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KR101479717B1 - One-pot production method of Enantiopure alkylamine and arylalkylamine of opposite chirality catalyzed by transaminase - Google Patents

One-pot production method of Enantiopure alkylamine and arylalkylamine of opposite chirality catalyzed by transaminase Download PDF

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KR101479717B1
KR101479717B1 KR20130021194A KR20130021194A KR101479717B1 KR 101479717 B1 KR101479717 B1 KR 101479717B1 KR 20130021194 A KR20130021194 A KR 20130021194A KR 20130021194 A KR20130021194 A KR 20130021194A KR 101479717 B1 KR101479717 B1 KR 101479717B1
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Abstract

본 발명은 오메가트랜스아미나제의 아미노기 전이 반응을 이용하여 알킬 케톤과 라세믹아릴알킬아민으로부터 광학활성 알킬아민과 광학활성 아릴알킬아민을 동시생산하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 종래 오메가트랜스아미나제를 이용한 광학활성 아민의 비대칭합성 방법의 문제를 해결하여 고순도의 광학활성 알킬아민을 고효율로 생산함과 동시에 광학활성 아릴알킬아민을 고순도로 생산하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 제조방법을 이용하게 되면, 광학활성 아민의 생산 단가의 절감이 가능하고, 한 번의 반응으로 단일 거울상 이성질체의 알킬아민과 아릴알킬아민의 동시 생산을 가능하게 한다.The present invention relates to a method for simultaneously producing an optically active alkylamine and an optically active arylalkylamine from an alkyl ketone and a racemic arylalkylamine using an amino group transfer reaction of an omega transaminase, It is possible to produce high purity optically active alkylamine with high efficiency and at the same time to produce optically active arylalkylamine with high purity. Therefore, by using the production method according to the present invention, it is possible to reduce the production cost of the optically active amine and enables simultaneous production of the single enantiomeric alkylamine and arylalkylamine in one reaction.

Description

트랜스아미나제를 이용한 광학활성 알킬아민과 아릴알킬아민의 동시생산방법{One-pot production method of Enantiopure alkylamine and arylalkylamine of opposite chirality catalyzed by transaminase}One-pot production method of enantiopure alkylamine and arylalkylamine of opposite chirality catalyzed by transaminase}

본 발명은 트랜스아미나제를 이용하여 광학활성 알킬아민과 광학활성아릴알킬아민을 동시에 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오메가트랜스아미나제의 아미노기 전이 반응을 이용하여 알킬 케톤과 라세믹 아릴알킬아민으로부터 광학활성 알킬아민과 광학활성 아릴알킬아민을 동시생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for simultaneously producing an optically active alkylamine and an optically active arylalkylamine using a transaminase, and more particularly, to a process for producing an optically active alkylamine and an optically active arylalkylamine using transaminase, To an optically active alkylamine and an optically active arylalkylamine simultaneously from an amine.

광학활성 키랄 아민은 정밀화학 산업뿐만 아니라 다수의 의약품의 제조에 중요한 화합물로써 효율적인 광학활성 아민의 생산방법의 개발에 대한 관심이 높아지고 있다. 화학 산업은 점차적으로 친환경적인 공정을 선호하는 추세이므로 금속 촉매를 이용한 광학활성 키랄아민의 합성방법을 대체할 수 있는 생체 촉매로서 오메가트랜스아미나제가 각광받고 있다. 케톤으로부터 광학활성 키랄아민을 생산하는 비대칭합성(asymmetric synthesis) 방법은 라세믹 아민으로부터 광학활성 키랄아민을 얻는 동역학적 분할(kinetic resolution) 방법에 비하여 2배의 수율을 얻을 수 있지만 오메가트랜스아미나제의 낮은 평형상수 때문에 비대칭합성 방법에 장애가 되었다. 예를 들어, 아세토페논과 알라닌간의 아미노기 전달반응의 평형상수는 8.8 × 10-4으로 알려져 있다. 2-부타논과 아세토페논과 같은 케톤을 비대칭 아민화할 수 있는 아미노 공여체를 찾는 연구는 현재까지 성공하지 못했다. 그러나, 하이드록시케톤이나 메톡시케톤과 같은 제한된 케톤에 대해서는 성공적인 수율로 비대칭 합성할 수 있는 방법이 보고되었다.Optically active chiral amines are increasingly interested in the development of efficient methods for producing optically active amines as compounds important not only in the fine chemical industry but also in the manufacture of many pharmaceuticals. Since the chemical industry is gradually advancing an eco-friendly process, omega transaminase is attracting attention as a biocatalyst that can replace the synthesis of optically active chiral amines using metal catalysts. Asymmetric synthesis methods for producing optically active chiral amines from ketones can yield twice as much yields as the kinetic resolution method for obtaining optically active chiral amines from racemic amines, Because of the low equilibrium constants, it has become an obstacle to the asymmetric synthesis method. For example, the equilibrium constant of the amino group transfer reaction between acetophenone and alanine is known to be 8.8 × 10 -4 . Research to find an amino donor capable of asymmetrically aminating ketones such as 2-butanone and acetophenone has not been successful so far. However, it has been reported that a limited ketone such as hydroxy ketone or methoxy ketone can be unsymmetrically synthesized in a successful yield.

낮은 평형상수를 극복하기 위하여 현재까지의 많은 연구들은 아미노 공여체를 찾는 대신 아미노기 전달반응에 의하여 생성된 부산물(co-product)를 제거함으로써 반응의 평형을 생성물쪽으로 이동하도록 반응을 디자인하여 왔다. 이를 위하여 알라닌을 아미노 공여체로 제공하고 부산물로 생성되는 파이루베이트를 락테이트 디하이드로제나 파이루베이트 디카복실레이즈 같은 생촉매를 사용하여 다른 화합물로 변형하거나 다시 알라닌으로 만들어주는 연구들이 진행되어 왔다. 최근에는 값싼 아미노 공여체인 아이소프로필아민을 사용하여 케톤을 아민화하고 부산물로 생성된 아세톤의 높은 휘발성을 이용하여 평형상수를 극복하는 연구가 보고되었다. 아이소프로필아민을 사용한 연구는 45 ℃와 300 torr 진공상태에서 Arthrobacter sp. 유래의 개량된 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 사용하여 시타글립틴을 산업적 규모로 합성하는데 성공하기도 하였다.To overcome low equilibrium constants many studies to date have designed the reaction to shift the equilibrium of the reaction towards the product by removing the co-product produced by the amino group transfer reaction, instead of looking for the amino donor. To this end, research has been conducted to provide alanine as an amino donor and to convert pyruvate produced as a byproduct to other compounds using biocatalysts such as lactate dehydrogenase or pyruvate decarboxylase, or to make them again into alanine. In recent years, research has been conducted to overcome the equilibrium constants by using amines of ketones and the high volatility of acetone produced as a byproduct, using isopropylamine, which is a cheap amino donor. Studies using isopropylamine showed that Arthrobacter sp. (R) -selective omega transaminase, which has been successfully used to synthesize citriptyline on an industrial scale.

