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JPH06205685A - Method for producing vitamin D3 derivative - Google Patents

Method for producing vitamin D3 derivative

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Publication number
JPH06205685A
JPH06205685A JP5002420A JP242093A JPH06205685A JP H06205685 A JPH06205685 A JP H06205685A JP 5002420 A JP5002420 A JP 5002420A JP 242093 A JP242093 A JP 242093A JP H06205685 A JPH06205685 A JP H06205685A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vitamin
represented
ferredoxin
general formula
nadph
Prior art date
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Granted
Application number
JP5002420A
Other languages
Japanese (ja)
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JP3178134B2 (en
Inventor
Megumi Akiyoshi
恵 秋吉
Toshiyuki Sakaki
利之 榊
Yoshiyasu Yabusaki
義康 薮崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP00242093A priority Critical patent/JP3178134B2/en
Publication of JPH06205685A publication Critical patent/JPH06205685A/en
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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】ラット腎P450C24 産生大腸菌株由来の酵素
P450C24 を次式 (式中、R4 はHまたはOHを表し、R5 は、R4 がH
の時はOHを表し、R4がOHの時はR5 はHまたはO
Hを表す。)で表される化合物にフェレドキシンおよび
NADPH−フェレドキシン還元酵素の存在下に、作用
させて次式 (式中、R1 はOH、R2 はH、またはR1 及びR2
体で=Oを表す。R3 はR1 がOH、R2 がHを表す時
はHを表し、R1 及びR2 全体で=Oを表す時はR3
HまたはOHを表す。R4 はR1 がOH、R2 がHを表
す時はOHを表し、R1 及びR2 全体で=Oを表す時は
HまたはOHを表す。)で表されるビタミンD3 誘導体
の製造方法。 【効果】得られた化合物は、骨粗鬆症などの骨病変の治
療に有効である。
(57) [Summary] (Corrected) [Constitution] The enzyme P450 C24 derived from the rat kidney P450 C24 producing E. coli strain is expressed by the following formula. (In the formula, R 4 represents H or OH, and R 5 is R 4 is H.
Represents OH, and when R 4 is OH, R 5 is H or O
Represents H. In the presence of ferredoxin and NADPH-ferredoxin reductase, the compound represented by the formula (Wherein, R 1 is OH, R 2 is .R 3 representing a = O H or R 1 and R 2 total, represents H when R 1 is OH, R 2 represents H, R 1 and When R 2 represents ═O, R 3 represents H or OH, R 4 represents OH when R 1 represents H, and OH represents when R 2 represents H, and ═O represents R 1 and R 2 as a whole. vitamin D 3 derivative production method of represented by represents.) H or OH when. [Effect] The obtained compound is effective for treating bone lesions such as osteoporosis.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明により、骨粗鬆症などの骨
病変の治療に有効なビタミンD3 誘導体をラット腎P4
50C24 産生大腸菌株由来の酵素P450C24 と、フェ
レドキシンおよびNADPH−フェレドキシン還元酵素
とを用いて、簡便に製造する方法を提供することが可能
となった。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a vitamin D 3 derivative effective for the treatment of bone lesions such as osteoporosis is added to rat kidney P4.
It has become possible to provide a simple production method using the enzyme P450 C24 derived from a 50 C24- producing Escherichia coli strain and ferredoxin and NADPH-ferredoxin reductase.

【0002】[0002]

【従来の技術】ビタミンD3 誘導体は老人病として問題
となっている骨粗鬆症などの骨病変の治療に有効である
が、現在これらの化合物は複雑な化学合成法により製造
されており、効率的な製造方法の開発が望まれている。
一方、ビタミンD3 誘導体は生理的にはミトコンドリア
型P450分子種により生合成されていることが知られ
ている。
2. Description of the Related Art Vitamin D 3 derivatives are effective in treating bone lesions such as osteoporosis, which has been a problem as geriatric diseases. Currently, these compounds are manufactured by a complicated chemical synthesis method, and thus are efficient. Development of a manufacturing method is desired.
On the other hand, it is known that vitamin D 3 derivatives are physiologically biosynthesized by mitochondrial P450 molecular species.

