった。しかし、化学加水分解では、有毒化合物(メタノール)および腐食性化合物(NaOH、NH3、H2O、またはHCl)を使用する必要があるため、これらにより、このプロセスは環境に優しいものではなくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明による解決策の目的は、高純度の生成物を製造することである。環状型のリポペプチドの形態での不純物は最小限であり、同時に加水分解中の環境に優しくない化学物質の使用が減じられる。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明による方法は、リポペプチドの捕捉および隔離が収着によって水を含む溶液から行われるという事実に基づいており、環状リポペプチドの場合、そのペプチド環はラクトン結合によって閉じられ、収着はさらに、活性炭の表面上で起こる加水分解反応と関連し、前記ラクトン結合の切断の結果として線状化がもたらされる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
好ましくは、活性炭上での吸着および/または脱着のプロセスは、マイクロ波、磁場または電流を使用して実行される必要がある。
好ましくは、前記プロセスは、フロー中または静止システム中で実行される必要がある。
好ましくは、前記活性炭は、顆粒、粉末、またはモノリスの形態である必要がある。
好ましくは、前記活性炭の表面積は、600m2/gを超える必要があり、その水性懸濁液のpHは、6を超える必要がある。
【0013】
好ましくは、線状リポペプチドは、既知の方法を使用して分離される必要がある。
好ましくは、前記方法に従って得られた線状リポペプチドの構造は、以下の化学式:
【化1】
を有し、
構造中、
R
1は、Cの数>4、および線状配置、イソ配置またはアンテイソ配置を有するアルキル基であり、
R
2は、任意のアミノ酸配列のC末端で終了し、4~12個のアミノ酸の長さを有するペプチドである必要がある。
【0014】
触媒が環境に優しいプロセスであるため、この解決策の利点は、活性炭上でのサーファクチンの加水分解である。さらに、活性炭は簡単に入手できる天然物である。活性炭は再利用可能な触媒として使用でき、使用後は簡単かつ安価に、例えば熱処理により、再生できる。重要な利点は、活性炭上での加水分解により、メタノール、アルカリ、または酸などの環境に優しくない化学物質の使用が最小限に抑えられることである。この場合、加水分解は水溶液中で行われる。このようにして、環状形態のサーファクチンでほとんど汚染されていない高純度の生成物を得ることも可能である。最大95%の効率で得られた生成物は完全に生分解性である。
以下に、本発明の態様を列挙する。
(1)
溶液からそのペプチド環がラクトン結合によって閉じられた環状リポペプチドを除去しかつ環状から線状にそれらの構造を変更する方法であって、前記環状リポペプチドの排除が、収着によって水を含む溶液から行われ、前記収着はさらに、活性炭の表面上で起こる加水分解反応と関連し、前記ラクトン結合の切断の結果として線状化がもたらされ、
前記活性炭の表面積は、600m
2
/gを超え、その水性懸濁液のpHは、6を超えることを特徴とする、方法。
(2)
活性炭上での吸着および/または脱着のプロセスは、マイクロ波、磁場、または電流を使用して実行されることを特徴とする、(1)に記載の方法。
(3)
前記プロセスは、フロー中または静止システム中で実行されることを特徴とする、(1)に記載の方法。
(4)
前記活性炭は、顆粒、粉末、またはモノリスの形態であることを特徴とする、(1)に記載の方法。
(5)
前記方法に従って得られた線状リポペプチドの構造は、前記化1の化学式を有し、
構造中、
R
1
は、Cの数≧4、および線状配置、イソ配置またはアンテイソ配置を有するアルキル基であり、
R
2
は、任意のアミノ酸配列のC末端で終了し、4~12個のアミノ酸の長さを有するペプチドである、
ことを特徴とする、(1)に記載の方法。
【実施例】
【0015】
実施例1
主要なサーファクチン含有量を有するリポペプチド混合物を含む発酵後溶液から、サーファクチンは既知の方法を使用して取り出される。得られた0.8mg/mlのサーファクチン水溶液100mlを250mlの三角フラスコに入れる。次に、粒子サイズが0.2から1mmであり、細孔面積が650m