하지만, 이 방법에는 몇 가지 문제점이 있다. 첫 번째로 아이소프로필아민은 대부분의 오메가트랜스아미나제에 대하여 활성이 낮다. 예를 들어 Vibrio fluvialis JS17과 Arthrobacter sp. 유래의 오메가트랜스아미나제는 아이소프로필아민에 대한 활성이 가장 좋은 아미노 공여체인 α-메틸벤질아민에 비하여 1% 이하이다. 그러므로, 효소 단백질의 개량이 없이는 아민화하고자 하는 케톤에 대한 활성과 아이소프로필아민에 대한 활성을 모두 가지는 오메가트랜스아미나제를 찾아야 하므로 특정한 경우에만 제한적인 방법이다. 또한, 두 번째로 아세톤을 증발시키는 방법은 아민화하고자 하는 기질 케톤이 낮은 끓는점을 가질 경우 함께 증발될 수 있으므로 효율적인 방법이 아니며 또한 2-부틸아민과 같은 경우 아이소프로필아민과 구조가 비슷하므로 남아있는 아이소프로필아민 때문에 생성된 아민의 회수에 문제가 있다.However, there are some problems with this method. First, isopropylamine is less active against most omega transaminases. For example, Vibrio fluvialis JS17 and Arthrobacter sp. Derived omega transaminase is 1% or less as compared to? -Methylbenzylamine, which is the best amino donor for isopropylamine. Therefore, without an improvement of the enzyme protein, omega transaminase, which has both an activity on the ketone to be aminated and an activity on isopropylamine, is a limited method in only a specific case. Secondly, the method of evaporating acetone is not an efficient method because the substrate ketone to be aminated can be evaporated together with a low boiling point. In the case of 2-butylamine, since the structure is similar to that of isopropylamine, There is a problem in the recovery of the amine produced due to isopropylamine.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 생촉매를 이용하여 광학 활성 알킬아민의 합성을 위한 새로운 비대칭 합성 방법을 제공하고, 동시에 라세믹 아릴알킬아민의 동역학적 분할을 통하여 광학활성 아릴알킬아민을 제공하는 것이며, 더욱 구체적으로는 알킬케톤을 아민화하기 위하여 아미노 공여체로 라세믹 아릴알킬아민을 제공함으로써 오메가트랜스아미나제의 아미노기 전달 반응을 통해 광학활성 알킬아민과 반대의 비대칭성을 가지는 알릴알킬아민을 동시에 제조하는 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a novel asymmetric synthesis method for the synthesis of an optically active alkylamine using a biocatalyst, and at the same time to provide a kinetic separation of racemic arylalkylamine To provide optically active arylalkylamines through the amino group transfer of the omega transaminase, and more specifically to provide optically active arylalkylamines via optically active alkylamines via the amino group transfer of the omega transaminases by providing racemic arylalkylamines as amino donors for aminating alkyl ketones. Of an asymmetric allyl alkylamine at the same time.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 특징에 따른 광학활성 알킬아민 및 광학활성 아릴알킬아민의 제조방법은 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for preparing an optically active alkylamine and an optically active arylalkylamine, comprising the steps of:

(a) 기질인 알킬케톤 및 라세믹 아릴알킬아민을 효소인 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제에 제공하는 단계,(a) providing an alkylketone and a racemic arylalkylamine, which are substrates, to the enzyme (S) -selective omega transaminase or (R) -elective omega transaminase,

(b) 상기 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제에 의한 아미노기 전달반응을 통하여 상기 라세믹 아릴알킬아민 중 (S) 배열 또는 (R) 배열 아릴알킬아민을 선택적으로 디아미네이션하여 아릴알킬케톤을 생산하는 단계,(b) reacting the (S) - or (R) -substituted arylalkylamine in the racemic arylalkylamine via an amino group transfer reaction with the (S) -selective omega transaminase or (R) Optionally, diaminating to produce an arylalkyl ketone,

(c) 상기 (b) 단계의 반응에 의해 라세믹 아릴알킬아민이 동역학적 분할(kinetic resolution)되어 단일 거울상 이성질체의 광학활성 (R) 배열 또는 (S) 배열의 아릴알킬아민을 생산하는 단계,(c) kinetic resolution of the racemic arylalkylamine by the reaction of step (b) to produce an arylalkylamine of a single enantiomer in an optically active (R) configuration or (S) configuration,

(d) 상기 (b) 단계의 아미노기 전달반응에 의해 알킬케톤을 아미네이션하여 단일 거울상 이성질체의 광학활성 (S) 배열 또는 (R) 배열의 알킬아민을 생산하는 단계.(d) aminating the alkyl ketone by an amino group transfer reaction in step (b) to produce an alkyl amine of an optically active (S) configuration or (R) configuration of a single enantiomer.

또한, 상기 (a) 단계에서 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제를 제공하는 경우에는, 상기 (b) 단계에서 (S) 배열 광학활성 아릴알킬아민을 기질로 사용하여 반응한 후 상기 (c) 및 (d) 단계에서 (R) 배열 광학활성 아릴알킬아민 및 (S) 배열 광학활성 알킬아민을 선택적으로 생산하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the case of providing the (S) -selective omega transaminase in the step (a), the reaction is performed using the optically active arylalkylamine (S) And (d) selectively producing the (R) aligned optically active arylalkylamine and the (S) aligned optically active alkylamine.

또한, 상기 (a) 단계에서 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 제공하는 경우에는, 상기 (b) 단계에서 (R) 배열 광학활성 아릴알킬아민을 기질로 사용하여 반응한 후 상기 (c) 및 (d) 단계에서 (S)-배열 광학활성 아릴알킬아민 및 (R) 배열 광학활성 알킬아민을 선택적으로 생산하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the case of providing (R) -selective omega transaminase in the step (a), the step (b) may be performed by reacting the optically active arylalkylamine (R) And (S) -enriched optically active arylalkylamines and (R) -enriched optically active alkylamines in step (d).

또한, 상기 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제는 오크로박트럼엔트로피(Ochrobactrum anthropi)에서 유래한 것으로서, [서열번호 1]의 염기서열로부터 전사된 후 번역되어 생성된 효소인 것을 특징으로 한다.In addition, the (S) -selective omega transaminase may be selected from the group consisting of Ochrobactrum Anthropi , which is an enzyme that is transcribed and then transcribed from the nucleotide sequence of [SEQ ID NO: 1].

또한, 상기 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제는 아스로박터 종(Arthrobacter sp.)에서 유래한 것으로서, [서열번호 2]의 염기서열로부터 전사된 후 번역되어 생성된 효소인 것을 특징으로 한다.The (R) -selective omega transaminase is derived from Arthrobacter sp. And is characterized in that it is an enzyme transcribed after transcribed from the nucleotide sequence of [SEQ ID NO: 2].

또한, 상기 라세믹 아릴알킬아민은 벤질아민, α-메틸벤질아민, 1-메틸-3-페닐프로필아민, 4-플루오로-α-메틸벤질아민, α-에틸벤질아민, 1-아미노인단 및 멕실레타인로 이루어지는 군 중에서 선택될 수 있다.Also, the racemic arylalkylamine may be a benzylamine,? -Methylbenzylamine, 1-methyl-3-phenylpropylamine, 4-fluoro-a-methylbenzylamine,? -Ethylbenzylamine, ≪ / RTI > and the like.

또한, 상기 알킬케톤은 2-부타논, 2-펜타논, 사이크로프로필메틸케톤, 3-메틸-2-부타논, 4-메틸-2-펜타논, 2-헥사논, 2-옥타논, 메톡시아세톤 및 하이드록시아세톤으로 이루어지는 군 중에서 선택될 수 있다.Also, the alkyl ketone may be at least one selected from the group consisting of 2-butanone, 2-pentanone, cyclopropylmethylketone, 3-methyl-2-butanone, ≪ / RTI > methoxyacetone, and hydroxyacetone.

본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 광학활성 아릴알킬아민, 광학활성 알킬아민 또는 이들의 혼합물을 포함하는 의약품을 제공한다.The present invention provides a medicament comprising an optically active arylalkylamine, an optically active alkylamine, or a mixture thereof, prepared according to the above-described preparation method.

또한, 상기 제조방법에 따라 제조된 광학활성 아릴알킬아민, 광학활성 알킬아민 또는 이들의 혼합물을 중간체로 포함하여 생산되는 의약품을 제공한다.Also provided is a medicament produced by the production of an optically active arylalkylamine, an optically active alkylamine or a mixture thereof as an intermediate.

본 발명은 종래 오메가트랜스아미나제를 이용한 광학활성 아민의 비대칭합성 방법의 문제를 해결하여 고순도의 광학활성 알킬아민을 고효율로 생산함과 동시에 광학활성 아릴알킬아민을 고순도로 생산하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 제조방법을 이용하게 되면, 광학활성 아민의 생산 단가의 절감이 가능하고, 한 번의 반응으로 단일 거울상 이성질체의 알킬아민과 아릴알킬아민의 동시 생산을 가능하게 한다.The present invention solves the problem of the asymmetric synthesis method of optically active amine using omega transaminase to produce optically active alkylamine of high purity with high efficiency and at the same time to produce optically active arylalkylamine with high purity. Therefore, by using the production method according to the present invention, it is possible to reduce the production cost of the optically active amine and enables simultaneous production of the single enantiomeric alkylamine and arylalkylamine in one reaction.