【0003】活性型ビタミンD3 はカルシウム代謝調節
作用を持つホルモンとして知られている。血清中のカル
シウム値が正常になると活性型ビタミンD3 はその側鎖
が酸化代謝されることによって生体内の濃度が維持さ
れ、血清中のカルシウム値の調節に寄与する。多くの側
鎖酸化代謝物がこれまでに単離同定されているが、カル
シウム代謝調節作用が知られている1α,25(OH)23
と比較するといずれもそのカルシウム代謝調節作用はか
なり弱く、1α,25(OH)23 以外の代謝物はすべて不
活性型と考えられていた。しかしながら24,25(OH)2
3 は1α,25(OH)23 との共同作用によって骨の石灰
化、副甲状腺ホルモン(PTH)の分泌調節、軟骨の発
育などの作用を示すことが明らかとなった。しかも高カ
ルシウム血症などの副作用がなく、血中濃度が25( O
H) D3 に次いで高く、半減期も長いことから重要な代
謝物であることが明らかにされた。同様に、24位がオキ
ソ化されたビタミンD3 誘導体である24オキソ25( O
H) D3 もビタミンD3 欠乏食を与えたラットに対し
て、先に述べた24,25(OH)23 と同程度のカルシウム
の腸管吸収や骨形成などの生理活性を示し、骨粗鬆症な
どの骨病変の治療に有効であることが報告されている。
Active vitamin D 3 is known as a hormone having a calcium metabolism regulating action. When the serum calcium level becomes normal, the side chain of active vitamin D 3 is oxidized and metabolized to maintain the in vivo concentration, which contributes to the regulation of serum calcium level. Many side-chain oxidative metabolites have been isolated and identified so far, but 1α, 25 (OH) 2 D 3 is known to have a calcium metabolism regulating action.
Compared with the above, the calcium metabolism regulating effect was considerably weaker in all cases, and all metabolites other than 1α, 25 (OH) 2 D 3 were considered to be inactive. However, 24,25 (OH) 2 D
3 became 1α, 25 (OH) bone mineralization through joint action with 2 D 3, secretion regulation of parathyroid hormone (PTH), and shown to exhibit effects such as cartilage growth. Moreover, there are no side effects such as hypercalcemia, and the blood concentration is 25 (O
H) It has the second highest level after D 3 and has a long half-life, which makes it clear that it is an important metabolite. Similarly, 24oxo25 (O which is a vitamin D 3 derivative in which the 24-position is oxolated
H) D 3 also showed physiological activity such as intestinal absorption of calcium and bone formation similar to 24,25 (OH) 2 D 3 described above in rats fed a vitamin D 3 deficient diet, and osteoporosis. It has been reported to be effective in treating bone lesions such as.

【0004】P450は微生物から哺乳動物にいたるま
で広く生物界に存在するヘムタンパク質であり、電子伝
達系の末端酵素として種々の脂溶性化合物を基質とした
1原子酸素添加反応を触媒する。末端酵素であるP45
0は分子種が多様であり、それぞれが異なる基質特異性
を示すので、非常に広範囲の脂溶性化合物を水酸化する
ことができる。哺乳動物のP450依存性電子伝達系は
その構成酵素から、ミクロソーム型とミトコンドリア型
に分けられる。前者では、フラビンアデニンジヌクレオ
チドとフラビンモノヌクレオチドを分子内に補酵素とし
て含有するNADPH−チトクロムP450還元酵素
(還元酵素)がNADPHからの電子をP450へ供給
し、後者では、フラビンアデニンジヌクレオチドを補酵
素として分子内に含有するNADPH−フェレドキシン
還元酵素、および非ヘム鉄を補酵素として分子内に含有
するフェレドキシンがNADPHからの電子をP450
へ供給することにより、種々の脂溶性基質に対して水酸
化反応を触媒する。
P450 is a heme protein that exists widely in the living world from microorganisms to mammals, and catalyzes a one-atom oxygen addition reaction using various fat-soluble compounds as substrates as a terminal enzyme of the electron transfer system. Terminal enzyme P45
Since 0 has various molecular species and each shows different substrate specificity, a very wide range of fat-soluble compounds can be hydroxylated. Mammalian P450-dependent electron transfer system is divided into microsomal type and mitochondrial type based on its constituent enzymes. In the former, NADPH-cytochrome P450 reductase (reductase) containing flavin adenine dinucleotide and flavin mononucleotide as coenzymes in the molecule supplies electrons from NADPH to P450, and in the latter, flavin adenine dinucleotide is supplemented. NADPH-ferredoxin reductase contained in the molecule as an enzyme and ferredoxin contained in the molecule as a non-heme iron coenzyme contain P450 electrons from NADPH.
To catalyze the hydroxylation reaction on various lipophilic substrates.