2/gであり、その水性懸濁液のpHが8.5である1グラムの活性炭を加える。前記懸濁液をシェーカーを使用して20℃で72時間混合する。この後、ろ過と遠心分離により、前記溶液を活性炭から分離する。吸着されたサーファクチンは、最初に前記溶液に導入された5%の量で前記活性炭上に残る。サーファクチンの残っている部分は活性炭の表面上で反応し、式(I)および(II)で表される線状構造を有するサーファクチン加水分解物を形成する。
【化2】
【0016】
実施例2
サーファクチンの水溶液の濃度が2mg/mlであることを除いて、実施例1と同様。続いて、0.1から0.2mmの範囲の粒子サイズおよび750m
2/gの内部表面積および水性懸濁液中pH9を有する3グラムの活性炭を導入する。前記懸濁液をシェーカーを使用して25℃で72時間混合する。この後、ろ過と遠心分離により、前記溶液を活性炭から分離する。サーファクチンは、最初に前記溶液に導入された3%の量で活性炭に吸着される。サーファクチンの残っている部分は炭の表面で反応して、線状構造を有するサーファクチン加水分解物を形成する。線状生成物の混合物は、分取液体クロマトグラフィーによって、アルキル鎖の長さが異なる類似体に分離され、その構造は式(III)に示される。
【化3】
【0017】
実施例3
前記サーファクチン溶液がカラムに適用されることを除いて、実施例1と同様。前記カラムは、0.5x0.5mmのメッシュサイズ、0.5mmの壁厚、750m
2/gの細孔面積、および水性懸濁液中pH値9のモノリスの形態で20グラムの活性炭が充填されている。25℃で、蠕動ポンプを使用して、2000ml/hの2mg/mlサーファクチン水溶液を上から導入する。活性炭床を通過した後、前記溶液はハンドリングタンクに送られ、そこからポンプを使用して引き出され、フローシステム中でプロセスが実行される。前記プロセスは48時間実行される。サーファクチンは、最初に前記溶液に導入された10%の量で活性炭に吸着される。サーファクチンの残っている部分は、活性炭の表面上で反応して、式(IV)~(VI)で表される線状構造を有するサーファクチン加水分解物を形成し、それらは循環溶液中に残る。炭は前記プロセスで数回使用できる。炭は前記カラムの内側または外側で再生できる。
【化4】
【0018】
実施例4
前記サーファクチン溶液がカラムに適用されることを除いて、実施例1と同様。前記カラムは、0.5x0.5mmのメッシュサイズ、0.5mmの壁厚、750m
2/gの内部表面積、および水性懸濁液中pH値9のモノリスの形態で20グラムの活性炭が充填されている。前記モノリスは、前記溶液のフローの間に電流に接続される。25℃で、蠕動ポンプを使用して、2000ml/hの2mg/mlサーファクチン水溶液を上から導入する。活性炭床を通過した後、前記溶液はハンドリングタンクに送られ、そこからポンプを使用して引き出され、フローシステム中でプロセスが実行される。このプロセスは48時間実行される。サーファクチンは、最初に前記溶液に導入された15%の量で活性炭に吸着される。サーファクチンの残っている部分は、活性炭の表面上で反応して、式(VII)~(IX)で表される線状構造を有するサーファクチン加水分解物を形成し、それらは循環溶液中に残る。炭は前記プロセスで数回使用できる。炭は前記カラムの内側または外側で再生できる。
【化5】
【0019】
実施例5
前記カラムがマイクロ波反応器内に配置されていることを除いて、実施例4と同様。
【0020】
実施例6
前記カラムが磁場内に配置されていることを除いて、実施例4と同様。
【0021】
実施例7
実施例1から6に記載の方法によって得られたリポペプチドを、液体クロマトグラフィーおよび質量分析によって分析した。提示された方法によって得られたサーファクチンの線状類似体の構造は、以下の形態を有する:
【化6】
式中、
R
1は、Cの数≧4、および線状配置、イソ配置またはアンテイソ配置を有するアルキル基であり、
R
2は、C末端にキラル配列LLDLLDLを有するヘプタペプチドであり、アミノ酸配列を表1に示す。
【0022】