도 1은 오메가트랜스아미나제의 아릴알킬아민의 활성에 따른 평형상수(reaction quotient, Q)를 비교한 그래프이다.
도 2는 오메가트랜스아미나제의 2-부타논, 아이소프로필아민간의 아미노기 전달반응의 평형상수를 조사한 그래프이다.
도 3은 오메가트랜스아미나제의 반응성이 있는 거울상 이성질체 아민에 대한 기질저해 효과를 조사한 그래프이다.
도 4은 오메가트랜스아미나제의 반응성이 없는 거울상 이성질체 아민에 대한 기질저해 효과를 조사한 그래프이다.
도 5는 오메가트랜스아미나제의 케톤에 대한 생성물저해 효과를 조사한 그래프이다.
1 is a graph comparing a reaction constant (Q) according to the activity of an arylalkylamine of an omega transaminase.
2 is a graph showing the equilibrium constants of the amino group transfer reactions of 2-butanone and isopropylamine of omega transaminase.
Figure 3 is a graph showing the substrate inhibitory effect of omega transaminase on reactive enantiomeric amines.
FIG. 4 is a graph showing the substrate inhibitory effect of the omega transaminase on the non-reactive enantiomeric amines.
FIG. 5 is a graph showing the product inhibitory effect of ketone of omega transaminase.

이에 본 발명자들은 생산 단가를 절감하고, 광학활성 알킬아민과 광학활성 아릴알킬아민을 단일 거울상 이성질체로서 선택적으로 제공하는 것이 가능한 광학활성 아민의 제조방법을 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 본 발명에 따른 광학활성 알킬아민 및 아릴알킬아민의 제조방법을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
The inventors of the present invention have made extensive efforts to develop a process for producing an optically active amine capable of reducing the production cost and selectively providing an optically active alkylamine and an optically active arylalkylamine as a single enantiomer, The present inventors have discovered a method for producing an optically active alkylamine and an arylalkylamine, thereby completing the present invention.

구체적으로 본 발명에 따른 광학활성 알킬아민 및 아릴알킬아민의 제조방법은 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the process for preparing an optically active alkylamine and an arylalkylamine according to the present invention is characterized by comprising the following steps.

(a) 기질인 알킬케톤 및 라세믹 아릴알킬아민을 효소인 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제에 제공하는 단계,(a) providing an alkylketone and a racemic arylalkylamine, which are substrates, to the enzyme (S) -selective omega transaminase or (R) -elective omega transaminase,

(b) 상기 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제가 상기 라세믹 아릴알킬아민 중 (S) 배열 또는 (R) 배열 광학활성 아릴알킬아민을 기질로 사용하면서, 상기 (a) 단계에서 제공된 알킬케톤과 아미노기 전달반응을 통한 단일 거울상 이성질체의 (R) 배열 또는 (S) 배열 아릴알킬아민을 생산하는 동역학적 분할(kinetic resolution)을 수행하는 단계,(b) using the (S) -selective omega transaminase or (R) -selective omega transaminase as the substrate in the (S) arrangement or the (R) arrangement optically active arylalkylamine in the racemic arylalkylamine, Performing a kinetic resolution to produce an (R) -orientation of a single enantiomer or (S) -array arylalkylamine through an amino group transfer reaction with the alkyl ketone provided in step (a)

(c) 상기 (b) 단계의 반응에 의해 (R) 배열 또는 (S) 배열 광학활성 아릴알킬아민 및 (S) 배열 또는 (R) 배열 광학활성 알킬아민을 생산하는 단계.
(c) producing an (R) or (S) aligned optically active arylalkylamine and (S) or (R) ordered optically active alkylamine by the reaction of step (b).

상기 본 발명에 따른 광학활성 아릴알킬아민 및 알킬아민의 제조방법은 하기 [반응식 1]로 나타낼 수 있다.The method for preparing optically active arylalkylamine and alkylamine according to the present invention can be represented by the following Reaction Scheme 1.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112013017660053-pat00001
Figure 112013017660053-pat00001

상기 [반응식 1]과 같이, 본 발명은 상기 (a) 단계에서 알킬케톤과 라세믹 아릴알킬아민을 기질로서 제공하고, 여기에 효소인 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 제공한다.As shown in Reaction Scheme 1, the present invention provides an alkylketone and racemic arylalkylamine as a substrate in the step (a), wherein the enzyme is an (S) -selective omega transaminase or (R) Omega transaminase is provided.

상기 (a) 단계에서 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제를 제공하는 경우에는 상기 (b) 단계에서 라세믹 아릴알킬아민 중에서 (S) 배열 광학활성 아릴알킬아민을 아미노 공여체로 사용하고 알킬케톤을 아미노 수용체로 사용하여 반응한 후, 상기 (c) 단계에서 (R) 배열 광학활성 아릴알킬아민 및 (S) 배열 광학활성 알킬아민을 선택적으로 생산할 수 있다.In the case of providing (S) -selective omega transaminase in step (a), in step (b), an optically active arylalkylamine of the (S) configuration in racemic arylalkylamine is used as an amino donor and an alkylketone (R) sequential optically active arylalkylamine and (S) sequential optically active alkylamine can be selectively produced in step (c).

이는 (S) 선택적 오메가트랜스아미나제의 아미노기 전달반응을 통한 동역학적 분할(kinetic resolution) 및 비대칭 합성(asymmetric synthesis)을 수행함으로써 이루어진다.This is accomplished by performing kinetic resolution and asymmetric synthesis through the amino group transfer of the (S) selective omega transaminase.

또한, 상기 (a) 단계에서 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 제공하는 경우에는 상기 (b) 단계에서 라세믹 아릴알킬아민 중에서 (R) 배열 광학활성 아릴알킬아민을 아미노 공여체로 사용하고 알킬케톤을 아미노 수용체로 사용하여 반응한 후, 상기 (c) 단계에서 (S) 배열 광학활성 아릴알킬아민 및 (R) 배열 광학활성 알킬아민을 선택적으로 생산할 수 있다.In addition, in the case of providing (R) -selective omega transaminase in step (a), it is preferable that (R) -optically active arylalkylamine is used as an amino donor in the racemic arylalkylamine in the step (b) After reacting using ketones as amino acceptors, the (S) sequential optically active arylalkylamine and (R) sequential optically active alkylamine can be selectively produced in step (c).

이는 (R) 선택적 오메가트랜스아미나제의 아미노기 전달반응을 통한 동역학적 분할(kinetic resolution) 및 비대칭 합성(asymmetric synthesis)을 수행함으로써 이루어진다.This is accomplished by performing kinetic resolution and asymmetric synthesis through the amino group transfer of the (R) selective omega transaminase.

따라서, 상기 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제를 제공하는 경우에는 최종적으로 단일 거울상 이성질체로서 (R) 배열 광학활성 아릴알킬아민 및 (S) 배열 광학활성 알킬아민을 선택적으로 생산할 수 있으며, 또한 상기 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 제공하는 경우에는 최종적으로 단일 거울상 이성질체로서 (S) 배열 광학활성 아릴알킬아민 및 (R) 배열 광학활성 알킬아민을 선택적으로 생산할 수 있다.Thus, when the (S) -selective omega transaminase is provided, it is possible to selectively produce (R) -enriched optically active arylalkylamine and (S) -encordinated optically active alkylamine as a single enantiomer, (S) -array optically active arylalkylamine and (R) -arranged optically active alkylamine can be selectively produced as a single enantiomer when the (R) -selective omega transaminase is provided.

또한, 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 상기 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제는 오크로박트럼엔트로피(Ochrobactrum anthropi)에서 유래한 것으로서, [서열번호 1]의 염기서열로부터 전사된 후 번역되어 생성된 효소일 수 있다.In addition, although there is no particular limitation, the (S) -selective omega transaminase may be an Ochrobactrum anthropi , and may be an enzyme transcribed after transcription from the nucleotide sequence of [SEQ ID NO: 1].

또한, 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 상기 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제는 바람직하게 아스로박터 종(Arthrobactersp.)에서 유래한 것으로서, [서열번호 2]의 염기서열로부터 전사된 후 번역되어 생성된 효소일 수 있다.Furthermore, although there is no particular limitation, the (R) -selective omega transaminase is preferably derived from Arthrobacter sp., Which is transcribed from the nucleotide sequence of [SEQ ID NO: 2] Lt; / RTI >

또한, 상기 라세믹 아릴알킬아민은 바람직하게는 벤질아민, α-메틸벤질아민, 1-메틸-3-페닐프로필아민, 4-플루오로-α-메틸벤질아민, α-에틸벤질아민, 1-아미노인단 및 멕실레타인으로 이루어지는 군 중에서 선택된다.
The racemic arylalkylamine is preferably benzylamine,? -Methylbenzylamine, 1-methyl-3-phenylpropylamine, 4-fluoro-a-methylbenzylamine,? -Ethylbenzylamine, 1- Aminoindan and mexylethanes. ≪ / RTI >

본 발명에 따른 알킬아민의 비대칭 합성방법의 바람직한 일 실시예로서, 상기 아릴알킬아민과 2-부타논을 기질로 제공하여 이루어지는 반응을 하기 [반응식 2]로 나타냈다.As a preferred embodiment of the asymmetric synthesis method of the alkylamine according to the present invention, the reaction of providing the arylalkylamine and 2-butanone as a substrate is shown in the following Reaction Scheme 2.