【0005】1α,25 −ジヒドロキシビタミンD3 (1
α,25(OH)23 )(活性型ビタミンD3 )により誘導
合成されるラット腎P450C24 はビタミンD3 誘導体
の24位の側鎖の水酸化を触媒する酵素として知られてい
る。P450C24 はミトコンドリア型P450分子種の
一つで、514アミノ酸からなる前駆体として細胞質で
合成されたのち、そのアミノ末端部分に存在する移行シ
グナルが認識され、ミトコンドリア内膜へ取り込まれ、
479アミノ酸からなる分子量約53kDの成熟型P4
50C24 になる。ラット腎P450C24 遺伝子は、プラ
スミドpCC24-8(Ohyama et al., (1991)FEBS 278, 1
95-198 )から単離できる。
1α, 25-dihydroxyvitamin D 3 (1
Rat kidney P450 C24 that is induced and synthesized by α, 25 (OH) 2 D 3 ) (active vitamin D 3 ) is known as an enzyme that catalyzes the hydroxylation of the 24th side chain of the vitamin D 3 derivative. P450 C24 is one of the mitochondrial P450 molecular species, and is synthesized in the cytoplasm as a precursor consisting of 514 amino acids. Then, the translocation signal existing in the amino terminal part is recognized and incorporated into the inner mitochondrial membrane,
Mature P4 consisting of 479 amino acids and having a molecular weight of about 53 kD
It becomes 50 C24 . The rat kidney P450 C24 gene is a plasmid pCC24-8 (Ohyama et al., (1991) FEBS 278, 1
95-198).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はミトコ
ンドリア型P450分子種を産生する大腸菌株を用いる
ことにより、骨粗鬆症などの骨病変の治療に有効なビタ
ミンD3 誘導体の簡便な製造方法を提供することであ
る。本発明者らは、ミトコンドリア型P450C24産生
大腸菌株により生産した該酵素と、該酵素の活性発現に
必要なウシ副腎ADXおよびウシ副腎ADRの2酵素を
用いて電子伝達系を再構成し、本再構築系をビタミンD
3 誘導体の製造に利用することを目的とし、誠意研究を
した結果、本発明を完成するに至った。
An object of the present invention is to provide a simple method for producing a vitamin D 3 derivative which is effective for treating bone lesions such as osteoporosis by using an Escherichia coli strain producing a mitochondrial P450 molecular species. It is to be. The present inventors reconstructed an electron transfer system using the enzyme produced by a mitochondrial P450 C24- producing Escherichia coli strain and two enzymes of bovine adrenal ADX and bovine adrenal ADR necessary for expression of the activity of the enzyme. Vitamin D rebuilding system
The present invention was completed as a result of conducting sincere research for the purpose of utilizing it for the production of the three derivatives.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明はラット腎P45
C24 産生大腸菌株由来の酵素P450C24 を下記一般
式化3
The present invention provides rat kidney P45
The enzyme P450 C24 derived from the 0 C24- producing Escherichia coli strain has the following general formula 3

【化3】 (式中、R4 はHまたはOHを表し、R5 は、R4 がH
の時はOHを表し、R4がOHの時はR5 はHまたはO
Hを表す。)で表される化合物にフェレドキシンおよび
NADPH−フェレドキシン還元酵素の存在下に、作用
させることを特徴とする下記一般式化4
[Chemical 3] (In the formula, R 4 represents H or OH, and R 5 is R 4 is H.
Represents OH, and when R 4 is OH, R 5 is H or O
Represents H. ) The compound represented by the formula (4) is allowed to act in the presence of ferredoxin and NADPH-ferredoxin reductase.

【化4】 (式中、R1 はOH、R2 はH、またはR1 及びR2
体で=Oを表す。R3 はR1 がOH、R2 がHを表す時
はHを表し、R1 及びR2 全体で=Oを表す時はR3
HまたはOHを表す。R4 はR1 がOH、R2 がHを表
す時はOHを表し、R1 及びR2 全体で=Oを表す時は
HまたはOHを表す。また、R4 は一般式化3で表され
る化合物および一般式化4で表される化合物において同
一の原子あるいは原子団を表す。ただし、一般式化3で
表される化合物と一般式化4で表される化合物とは異な
る化合物を表す。)で表されるビタミンD3 誘導体の簡
便な製造方法を提供するものである。
[Chemical 4] (Wherein, R 1 is OH, R 2 is .R 3 representing a = O H or R 1 and R 2 total, represents H when R 1 is OH, R 2 represents H, R 1 and When R 2 represents ═O, R 3 represents H or OH, R 4 represents OH when R 1 represents H, and OH represents when R 2 represents H, and ═O represents R 1 and R 2 as a whole. Where R 4 represents H or OH, and R 4 represents the same atom or atomic group in the compound represented by the general formula 3 and the compound represented by the general formula 4. The present invention provides a simple method for producing a vitamin D 3 derivative represented by the formula (1) and the compound represented by the general formula (4).