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure 112013017660053-pat00002
Figure 112013017660053-pat00002

상기 [반응식 2]에서,In the above Reaction Scheme 2,

3a 내지 3g는 하기 구조식 중에서 선택된다.3a to 3g are selected from the following structural formulas.

Figure 112013017660053-pat00003
Figure 112013017660053-pat00003

상기 [반응식 2]에서 확인할 수 있는 바와 같이, (S)-선택적 오메가트랜스아미나제가 아릴알킬아민을 아미노 공여체로 사용하여 디아미네이션한 후, 또 다른 기질인 2-부타논을 아민화하는 아미노기 전달 반응을 할 수 있다. 이러한 반응을 통해 결과적으로는 (S) 배열 2-부틸아민과 아릴알킬케톤을 생산하게 된다.As shown in the above Reaction Scheme 2, the (S) -selective omega transaminase is diaminated by using an arylalkylamine as an amino donor, and then an amino group transferring another amino acid such as 2-butanone Reaction can be performed. This reaction results in the formation of the (S) -configured 2-butylamine and arylalkyl ketone.

또한, 상기 [반응식 2]의 일부 변형으로서, (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 사용하는 반대의 경우에는 아릴알킬아민을 아미노 공여체로 사용하여 디아미네이션한 후, 또 다른 기질인 2-부타논을 아민화하는 아미노기 전달 반응을 할 수 있다. 이러한 반응을 통해 결과적으로는 (R) 배열 2-부틸아민과 아릴알킬케톤을 생산하게 된다.Further, as a partial modification of the above Reaction Scheme 2, in the opposite case of using (R) -selective omega transaminase, an arylalkylamine is used as an amino donor to diaminate, and then another substrate, An amino group transfer reaction can be performed that amines the rice. This reaction results in the production of (R) -configured 2-butylamine and arylalkyl ketones.

상기 알킬케톤은 2-부타논, 2-펜타논, 사이크로프로필메틸케톤, 3-메틸-2-부타논, 4-메틸-2-펜타논, 2-헥사논, 2-옥타논, 메톡시아세톤 및 하이드록시아세톤으로 이루어지는 군 중에서 선택된다.
The alkyl ketone may be selected from the group consisting of 2-butanone, 2-pentanone, cyclopropylmethyl ketone, 3-methyl-2-butanone, Acetone, and hydroxyacetone.

본 발명 중 알킬아민의 비대칭 합성 방법 및 아릴알킬아민의 동역학적 분할 방법의 바람직한 일 실시예로서 상기 알킬케톤과 α-메틸벤질아민을 기질로 제공하여 이루어지는 반응을 하기 [반응식 3]으로 나타냈다.As a preferred embodiment of the asymmetric synthesis method of alkylamine and the kinetic resolution method of arylalkylamine in the present invention, the reaction of providing the alkyl ketone and? -Methylbenzylamine as a substrate is shown in the following Reaction Scheme 3.

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

Figure 112013017660053-pat00004
Figure 112013017660053-pat00004

상기 [반응식 3]에서,In the above reaction scheme 3,

1a 내지 1i에서 R은 하기 구조식 중에서 선택된다.In R 1a to R 1i, R is selected from the following formulas.

Figure 112013017660053-pat00005
Figure 112013017660053-pat00005

상기 [반응식 3]에서 확인할 수 있는 바와 같이, (S)-선택적 오메가트랜스아미나제가 라세믹 α-메틸벤질아민 중 (S) 배열 α-메틸벤질아민을 아미노공여체로 사용하여 디아미네이션한 후, 또 다른 기질인 알킬케톤을 아민화하는 아미노기 전달 반응을 할 수 있다. 이러한 반응을 통해 결과적으로는 (S) 배열 알킬아민과 (R) 배열 α-메틸벤질아민과 아세토페논을 생산하게 된다. 이는 결국 최종 생성물로서 (S) 배열 알킬아민과 (R) 배열 α-메틸벤질아민과 아세토페논을 수득할 수 있음을 의미한다.As can be seen from the above Reaction Scheme 3, the (S) -selective omega transaminase is diaminated by using (S) -configuration α-methylbenzylamine in racemic α-methylbenzylamine as an amino donor, The amino group transfer reaction which amines other alkyl ketones is possible. This reaction results in the formation of (S) -arylamines and (R) -substituted α-methylbenzylamines and acetophenones. This means that it is possible to obtain, as the final product, (S) an array of alkylamines and (R) arrays of alpha -methylbenzylamine and acetophenone.

또한, 상기 [반응식 3]의 일부 변형으로서, (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 사용하는 반대의 경우에는 라세믹 α-메틸벤질아민 중 (R) 배열 α-메틸벤질아민을 아미노 공여체로 사용하여 디아미네이션한 후, 또 다른 기질인 알킬케톤을 아민화하는 아미노기 전달 반응을 할 수 있다. 이러한 반응을 통해 결과적으로는 (R) 배열 알킬아민과 (S) 배열 α-메틸벤질아민과 아세토페논을 생산하게 된다. 이는 결국 최종 생성물로서 (R) 배열 알킬아민과 (S) 배열 α-메틸벤질아민과 아세토페논을 수득할 수 있음을 의미한다Further, as a partial modification of the above Reaction Scheme 3, in the case of using the (R) -selective omega transaminase, the (R) -configuration of α-methylbenzylamine in racemic α-methylbenzylamine is used as the amino donor After the diamination, an amino group transfer reaction can be carried out which amines the alkyl ketone, another substrate. This reaction results in the production of (R) arrays of alkylamines and (S) arrays of α-methylbenzylamines and acetophenones. This means that it is possible to obtain (R) -arylamines and (S) -substituted-methylbenzylamines and acetophenones as final products

상기 알킬케톤은 2-부타논, 2-펜타논, 사이크로프로필메틸케톤, 3-메틸-2-부타논, 4-메틸-2-펜타논, 2-헥사논, 2-옥타논, 메톡시아세톤 및 하이드록시아세톤으로 이루어지는 군 중에서 선택된다.The alkyl ketone may be selected from the group consisting of 2-butanone, 2-pentanone, cyclopropylmethyl ketone, 3-methyl-2-butanone, Acetone, and hydroxyacetone.

상기 라세믹 아릴알킬아민은 벤질아민, α-메틸벤질아민, 1-메틸-3-페닐프로필아민, 4-플루오로-α-메틸벤질아민,α-에틸벤질아민, 1-아미노인단 및 멕실레타인으로 이루어지는 군 중에서 선택된다.
The racemic arylalkylamine may be selected from the group consisting of benzylamine,? -Methylbenzylamine, 1-methyl-3-phenylpropylamine, 4-fluoro-a-methylbenzylamine,? -Ethylbenzylamine, And others.

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

실시예 1. 오크로박트럼앤트로피(Ochrobactrum anthropi)로부터 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제를 암호화하는 DNA 및 벡터 DNA로 이루어진 재조합 DNA의 제조Example 1. Ochrobactrum < RTI ID = 0.0 > Preparation of recombinant DNA consisting of DNA and vector DNA encoding (S) - selective omega transaminase from anthropi

오크로박트럼앤트로피(Ochrobactrum anthropi)을 LB-브로쓰(펩톤 10 g/L, 효모 추출물 5 g/L, 염화나트륨 5 g/L, pH 7)중에서 37 ℃, 12 시간 배양한 후 싱글 콜로니로부터 오메가트랜스아미나제를 발현하는 유전자를 합성하였으며, 이를 DNA 프라이머를 이용하여 PCR 방법에 의하여 증폭하여 수득하였다. 수득된 DNA 단편을 발현 벡터 DNA pET28a(+)에 Nde1, Eag1 제한효소와 라이게이즈를 이용하여 삽입하였다. 이때 사용된 프라이머는 하기 [표 1]과 같다. Ochrobactrum and Trophy Anthropi was cultured in LB-broth (peptone 10 g / L, yeast extract 5 g / L, sodium chloride 5 g / L, pH 7) at 37 ° C for 12 hours and then the gene expressing omega transaminase from single colonies Were synthesized and amplified by PCR method using DNA primers. The obtained DNA fragment was inserted into the expression vector DNA pET28a (+) using Nde1, Eag1 restriction enzyme and ligase. The primers used here are shown in Table 1 below.

구분division 염기서열Base sequence 정방향 프라이머Forward primer 5'-GATATACCATGGNNACTGCTCAGCCAAACTCT-3'5'-GATATACCATGGNNACTGCTCAGCCAAACTCT-3 ' 역방향 프라이머Reverse primer 5'-CGAGTGCGGCCGTCCTGGTGAGGCTTGC-3'5'-CGAGTGCGGCCGTCCTGGTGAGGCTTGC-3 '

실시예 2. 아스로박터 종(Arthrobacter sp.)로부터 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 암호화하는 DNA 및 벡터 DNA로 이루어진 재조합 DNA의 제조Example 2 < RTI ID = 0.0 > Arthrobacter < Production of recombinant DNA consisting of DNA and vector DNA encoding (R) -selective omega transaminase from

아스로박터 종(Arthrobactersp.) 유래의 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제 유전자 서열(NCBI gene ID: 115385557)을 pGEM-T vector에 합성하여 플라스미드로부터 오메가트랜스아미나제를 발현하는 유전자를 합성하였으며, 이를 DNA 프라이머를 이용하여 PCR 방법에 의하여 증폭하여 수득하였다. 수득된 DNA 단편을 발현 벡터 DNA pET28a(+)에 Nco1, Xho1 제한효소를 이용하여 클로닝하였다. 이때 사용된 프라이머는 하기 [표 2]와 같다.A gene encoding omega transaminase was synthesized from a plasmid by synthesizing the (R) -selective omega transaminase gene sequence (NCBI gene ID: 115385557) derived from Arthrobacter sp. Into pGEM-T vector , Which was amplified by PCR using DNA primers. The obtained DNA fragment was cloned into the expression vector DNA pET28a (+) using Nco1 and Xho1 restriction enzymes. The primers used here are shown in Table 2 below.

구분division 염기서열Base sequence 정방향 프라이머Forward primer 5'-GATATACCATGGCATTCAGCGCCGAT-3'5'-GATATACCATGGCATTCAGCGCCGAT-3 ' 역방향 프라이머Reverse primer 5'-GTGGTGCTCGAGATACTGAACCGGTGTCAG-3'5'-GTGGTGCTCGAGATACTGAACCGGTGTCAG-3 '

실시예 3. 형질 전환 균주로부터 효소의 과발현 및 정제Example 3 Overexpression and Purification of Enzyme from Transformant Strain

상기 실시예 1 및 실시예 2에서 수득된 플라스미드를 사용하여 E.coli BL21(DE3)를 형질전환시켰다. 가나마이신을 함유하는 LB-보로쓰 300 mL에서 배양시킨 후, IPTG(최종 농도 1 mM)를 현탁도(OD) 0.5에서 첨가하였다. 이후 6 시간 이상 37 ℃에서 배양한 후 10000×g 4 ℃에서 20 분간 원심분리하여 세균세포를 얻어 15 mL 리서스펜션 버퍼(50 mM Tris-HCl, 50 mM 염화칼슘, 1 mM β-mercaptoethanol, 0.1 mM PMSF, 20 μM PLP, pH 7)로 현탁시켰다. 이를 빙냉시키면서 초음파 처리를 한 다음 17000×g 4 ℃에서 30분간 원심 분리하여 상층액을 조추출액으로 수득하였다. 이 조추출액을 친화성 크로마토그래피를 이용하여 원하는 오메가트랜스아미나제 정제하여 효소 용액을 얻었다.
The plasmids obtained in the above Example 1 and Example 2 were used to transform E. coli BL21 (DE3). After culturing in 300 mL of LB-borax containing kanamycin, IPTG (final concentration 1 mM) was added at a suspension OD (OD) of 0.5. After incubation for more than 6 hours at 37 ° C, the cells were centrifuged at 10,000 × g for 20 minutes to obtain bacterial cells. The cells were resuspended in 15 mL resuspension buffer (50 mM Tris-HCl, 50 mM calcium chloride, 1 mM β-mercaptoethanol, 0.1 mM PMSF , 20 [mu] M PLP, pH 7). The mixture was subjected to ultrasonic treatment while being ice-cooled, and then centrifuged at 17000 x g at 4 DEG C for 30 minutes to obtain a supernatant as a crude extract. This crude extract was purified by the desired omega transaminase using affinity chromatography to obtain an enzyme solution.

실시예 4. 정제된 효소의 활성측정 및 농도결정Example 4. Determination of Activity and Determination of Concentration of Purified Enzyme

효소의 활성 및 농도 결정은 37 ℃에서 50 mM potassium phosphate 버퍼 pH 7에서 수행되었다. 활성 측정을 위한 효소반응은 반응시작 10 분 후 반응 용액 100 ?에 아세도니트릴 600 μL를 넣어 멈추었다. 상기 실시예 3에서 정제된 1 unit의 오메가트랜스아미나제 활성은 10 mM 파이루베이트, 10 mM (S)- 또는 (R)-α-메틸벤질아민에서 1분 동안 1 μmole의 아세토페논이 생기는 것을 의미한다. 활성 측정을 위하여 아세토페논을 HPLC를 이용하여 측정한다.
Enzyme activity and concentration determinations were performed at 37 ° C in 50 mM potassium phosphate buffer, pH 7. The enzyme reaction for the activity measurement was stopped by adding 600 μL of acetonitrile to 100 μl of the reaction solution 10 minutes after the start of the reaction. The 1 unit of omega transaminase activity purified in Example 3 above indicated that 1 μmole of acetophenone was formed in 10 mM pyruvate, 10 mM (S) - or (R) - α-methylbenzylamine for 1 minute it means. For activity measurement, acetophenone is measured using HPLC.

실시예 5. 정제한 오메가트랜스아미나제의 아미노 공여체 또는 수용체에 대한 활성 조사Example 5: Activity of purified omega transaminase on amino donor or receptor

상기 실시예 3에서 정제된 트랜스아미나제의 아미노 공여체에 대한 기질 특이성을 조사하였다. 50 mM의 파이루베이트, 100 mM 라세믹 아민 (50 mM 벤질아민), 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate 버퍼 pH 7, 37 ℃ 조건에서 0.2 U/mL의 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제를 첨가하여 10 분간 반응하여 L-알라닌의 생성양을 GITC 유도체화를 통하여 HPLC로 특정하였다.The substrate specificity of the amino donor of the transaminase purified in Example 3 above was investigated. (S) -selective omega transaminase was added at 50 ° C, 50 mM pyruvate, 100 mM racemic amine (50 mM benzylamine), 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate buffer, And the amount of L-alanine produced by HPLC was determined by GITC derivatization.

그 결과 벤질아민의 활성이 가장 좋았으며 아미노인단의 경우 가장 좋지 않았으며, 구체적인 결과를 하기 도 1에 나타내었다.As a result, the activity of benzylamine was the best, and the aminoindan was not the best. Concrete results are shown in FIG.

상기 실시예 3에서 정제된 트랜스아미나제의 아미노 수용체에 대한 기질 특이성을 조사하였다. 50 mM의 케톤, 200 mM 라세믹 α-메틸벤질아민, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate 버퍼 pH 7, 15 % DMSO, 37 ℃ 조건에서 4.5 U/mL의 (S)-선택적 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 첨가하여 10 분간 반응하여 아세토페논생성량을 HPLC로 특정하였다.The substrate specificity of the amino acid receptor of the purified transaminase in Example 3 was examined. (S) -selective or (R) -selective at a concentration of 4.5 U / mL at 50 mM Ketone, 200 mM racemic a-methylbenzylamine, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate buffer pH 7, 15% DMSO, Omega transaminase was added and reacted for 10 minutes to determine the amount of acetophenone produced by HPLC.