【0008】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明に用いるラット腎P450C24 をコードするcDN
Aはすでに公知であり、通常の操作法でこれを単離する
ことができる。cDNAのクローニング法としては例え
ば、特開平4−207196に記載した方法を用いるこ
とができる。あるいは、全遺伝子を化学合成することも
可能である。本発明のP450C24 を発現する発現プラ
スミドはラット腎P450C24 遺伝子を適当な発現ベク
ターに常法により挿入し構築することができる。発現ベ
クターとしては、宿主細胞中で複製可能な遺伝情報を含
み、自立的に増殖できるものであって、宿主からの単離
精製が容易であり、薬剤耐性などの検出可能なマーカー
を持つものが好適である。種々のベクターが市販されて
おり、大腸菌での発現には例えば、lac 、tac 、trp な
どのプロモーターを含む発現ベクター(これらは発現ベ
クターとして、あるいはプロモーターカートリッジとし
てファルマシア、LKB社などより市販されている)を
用いることができる。ベクターの切断に用いる制限酵素
なども市販されており、これらの使用方法は公知であ
る。また、発現プラスミドの構造も限定されるものでな
く、宿主細胞内で安定に保持されるものであればよい
が、特に好ましいのは、特願平3−320351に記載
したpKC24Rである。宿主としては大腸菌、例えば
エシェリキア・コリJM109、HB101、DH1、
K12株などがあげられるが、プラスミドpKC24R
との組合せとして最も好ましいのはJM109株に代表
されるようなlac Iq 株(ラクトースリプレッサー高生
産株)である。
The present invention will be described in more detail below. CDN encoding rat kidney P450 C24 used in the present invention
A is already known and can be isolated by a usual operation method. As a method for cloning the cDNA, for example, the method described in JP-A-4-207196 can be used. Alternatively, all genes can be chemically synthesized. The expression plasmid expressing P450 C24 of the present invention can be constructed by inserting the rat kidney P450 C24 gene into an appropriate expression vector by a conventional method. Expression vectors include those that contain genetic information that can be replicated in host cells, that can autonomously grow, that are easy to isolate and purify from the host, and that have a detectable marker such as drug resistance. It is suitable. Various vectors are commercially available, and for expression in E. coli, for example, expression vectors containing promoters such as lac, tac, trp (these are commercially available as expression vectors or promoter cartridges from Pharmacia, LKB, etc.). ) Can be used. Restriction enzymes and the like used for vector cleavage are also commercially available, and methods for using these are known. Further, the structure of the expression plasmid is not limited, and any structure may be used as long as it can be stably retained in the host cell, but pKC24R described in Japanese Patent Application No. 3-320351 is particularly preferable. As a host, E. coli, such as Escherichia coli JM109, HB101, DH1,
Examples include the K12 strain, and the plasmid pKC24R
The most preferred combination with is a lac I q strain (a lactose repressor high-producing strain) represented by the JM109 strain.

【0009】ラット腎P450C24 遺伝子を含む発現プ
ラスミドによる宿主の形質転換は、カルシウム処理によ
り得た大腸菌コンピテント細胞をDNAと混合すること
により、公知の方法で行うことができる。形質転換能を
有する大腸菌コンピテント細胞は市販もされている。市
販の大腸菌JM109株コンピテントセルを用いる場
合、JM109株コンピテントセルに発現プラスミド溶
液を添加して培養し、この培養液をアンピシリン等の抗
生物質を含むプレート上にまくことにより、ベクタ−由
来の当該抗生物質耐性を獲得した発現プラスミドを保持
する形質転換体を選抜することができる。
Transformation of a host with an expression plasmid containing the rat kidney P450 C24 gene can be carried out by a known method by mixing E. coli competent cells obtained by calcium treatment with DNA. Escherichia coli competent cells having transformability are also commercially available. When a commercially available Escherichia coli JM109 strain competent cell is used, the expression plasmid solution is added to the JM109 strain competent cell and cultivated, and this culture solution is spread on a plate containing an antibiotic such as ampicillin to obtain vector-derived cells. A transformant carrying the expression plasmid having acquired the antibiotic resistance can be selected.

【0010】得られた形質転換大腸菌を培養し、対数増
殖期後期にIPTG(イソプロピルチオ−β−D−ガラクト
シド)を添加して、P450C24 の発現を誘導する。発
現したP450C24 は大腸菌の膜画分に存在するので、
形質転換体を超音波などにより破砕し、遠心分離により
P450C24 を含む大腸菌膜画分を調製することができ
る。こうして得られた大腸菌膜画分と、P450C24
活性発現に必要なフェレドキシン、NADPH−フェレ
ドキシン還元酵素を添加した再構成系で、P450C24
活性を測定することができる。再構成系に使用するフェ
レドキシン、NADPH−フェレドキシン還元酵素とし
ては例えば、ウシ副腎ADX、ADRを用いることがで
き、これらはそれぞれOrme-Johnsonらの方法((1969)
J.Biol.Chem. 244, 6143-6148) およびNonakaらの方
法((1985) J.Biochem. 98, 257-260 ) に従ってウシ
副腎から精製することができる。また、フェレドキシ
ン、NADPH−フェレドキシン還元酵素としては本発
明の実施例で述べたウシ副腎ADX、ADRの他に、ホ
ウレンソウ由来のものなどP450C24 に電子を伝達で
きるものであればよい。
The resulting transformed Escherichia coli is cultured, and IPTG (isopropylthio-β-D-galactoside) is added in the late logarithmic growth phase to induce expression of P450C24 . Since the expressed P450 C24 is present in the membrane fraction of E. coli,
The transformant is disrupted by sonication and the like, and an E. coli membrane fraction containing P450C24 can be prepared by centrifugation. The Escherichia coli membrane fraction thus obtained and a reconstitution system in which ferredoxin and NADPH-ferredoxin reductase required for expression of P450 C24 activity were added to P450 C24
The activity can be measured. As the ferredoxin and NADPH-ferredoxin reductase used in the reconstitution system, for example, bovine adrenal ADX and ADR can be used, and these can be used according to the method of Orme-Johnson et al. ((1969)).
J. Biol. Chem. 244, 6143-6148) and Nonaka et al. ((1985) J. Biochem. 98, 257-260) can be used to purify bovine adrenal glands. Further, as ferredoxin and NADPH-ferredoxin reductase, in addition to bovine adrenal gland ADX and ADR described in the examples of the present invention, spinach-derived ones capable of transferring electrons to P450C24 may be used.