그 결과, (S) 선택적 오메가트랜스아미나제의 경우 메톡시아세톤 및 하이드록시아세톤은 2-부타논에 비하여 2배 이상의 활성을 지녔으며 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제의 경우는 사이크로프로필메틸케톤을 제외하고 2-부타논에 비하여 좋거나 비슷한 정도의 활성을 가졌다. 구체적인 결과를 하기 [표 3]에 나타내었다.As a result, in the case of the (S) selective omega transaminase, the methoxyacetone and the hydroxyacetone have an activity more than 2 times higher than that of the 2-butanone, and in the case of the (R) -selective omega transaminase, Had similar or better activity than 2-butanone except ketone. Specific results are shown in Table 3 below.

KetoneKetone Relative reactivity (%)Relative reactivity (%) OAw-TAOAw-TA AR w-TAAR w-TA 1a1a 100(38)100 (38) 100(56)100 (56) 1b1b 2525 524524 1c1c 77 3131 1d1d 4848 9696 1e1e 55 580580 1f1f 1818 540540 1g1g 99 438438 1h1h 229229 696696 1i1i 211211 484484

실시예 6. 정제한 오메가트랜스아미나제의 아미노 공여체에 따른 전환율 조사Example 6. Conversion of Purified Omega Transaminase to Amino Donor

상기 실시예 3에서 정제된 트랜스아미나제의 아미노 공여체에 대한 전환율의 차이를 조사하였다. 50 mM 2-부타논, 100 mM 라세믹 아민(50 mM 아이소프로필아민), 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate 버퍼 pH 7, 37 ℃ 조건에서 100 U/mL의 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제를 첨가하여 10분간 반응하여 (S)-2-부틸아민의 생성양을 GITC 유도체화를 통하여 HPLC로 특정하였다.The difference in the conversion of the transaminase purified in Example 3 to the amino donor was investigated. 50 mM 2-butanone, 100 mM racemic amine (50 mM isopropylamine), 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate buffer at pH 7 and 37 ° C were mixed with 100 U / mL of (S) -selective omega transaminase (S) -2-butylamine was identified by HPLC through GITC derivatization.

그 결과, 아이소프로필아민을 아미노 공여체로 사용할 경우 α-메틸벤질아민과 같은 아릴알킬아민에 비하여 안 좋은 전환율을 나타내었으며 벤질아민의 경우 생성된 벤질알데하이드에 의한 저해 때문에 가장 낮은 전환율을 나타내었으며, 구체적인 결과는 하기 [표 4]와 도 1에 나타내었다.As a result, when isopropylamine was used as an amino donor, it showed an inferior conversion rate as compared with an arylalkylamine such as? -Methylbenzylamine. In the case of benzylamine, the conversion was lowest because of the inhibition by benzylaldehyde produced. The results are shown in Table 4 and FIG.

Amino donorAmino donor Conversion(%)Conversion (%) Q at 72 h Q at 72 h 12-h reaction12-h reaction 72-h reaction72-h reaction 3a3a 6.56.5 6.86.8 0.0050.005 3b3b 81.381.3 88.088.0 5.765.76 3c3c 64.464.4 72.772.7 1.521.52 3d3d 81.581.5 85.285.2 4.274.27 3e3e 57.957.9 84.484.4 3.953.95 3f3f 70.870.8 88.388.3 5.975.97 3g3g 20.920.9 21.721.7 0.030.03 IPAIPA 37.237.2 37.937.9 0.370.37

실시예 7. 정제한 오메가트랜스아미나제의 2-부타논, (S)-α-메틸벤질아민간의 아미노기 전달반응의 평형상수 조사Example 7: Equilibrium constants of amino group transfer reaction of purified 2-butanone, (S) -? - methylbenzylamine in omega transaminase

상기 실시예 3에서 정제된 트랜스아미나제의아미노기 전달반응의 평형상수를 조사하였다. 정반응의 평형상수를 구하기 위하여 50 mM 2-부타논, 50 mM (S)-α-메틸벤질아민, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate 버퍼 pH 7, 37 ℃ 조건에서 115 U/mL의 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제를 첨가하여 반응하여 기질과 생성물의 양을 GITC 유도체화를 통하여 HPLC로 특정하였다. 역반응의 평형상수를 구하기 위하여 50 mM (S)-2-부틸아민, 50 mM 아세토페논, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate 버퍼 pH 7, 37 조건에서 115 U/mL의 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제를 첨가하여 반응하여 기질과 생성물의 양을 GITC 유도체화를 통하여 HPLC로 특정하였다.The equilibrium constant of the amino group transfer reaction of the purified transaminase in Example 3 was examined. (S) - α-methylbenzylamine, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate buffer at pH 7 and 37 ° C to obtain the equilibrium constant of the reaction. Selective omega transaminase was added and reacted to quantify the substrate and product by HPLC through GITC derivatization. To determine the equilibrium constant of the reverse reaction, 115 U / mL of (S) -selective omega transaminase (50 mM) was added at 50 mM (S) -2-butylamine, 50 mM acetophenone, 0.5 mM PLP, And the amount of substrate and product was determined by HPLC through GITC derivatization.

Q(reaction quotient)는 Q = p 2/(50-p)2의 식을 이용하여 구하였으며, 그 결과를 하기 [표 5], [표 6] 및 [표 7]에 나타내었다.Q (reaction quotient) was obtained using the equation Q = p 2 / (50- p ) 2 , and the results are shown in [Table 5], [Table 6] and [Table 7].

forward
Reaction time
(h)
forward
Reaction time
(h)
[2a]
(mM)
[2a]
(mM)
[3b]
(mM)
[3b]
(mM)
Product formation (p)
(mM)
Product formation ( p )
(mM)
QQ ff
0.50.5 10.5610.56 41.2341.23 9.679.67 0.060.06 1.51.5 27.2027.20 26.9626.96 25.1225.12 1.021.02 33 36.9536.95 16.2516.25 35.3535.35 5.825.82 55 37.1037.10 16.1516.15 35.4835.48 5.975.97 77 36.9936.99 16.3016.30 35.3535.35 5.825.82 1212 37.0737.07 16.3316.33 35.3735.37 5.845.84 2424 37.1337.13 16.2616.26 35.4435.44 5.925.92

reverse
Reaction time
(h)
reverse
Reaction time
(h)
[2a]
(mM)
[2a]
(mM)
[3b]
(mM)
[3b]
(mM)
Product formation (p)
(mM)
Product formation ( p )
(mM)
Q r(10-3) Q r (10 -3 ) QQ rr -1-One
0.50.5 45.0545.05 3.503.50 4.234.23 8.528.52 117.38117.38 1.51.5 38.6238.62 8.758.75 10.0710.07 63.5263.52 15.7415.74 33 37.7137.71 12.3712.37 12.3312.33 107.14107.14 9.339.33 55 37.4437.44 12.4212.42 12.4912.49 110.87110.87 9.029.02 77 37.4537.45 12.2412.24 12.4012.40 108.64108.64 9.209.20 1212 37.1137.11 12.1512.15 12.5212.52 111.59111.59 8.968.96 2424 37.2637.26 12.1012.10 12.4212.42 109.23109.23 9.169.16

ReactionReaction Fitting equationFitting equation Limiting valueLimiting value rr ForwardForward Q f=at/(b+t) Q f = a t / (b + t ) 7.387.38 0.880.88 ReverseReverse Q r -1=a+bc/(b+t) Q r -1 = a + bc / (b + t ) 7.927.92 0.990.99

실시예 8. 정제한 오메가트랜스아미나제의 2-부타논, 아이소프로필아민간의 아미노기 전달반응의 평형상수 조사Example 8. Investigation of equilibrium constant of amino group transfer reaction of 2-butanone and isopropylamine of refined omega transaminase

상기 실시예 3에서 정제된 트랜스아미나제의 아미노기 전달반응의 평형상수를 조사하였다. 정반응의 평형상수를 구하기 위하여 50 mM 2-부타논, 50 mM 아이소프로필아민, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate 버퍼 pH 7, 37 ℃ 조건에서 115 U/mL의 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제를 첨가하여 반응하여 기질과 생성물의 양을 GITC 유도체화를 통하여 HPLC로 특정하였다. 역반응의 평형상수를 구하기 위하여 50 mM (S)-2-부틸아민, 50 mM 아세톤, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate 버퍼 pH 7, 37 ℃ 조건에서 115 U/mL의 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제를 첨가하여 반응하여 기질과 생성물의 양을 GITC 유도체화를 통하여 HPLC로 특정하였다.The equilibrium constant of the amino group transfer reaction of the purified transaminase in Example 3 was examined. To determine the equilibrium constant of the reaction, 115 U / mL of (S) -selective omega transaminase was added at 50 mM 2-butanone, 50 mM isopropylamine, 0.5 mM PLP, And the amount of substrate and product was determined by HPLC through GITC derivatization. To obtain the equilibrium constant of the reverse reaction, 115 U / mL of (S) -selective omega transaminase (50 mM) was added at 50 mM (S) -2-butylamine, 50 mM acetone, 0.5 mM PLP, And the amount of substrate and product was determined by HPLC through GITC derivatization.

Q(reaction quotient)는 Q = p 2/(50-p)2의 식을 이용하여 구하였다. 평형상수 K eq 1a - IPA = 0.45였으며, 그 결과를 하기 도 2에 나타내었다.
The Q (reaction quotient) was calculated using the equation Q = p 2 / (50 - p ) 2 . The equilibrium constant K eq 1a - IPA = 0.45, and the results are shown in FIG.

실시예 9. 정제한 오메가트랜스아미나제의 아민에 대한 기질저해 효과 조사Example 9. Substrate Inhibitory Effect of Refined Omega Transaminase on Amines

상기 실시예 3에서 정제된 트랜스아미나제의 아민에 대한 기질저해 효과을 조사하였다. 반응성이 있는 거울상 이성질체 아민에 대한 기질저해를 측정하기 위하여 20 mM 파이루베이트, 0-100 mM (S) 배열 또는 (R) 배열 α-메틸벤질아민, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate 버퍼 pH 7, 15 % DMSO, 37 ℃ 조건에서 0.02 U/mL의 (S)-선택적 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 첨가하여 10 분간 반응하여 아세토페논생성량을 HPLC로 특정하였다. 반응성이 없는 거울상 이성질체 아민에 대한 기질저해를 측정하기 위하여 20 mM 파이루베이트, 0-100 mM (R) 배열 또는 (S) 배열 α-메틸벤질아민, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate 버퍼 pH 7, 15 % DMSO, 37 조건에서 0.06 U/mL의 (S)-선택적 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 첨가하여 10분간 반응하여 아세토페논생성량을 HPLC로 특정하였다.The substrate inhibition effect of the transaminase purified in Example 3 on amines was investigated. To determine the substrate inhibition for the reactive enantiomeric amines, a mixture of 20 mM pyruvate, 0-100 mM (S) sequence or (R) sequence a-methylbenzylamine, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate buffer pH 7, 0.02 U / mL of (S) -selective or (R) -selective omega transaminase was added at 15% DMSO and 37 DEG C for 10 minutes to determine the amount of acetophenone produced by HPLC. To determine substrate inhibition for the non-reactive enantiomeric amines, 20 mM pyruvate, 0-100 mM (R) sequence or (S) sequence a-methylbenzylamine, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate buffer pH 7, (S) -selective or (R) -selective omega transaminase was added at a concentration of 0.06 U / mL in 15% DMSO, 37 for 10 minutes to determine the amount of acetophenone produced by HPLC.

100 mM 이하의 농도 구간에서 반응성을 가지는 아민에 의한 저해는 (S)-선택적 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제 모두 보이지 않았으며 반응성을 가지지 않는 아민에 의한 저해 또한 (S)-선택적 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제 모두 보이지 않았으며, 그 결과를 하기 도 3 및 4에 나타내었다.
Inhibition by reactive amines at concentrations less than 100 mM did not reveal both (S) -selective or (R) -selective omega transaminases and inhibition by non-reactive amines also resulted in (S) -selective or R) -selective omega transaminase was not seen, and the results are shown in Figures 3 and 4 below.

실시예 10. 정제한 오메가트랜스아미나제의 케톤에 대한 생성물 저해 효과 조사Example 10. Inhibition of product inhibition of ketone of purified omega transaminase

상기 실시예 3에서 정제된 트랜스아미나제의 아민에 대한 생성물 저해 효과을 조사하였다. 20 mM 파이루베이트, 20 mM (S) 배열 또는 (R) 배열 α-메틸벤질아민, 0-20 mM아세토페논, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate 버퍼 pH 7, 15 % DMSO, 37 ℃ 조건에서 0.1 U/mL의 (S)-선택적 또는 0.04 U/mL의 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 첨가하여 10 분간 반응하여 아세토페논 생성량을 HPLC로 특정하였다.The product inhibition effect of the amine of the transaminase purified in Example 3 was investigated. 20 mM phosphate buffer, 20 mM (S) sequence or (R) sequence a-methylbenzylamine, 0-20 mM acetophenone, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate buffer pH 7, 15% DMSO, U / mL of (S) -selective or 0.04 U / mL of (R) -selective omega transaminase was added and reacted for 10 minutes to determine the amount of acetophenone produced by HPLC.

20 mM 이하의 농도 구간에서 케톤에 의한 저해는 (S)-선택적 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제 모두 보이지 않았으며, 그 결과를 하기 도 5에 나타내었다.
The inhibition by the ketone in the concentration range of 20 mM or less did not show any (S) -selective or (R) -selective omega transaminase, and the results are shown in FIG.

실시예 11. 정제한 오메가트랜스아미나제를 이용하여 라세믹 α-메틸벤질아민을 아미노 공여체로 하여 알킬아민의 비대칭 합성Example 11 Asymmetric synthesis of alkylamine using racemic [alpha] -methylbenzylamine as an amino donor using purified omega transaminase

상기 실시예 3에서 정제된 오메가트랜스아미나제를 이용하여 라세믹 α-메틸벤질아민를 아미노 공여체로 하여 알킬아민의 비대칭 합성하였다. 50 mM 알킬케톤, 200 mM 라세믹 α-메틸벤질아민, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate 버퍼 pH 7, 37 ℃ 조건에서 115 U/mL의 (S)-선택적 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 첨가하여 반응하여 생성물의 양을 GITC 유도체화를 통하여 HPLC로 특정하였다.The omega transaminase purified in Example 3 was used to synthesize alkylamine asymmetrically using racemic a-methylbenzylamine as an amino donor. (S) -selective or (R) -selective omega transaminase at a concentration of 115 U / mL at 50 mM alkyl ketone, 200 mM racemic a-methylbenzylamine, 0.5 mM PLP, And the amount of the product was determined by HPLC through GITC derivatization.

대부분의 (S) 배열 알킬아민을 99% 이상의 거울상체 잉여(enantiomeric excess) 결과로 24시간 이내의 반응시간으로 생산하였으며 (R) 배열 알킬아민은 99% 이상의 거울상체 잉여(enantiomeric excess) 결과로 9시간 이내의 반응시간으로 생산하였다. 그 결과를 [표 8]에 나타내었다.Most of the (S) alkylamines were produced with a reaction time within 24 hours as a result of enantiomeric excess of over 99% (R). The alkylamines that were arranged (R) resulted in an enantiomeric excess of 99% Hour reaction time. The results are shown in Table 8.