【0011】P450C24 再構成系を利用したビタミン
3 誘導体の製造における反応条件は以下に示すとおり
である。酵素P450C24 を反応系へ添加する場合、形
質転換大腸菌から調製した酵素P450C24 を含む膜画
分を反応系での終濃度が1−10mg/ml となるように用
いるのが好ましい。酵素ADXおよびADRはこれらの
酵素による反応が律速とならないように酵素P450
C24 に対して大過剰となるように添加する。ADXは上
記P450C24 添加量に対して0.15−8 μM 、ADRは
0.02−0.8 μM の範囲で添加するのが好ましい。補酵素
NADPHは酵素活性発現を妨げない範囲で用いるのが
好ましい。25( OH) D3 又は、1α,25(OH)23
基質として用いる場合、5 −100 μM の範囲で用いるの
が好ましい。25( OH) D3 および1α,25(OH)23
はそれぞれフナコシ、和光純薬から市販されている。反
応系には酵素活性の金属塩による阻害を防ぐ目的で金属
キレ−ト剤EDTAを添加することが好ましい。反応の
pHは 6−8 が好ましい。反応系に用いられる緩衝液は
前記のpHを維持できるものであれば特に制限はなく、
トリス−塩酸緩衝液、りん酸緩衝液等の通常の緩衝液を
100mM の濃度で用いることができる。反応温度は10℃−
40℃の範囲が好ましい。反応の停止は生成物を抽出可能
な溶媒を添加することによる。添加溶媒としてはジクロ
ロメタン、ベンゼン、トルエン、酢酸エチル、クロロホ
ルムなどの疎水性有機溶媒を用いることができるが、特
に抽出効率の優れたジクロロメタンが好ましい。生成し
たビタミンD3 誘導体は溶媒を留去することにより容易
に反応系より取り出すことができる。
The reaction conditions in the production of the vitamin D 3 derivative using the P450 C24 reconstitution system are as follows. When the enzyme P450 C24 is added to the reaction system, it is preferable to use a membrane fraction containing the enzyme P450 C24 prepared from transformed Escherichia coli so that the final concentration in the reaction system will be 1-10 mg / ml. The enzymes ADX and ADR prevent the reaction by these enzymes from becoming the rate-limiting enzyme P450.
Add in a large excess relative to C24 . ADX is 0.15-8 μM with respect to the amount of P450 C24 added, ADR is
It is preferably added in the range of 0.02 to 0.8 μM. The coenzyme NADPH is preferably used in a range that does not interfere with the expression of enzyme activity. 25 (OH) D 3 or, l [alpha], the case of using the 25 (OH) 2 D 3 as a substrate, preferably employed in the range of 5 -100 [mu] M. 25 (OH) D 3 and 1α, 25 (OH) 2 D 3
Are commercially available from Funakoshi and Wako Pure Chemical, respectively. A metal chelating agent EDTA is preferably added to the reaction system for the purpose of preventing inhibition of the enzyme activity by the metal salt. The reaction pH is preferably 6-8. The buffer used in the reaction system is not particularly limited as long as it can maintain the above pH,
Use normal buffer such as Tris-HCl buffer, phosphate buffer, etc.
It can be used at a concentration of 100 mM. Reaction temperature is 10 ℃
A range of 40 ° C is preferred. The reaction is stopped by adding a solvent capable of extracting the product. Hydrophobic organic solvents such as dichloromethane, benzene, toluene, ethyl acetate, chloroform and the like can be used as the addition solvent, but dichloromethane, which is particularly excellent in extraction efficiency, is preferable. The produced vitamin D 3 derivative can be easily taken out from the reaction system by distilling off the solvent.

【0012】[0012]

【発明の効果】ラット腎P450C24 産生大腸菌株から
粗精製した該酵素はウシ副腎ADXとウシ副腎ADRと
の再構成系において、25( OH) D3 および1α,25(O
H)2 3 から24オキソ25( OH) D3 や24オキソ23,25
(OH)23 、24オキソ1α,25(OH)23 および24オ
キソ1α,23,25( OH)33 を製造できることを初めて
見出した。 本発明により、大腸菌で産生させたP45
C24 をフェレドキシン、NADPH−フェレドキシン
還元酵素と組み合わせることによって骨粗鬆症などの骨
病変の治療に有効であるビタミンD3 誘導体の製造を可
能とした。現在行われている複雑な化学合成法と比較す
ると、より簡便に24オキソ25( OH) D3 や24オキソ2
3,25(OH)23 、24オキソ1α,25(OH)23 および2
4オキソ1α,23,25( OH)33 などのビタミンD3
導体の製造が可能になった。
EFFECT OF THE INVENTION Rat kidney P450C24From the producing E. coli strain
The crudely purified enzyme was bovine adrenal ADX and bovine adrenal ADR.
25 (OH) D in the reconstitution system of3And 1α, 25 (O
H)2D 3To 24 Oxo 25 (OH) D3And 24 oxo 23,25
(OH)2D3, 24oxo 1α, 25 (OH)2D3And 24
Kiso 1α, 23,25 (OH)3D3The first time we can manufacture
I found it. According to the present invention, P45 produced in E. coli
0C24Ferredoxin, NADPH-ferredoxin
By combining with reductase, bones such as osteoporosis
Vitamin D is effective in treating lesions3Derivatives can be manufactured
Noh Comparing with the complicated chemical synthesis methods currently used
More easily, 24 oxo 25 (OH) D3And 24 oxo 2
3,25 (OH)2D3, 24oxo 1α, 25 (OH)2D3And 2
4oxo 1α, 23,25 (OH)3D3Vitamin D such as3Invitation
It became possible to manufacture conductors.