SubstrateSubstrate OAw-TAOAw-TA ARw-TAARw-TA Time(h)Time (h) Conversion(%)Conversion (%) Time(h)Time (h) Conversion (%)Conversion (%) 1a1a 1010 90 (93)90 (93) 99 86 (>99)86 (> 99) 1b1b 1414 91 (>99)91 (> 99) 66 93 (>99)93 (> 99) 1c1c 2424 73 (>99)73 (> 99) 99 76(>99)76 (> 99) 1d1d 1414 92 (>99)92 (> 99) 66 82 (>99)82 (> 99) 1e1e 3636 71 (>99)71 (> 99) 55 73 (>99)73 (> 99) 1f1f 1717 82 (>99)82 (> 99) 55 72 (>99)72 (> 99) 1g1g 1717 81 (>99)81 (> 99) 66 70 (>99)70 (> 99) 1h1h 88 94 (>99)94 (> 99) 55 96 (>99)96 (> 99) 1i1i 88 95(90)95 (90) 55 93(>99)93 (> 99)

실시예 12. 정제한 오메가트랜스아미나제를 이용하여 광학활성알킬아민과 아릴알킬아민의 동시생산Example 12. Simultaneous production of optically active alkylamine and arylalkylamine using purified omega transaminase

상기 실시예 3에서 오메가트랜스아미나제를 과발현하는 대장균을 이용하여 광학 활성 알킬아민과 아릴알킬아민을 동시 생산하였다. 오메가트랜스아미나제를 과발현하는 대장균을 30 ℃에서 500 mL LB 브로쓰에서 키운 후 OD 0.6에서 IPTG로 인덕션을 한 후 30 ℃에서 10시간을 더 배양하여 사용하였다. 60 mM 알킬케톤, 100 mM 라세믹아릴알킬아민, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate 버퍼 pH 7, 15 % DMSO, 37 ℃ 조건에서 42 mg dry cell weight/mL의 (S)-선택적 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제를 발현하는 대장균을 첨가하여 반응하여 생성물의 양을 GITC 유도체화 또는 CROWNPAK column를 이용하여 HPLC로 특정하였다.In Example 3, an optically active alkylamine and an arylalkylamine were simultaneously produced using E. coli overexpressing omega transaminase. E. coli overexpressing omega transaminase was cultured in 500 mL LB broth at 30 ° C., and then induction was performed with IPTG at OD 0.6, followed by further incubation at 30 ° C. for 10 hours. (S) -selective or (R) -subunit of 42 mg dry cell weight / mL at 60 mM alkyl ketone, 100 mM racemic arylalkylamine, 0.5 mM PLP, 50 mM phosphate buffer pH 7, 15% DMSO, E. coli expressing selective omega transaminase was added and reacted, and the amount of product was determined by HPLC using GITC derivatization or CROWNPAK column.

알킬아민의 경우 99% 이상의 enantiomeric excess로 생산할 수 있었으며, 아릴아킬아민의 경우도 95% 이상의 enantiomeric excess로 생산할 수 있었다. 그 결과를 [표 9]에 나타내었다.In the case of alkylamine, it was possible to produce enantiomeric excess of over 99%. In the case of arylacylamine, it could be produced with enantiomeric excess of 95% or more. The results are shown in Table 9.

w-TAw-TA SubstratesSubstrates Time(h)Time (h) c(%) c (%) Enantiopurity (% ee)Enantiopurity (% ee ) OAOA 1c + rac-3b1c + rac- 3b 2424 5353 (S)-2c (>99) + (R)-3b(97)( S ) -2c (> 99) + ( R ) -3b (97) OAOA 1f + rac-3d1f + rac- 3d 2424 4949 (S)-2f (>99) + (R)-3d(95)( S ) -2f (> 99) + ( R ) -3d (95) ARAR 1a + rac-3b1a + rac- 3b 2424 5151 (R)-2a (>99) + (S)-3b(96)( R ) -2a (> 99) + ( S ) -3b (96) ARAR 1e + rac-3f1e + rac- 3f 66 4646 (R)-2e (>99) + (S)-3f(99)( R ) -2e (> 99) + ( S ) -3f (99)

<110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University <120> One-pot production method of Enantiopure alkylamine and arylalkylamine of opposite chirality catalyzed by transaminase <130> HPC3951 <160> 2 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 1371 <212> DNA <213> Ochrobactrum anthropi <400> 1 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> 2 <211> 993 <212> DNA <213> Arthrobacter sp. <400> 2 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 <110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University <120> One-pot production method of Enantiopure alkylamine and          arylalkylamine of opposite chirality catalyzed by transaminase <130> HPC3951 <160> 2 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 1371 <212> DNA <213> Ochrobactrum anthropi <400> 1 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> 2 <211> 993 <212> DNA <213> Arthrobacter sp. <400> 2 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

Claims (11)

오메가트랜스아미나제를 이용한 광학활성 알킬아민과 아릴알킬아민의 동시생산방법에 있어서,
하기 [반응식 1]에 따라 알킬케톤 및 라세믹 아릴알킬아민을 기질로 하고,
평형상수(equilibrium constant)가 1 이상인 것을 특징으로 하며,
[반응식 1]
Figure 112014064910032-pat00013

상기 [반응식 1] 에서,
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 시클로알킬기 중에서 선택되고,
상기 라세믹 아릴알킬아민은 α-메틸벤질아민, 4-플루오로-α-메틸벤질아민, α-에틸벤질아민 및 1-아미노인단으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하고,
(a) 상기 기질을 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제에 제공하는 단계;
(b) 상기 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제 또는 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제에 의한 아미노기 전달반응을 통하여 상기 라세믹 아릴알킬아민 중 (S) 배열 또는 (R) 배열 아릴알킬아민을 선택적으로 디아미네이션하여 라세믹 아릴알킬아민이 동역학적 분할(kinetic resolution)되어 단일 거울상 이성질체의 광학활성 (R) 배열 또는 (S) 배열의 아릴알킬아민을 생산하고, 동시에 알킬케톤을 아미네이션하여 단일 거울상 이성질체의 광학활성 (S) 배열 또는 (R) 배열의 알킬아민을 생산하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학활성 알킬아민과 아릴알킬아민의 동시 생산방법.
A method for simultaneous production of an optically active alkylamine and an arylalkylamine using an omega transaminase,
Using an alkyl ketone and racemic arylalkylamine as a substrate according to the following Reaction Scheme 1,
And has an equilibrium constant of 1 or more,
[Reaction Scheme 1]
Figure 112014064910032-pat00013

In the above Reaction Scheme 1,
Each of R 1 and R 2 is independently selected from a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms,
Wherein the racemic arylalkylamine is at least one member selected from the group consisting of? -Methylbenzylamine, 4-fluoro-? -Methylbenzylamine,? -Ethylbenzylamine and 1-aminoindane,
(a) providing said substrate to (S) -selective omega transaminase or (R) -selective omega transaminase;
(b) reacting the (S) - or (R) -substituted arylalkylamine in the racemic arylalkylamine via an amino group transfer reaction with the (S) -selective omega transaminase or (R) And optionally diaminating to produce kinematic resolution of the racemic arylalkylamine to produce an arylalkylamine in the optically active (R) or (S) configuration of a single enantiomer, and at the same time amination of the alkyl ketone Producing an alkylamine of the optically active (S) or (R) configuration of a single enantiomer;
&Lt; / RTI &gt; wherein the method further comprises the step of reacting an optically active alkylamine with an arylalkylamine.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 알킬케톤은 2-부타논, 2-펜타논, 사이크로프로필메틸케톤, 3-메틸-2-부타논, 4-메틸-2-펜타논, 2-헥사논, 2-옥타논, 메톡시아세톤 및 하이드록시아세톤으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광학활성 알킬아민과 아릴알킬아민의 동시 생산방법.
The method according to claim 1,
The alkyl ketone may be selected from the group consisting of 2-butanone, 2-pentanone, cyclopropylmethyl ketone, 3-methyl-2-butanone, Acetone, and hydroxyacetone. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제는 오크로박트럼엔트로피(Ochrobactrum anthropi)에서 유래한 것을 특징으로 하는 광학활성 알킬아민과 아릴알킬아민의 동시생산방법.
The method according to claim 1,
The (S) -selective omega transaminase may be selected from the group consisting of Ochrobactrum Simultaneous production method of an optically active aryl alkyl amine and an alkyl amine, characterized in that derived from anthropi).
제8항에 있어서,
상기 (S)-선택적 오메가트랜스아미나제는 서열번호 1의 염기서열로부터 전사된 후 번역되어 생성된 것을 특징으로 하는 광학활성 알킬아민과 아릴알킬아민의 동시생산방법.
9. The method of claim 8,
Wherein said (S) -selective omega transaminase is transcribed from the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and then translated into an optically active alkylamine and arylalkylamine.
제1항에 있어서,
상기 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제는 아스로박터 종(Arthrobacter sp .)에서 유래한 것을 특징으로 하는 광학활성 알킬아민과 아릴알킬아민의 동시생산방법.
The method according to claim 1,
The (R) -selective omega transaminase may be selected from the group consisting of Arthrobacter sp . &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; (I) &lt; / RTI &gt;
제10항에 있어서,
상기 (R)-선택적 오메가트랜스아미나제는 서열번호 2의 염기서열로부터 전사된 후 번역되어 생성된 것을 특징으로 하는 광학활성 알킬아민과 아릴알킬아민의 동시생산방법.
11. The method of claim 10,
Wherein said (R) -selective omega transaminase is transcribed after being transcribed from the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.
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