【0013】[0013]

【実施例】以下、実施例に基づき、本発明を詳細に説明
する。本発明は実施例のみに限定されるものでなく、本
発明の技術分野における通常の変更をすることができ
る。尚、実施例において生成物であるビタミンD3 誘導
体の定量は高速液体クロマトグラフィ−分析によった。
分析条件は以下のとおりである。 1.カラム;μBondapakC18 (φ4X300mm ) 2.流速;1.0ml/min 3.カラム温度;50℃ 4.検出波長;265nm 5.移動相条件; 0分から20分: 50%から100 %
アセトニトリルの直線農度勾配 20分から25分:100 %アセトニトリル 25分から26分:100 %から 50 %アセトニトリルの
直線濃度勾配 26分から34分:50%アセトニトリル
EXAMPLES The present invention will be described in detail below based on examples. The present invention is not limited to the examples, and it is possible to make ordinary changes in the technical field of the present invention. Note that quantitation of vitamin D 3 derivative is the product in the examples HPLC - it was by analysis.
The analysis conditions are as follows. 1. Column: μBondapak C18 (φ4X300mm) 2. Flow rate: 1.0 ml / min 3. Column temperature: 50 ° C 4. Detection wavelength: 265 nm 5. Mobile phase conditions: 0 to 20 minutes: 50% to 100%
Agricultural gradient of acetonitrile 20 minutes to 25 minutes: 100% acetonitrile 25 minutes to 26 minutes: Linear gradient of 100% to 50% acetonitrile 26 minutes to 34 minutes: 50% acetonitrile

【0014】 実施例1 1α,24,25( OH)33 の製造方法 ウシ副腎ADXおよびウシ副腎ADRとの再構成系にお
いて、P450C24 発現株から調製した膜画分を用いて
1α,24,25( OH)33 の製造を以下に示すような方法
で実施した。P450C24 を産生していない株をネガテ
ィブコントロ−ルとした。形質転換大腸菌株からの細胞
分画は以下の方法に従った。O.D.660 が1付近の培養液
を遠心して菌体を回収し、MOPSバッファー(50mM M
OPS ,pH7.5 、100mM 塩化カリウム、1mM DTT、1mM
EDTA)で洗浄した後、培養液の20分の1容のMO
PSバッファー(0.2mg/ml リゾチームを含む)に懸濁
した。これを30分氷冷してスフェロプラストを得、さ
らにPMSF(フェニルメチルスルフォニルフルオライ
ド)、ロイペプチンおよびペプスタチンをそれぞれ終濃
度1mM 、0.1 μg/ml、0.1 μg/ml となるように加え
て、超音波により細胞膜を破砕した。1,200 ×g 、10
分の遠心にて未破砕菌体を除き、得られた遠心上清を4
℃にて 225,000×g 、30分超遠心分離して可溶性画分
(上清)と膜画分(沈澱)に分けた。膜画分は終濃度 6
mMのMgCl2 を含むMOPSバッファーで洗浄した後、最
終的に50mMリン酸カリウム(pH7.5) /0.25M シュクロー
スに懸濁した。1α,24,25( OH)33 の製造は以下に
示すような条件で実施した。100mM トリス−塩酸(pH7.
5 )、1mM EDTA、20μM 1α,25(OH)23 、2 μ
M ADX、0.2 μM ADR、1mM NADPHから成る反
応混液に形質転換大腸菌から調製した膜画分(1mg タン
パク質を含む)を加え全容を0.5ml とし、37℃で60分反
応した。1.5ml ジクロロメタンを加えて反応を停止し、
ボルテックスミキサーで1分間撹はん後遠心し、ジクロ
ロメタン層 1.3mlを乾固した。これを少量のアセトニト
リルに溶解し、HPLCで分析した。その結果、反応時
間60分で1α,24,25( OH)33 への変換率は15%であ
った。また、コントロ−ル株の膜画分では1α,24,25(
OH)33 への変換は認められなかった。
Example 1 Method for Producing 1α, 24,25 (OH) 3 D 3 In a reconstitution system with bovine adrenal ADX and bovine adrenal ADR, 1α, 24 was prepared using a membrane fraction prepared from a P450 C24- expressing strain. , 25 (OH) 3 D 3 was produced by the method as shown below. A strain not producing P450 C24 was used as a negative control. The cell fraction from the transformed E. coli strain was according to the following method. The microbial cells were recovered by centrifuging the culture solution with an OD660 of around 1, and using the MOPS buffer (50 mM M
OPS, pH 7.5, 100 mM potassium chloride, 1 mM DTT, 1 mM
After washing with EDTA), 1/20 volume of MO of the culture solution
The cells were suspended in PS buffer (containing 0.2 mg / ml lysozyme). This was ice-cooled for 30 minutes to obtain spheroplasts, and PMSF (phenylmethylsulfonylfluoride), leupeptin and pepstatin were added to the final concentrations of 1 mM, 0.1 μg / ml and 0.1 μg / ml, respectively, to The cell membrane was disrupted by sonication. 1,200 xg, 10
Unbroken cells were removed by centrifugation for 5 minutes, and the obtained supernatant was centrifuged.
After ultracentrifugation at 225,000 xg for 30 minutes at ℃, it was separated into a soluble fraction (supernatant) and a membrane fraction (precipitate). Membrane fraction has a final concentration of 6
After washing with MOPS buffer containing mM MgCl 2 , it was finally suspended in 50 mM potassium phosphate (pH 7.5) /0.25 M sucrose. The production of 1α, 24,25 (OH) 3 D 3 was carried out under the following conditions. 100 mM Tris-HCl (pH 7.
5), 1 mM EDTA, 20 μM 1α, 25 (OH) 2 D 3 , 2 μ
A membrane fraction (containing 1 mg protein) prepared from transformed Escherichia coli was added to a reaction mixture consisting of MADX, 0.2 μM ADR and 1 mM NADPH to make the total volume 0.5 ml, and the reaction was carried out at 37 ° C. for 60 minutes. Stop the reaction by adding 1.5 ml dichloromethane,
The mixture was stirred for 1 minute with a vortex mixer and then centrifuged to dry 1.3 ml of a dichloromethane layer. This was dissolved in a small amount of acetonitrile and analyzed by HPLC. As a result, the conversion rate to 1α, 24,25 (OH) 3 D 3 was 15% after the reaction time of 60 minutes. In addition, in the membrane fraction of the control strain, 1α, 24,25 (
No conversion to OH) 3 D 3 was observed.

【0015】実施例2 24オキソ25( OH) D3 および
24オキソ23,25(OH)23 の製造法 24,25(OH) D3 を基質として図1に示す2種類のビタ
ミンD3 誘導体の製造を以下の方法にしたがって実施し
た。実施例1に記載した方法により、形質転換大腸菌株
から膜画分を調製した。20μM 24、25(OH)23 ,100m
M トリス−塩酸(pH7.5 )、1mM EDTA、4μM AD
X、0.4μM ADR、1mM NADPHから成る反応混液
に形質転換大腸菌から調製した膜画分(2.5mg タンパク
質を含む)を加え全容を0.5ml とし、37℃で60分間反応
した。その結果、24オキソ25( OH) D3 および24オキ
ソ23,25(OH)23 の生成が認められた。これらの化合
物の構造はEI−MSによるフラグメントの開裂パター
ンにより確認した。24オキソ25( OH) D3 および24オ
キソ23,25(OH)23 への変換率はそれぞれ20%、3
1%であった。また、P450C24 を産生していない株
をネガティブコントロールとして反応させてもオキソ体
の生成は認められなかった。
Example 2 24 Oxo 25 (OH) D 3 and
Method for producing 24oxo23,25 (OH) 2 D 3 Using 24,25 (OH) D 3 as a substrate, two kinds of vitamin D 3 derivatives shown in FIG. 1 were produced according to the following method. The membrane fraction was prepared from the transformed Escherichia coli strain by the method described in Example 1. 20 μM 24, 25 (OH) 2 D 3 , 100 m
M Tris-HCl (pH7.5), 1mM EDTA, 4μM AD
A membrane fraction (containing 2.5 mg protein) prepared from transformed Escherichia coli was added to a reaction mixture consisting of X, 0.4 μM ADR and 1 mM NADPH to bring the total volume to 0.5 ml, followed by reaction at 37 ° C. for 60 minutes. As a result, it was observed the generation of 24-oxo-25 (OH) D 3 and 24-oxo-23,25 (OH) 2 D 3. The structures of these compounds were confirmed by the fragment cleavage pattern by EI-MS. The conversion rates of 24oxo 25 (OH) D 3 and 24oxo 23,25 (OH) 2 D 3 are 20% and 3 respectively.
It was 1%. In addition, even if a strain that did not produce P450 C24 was reacted as a negative control, the formation of oxo form was not observed.

【0016】実施例3 1α,24,25( OH)33 、24オ
キソ1α,25(OH)23 および24オキソ1α,23,25( O
H)33 の製造方法 1α,25(OH)23 を基質として図2に示す3種類のビ
タミンD3 誘導体の製造を以下の方法にしたがって実施
した。100mM トリス−塩酸(pH7.5 )、1mM EDTA、
20μM 1α,25(OH)23 、2 μM ADX、0.2 μM A
DR、1mM NADPHから成る反応混液にP450C24
産生大腸菌から調製した膜画分(22mg タンパク質を含
む)を加え全容を11mlとし、37℃で60分反応した。35ml
ジクロロメタンを加えて反応を停止し、ボルテックスミ
キサーで1分以上撹はん後遠心し、ジクロロメタン層を
分取し、乾固した。これを少量のアセトニトリルに溶解
し、高速液体クロマトグラフィ−で分析した。その結
果、92μgの1α,25(OH)2 3 から14μgの1α,24,
25( OH)33 、6μgの24オキソ1α,25(OH)23
6μgの24オキソ1α,23,25( OH)33 が生成し
た。
Example 3 1α, 24,25 (OH)3D3, 24
Kiso 1α, 25 (OH)2D3And 24 oxo 1α, 23,25 (O
H)3D3Manufacturing method of 1α, 25 (OH)2D3As a substrate, the three types of vinyl shown in Fig. 2 are used.
Tamin D3Preparation of derivatives according to the following method
did. 100 mM Tris-hydrochloric acid (pH 7.5), 1 mM EDTA,
20 μM 1α, 25 (OH)2D3, 2 μM ADX, 0.2 μM A
Add P450 to the reaction mixture consisting of DR and 1 mM NADPH.C24
Membrane fraction prepared from producing E. coli (containing 22 mg protein)
) Was added to bring the total volume to 11 ml, and the mixture was reacted at 37 ° C. for 60 minutes. 35 ml
Stop the reaction by adding dichloromethane and vortex the mixture.
After stirring for 1 minute or more with a kiser, centrifuge and separate the dichloromethane layer.
It was separated and dried. Dissolve this in a small amount of acetonitrile
And analyzed by high performance liquid chromatography. That conclusion
Fruit, 92μg of 1α, 25 (OH)2D 3From 14 μg of 1α, 24,
25 (OH)3D3, 6 μg of 24oxo 1α, 25 (OH)2D3,
 6 μg of 24oxo 1α, 23,25 (OH)3D3Generated by
It was

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 P450C24 による24、25(OH)23 の代謝
経路を示す。
FIG. 1 shows the metabolic pathway of 24,25 (OH) 2 D 3 by P450 C24 .

【図2】 P450C24 による1α、25(OH)23 の代
謝経路を示す。
FIG. 2 shows the metabolic pathway of 1α, 25 (OH) 2 D 3 by P450 C24 .

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ラット腎P450C24 産生大腸菌株由来の
酵素P450C24 を下記一般式化1 【化1】 (式中、R4 はHまたはOHを表し、R5 は、R4 がH
の時はOHを表し、R4がOHの時はR5 はHまたはO
Hを表す。)で表される化合物にフェレドキシンおよび
NADPH−フェレドキシン還元酵素の存在下に、作用
させることを特徴とする下記一般式化2 【化2】 (式中、R1 はOH、R2 はH、またはR1 及びR2
体で=Oを表す。R3 はR1 がOH、R2 がHを表す時
はHを表し、R1 及びR2 全体で=Oを表す時はR3
HまたはOHを表す。R4 はR1 がOH、R2 がHを表
す時はOHを表し、R1 及びR2 全体で=Oを表す時は
HまたはOHを表す。また、R4 は一般式化1で表され
る化合物および一般式化2で表される化合物において同
一の原子あるいは原子団を表す。だだし、一般式化1で
表される化合物と一般式化2で表される化合物とは異な
る化合物を表す。)で表されるビタミンD3 誘導体の製
造方法。
1. An enzyme P450 C24 derived from a rat kidney P450 C24- producing Escherichia coli strain is represented by the following general formula 1 (In the formula, R 4 represents H or OH, and R 5 is R 4 is H.
Represents OH, and when R 4 is OH, R 5 is H or O
Represents H. ) A compound represented by the following general formula (2) is characterized in that it is allowed to act in the presence of ferredoxin and NADPH-ferredoxin reductase. (Wherein, R 1 is OH, R 2 is .R 3 representing a = O H or R 1 and R 2 total, represents H when R 1 is OH, R 2 represents H, R 1 and When R 2 represents ═O, R 3 represents H or OH, R 4 represents OH when R 1 represents H, and OH represents when R 2 represents H, and ═O represents R 1 and R 2 as a whole. And R 4 represents the same atom or atomic group in the compound represented by the general formula 1 and the compound represented by the general formula 2. However, in the general formula 1, compound with general formalized represents a compound different from the compounds represented by 2.) vitamin D 3 derivative production method of which is represented by represented.
【請求項2】ラット腎P450C24 産生大腸菌株の膜画
分を使用することを特徴とする請求項1記載の方法
2. The method according to claim 1, wherein a membrane fraction of a rat kidney P450 C24- producing Escherichia coli strain is used.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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